宽窄复式河道水流运动特性的试验研究

在分析水槽试验资料的基础上，首次对宽窄复式河道的滩槽过流能力、断面平均流速、垂线流速及横向分布等水流运动特性进行了研究．研究结果表明，宽窄复式河道的主槽流量随着滩槽宽度比的增大而减小，滩地流量随着滩槽宽度比的增大而增大；水流发生漫滩之后，随着水深的增加，主槽流速先减小后增加，滩地流速不断增加，二者的变化幅度与滩槽宽度比有关；在大部分区域内垂线流速偏离对数分布，主槽一般偏小，滩地偏大；垂线平均流速沿横向分布与一般复式河道相似，但滩槽流速差别减小．     

漫滩水流流速垂线分布规律的研究

根据顺直河道漫滩水流的运动特点，将复式河道的横断面分为主槽平衡区，滩槽交互区，滩地平衡区及边壁区等４个区，在此基础上，结合水槽试验资料，分析得出漫滩水流各区的流速垂线分布规律，并对现有的对数流速公式进行了修正。     

复式河道漫滩水流计算方法研究

对复式顺直河道和复式游荡型河道中漫滩洪水的计算方法进行了研究.其中，对复式顺直河道，从Shiono-Knight方法出发，将二次流项归并入雷诺切应力项，并将主槽和滩地的流速分布曲线直接相接，推导出一套不需联立求解系数方程组的漫滩水流流速和床面切应力分布的计算公式以及床面平均切应力的解析计算公式；对复式游荡型河道，建立了一种新的上层水流计算方法.文中的计算结果与前人的实验资料基本一致，初步表明文中的方法是合理的.     

复式渠槽水沙输移特性研究综述

水流运动特性受边界的影响较大,由于复式渠槽特有的几何特征和边界条件,当发生漫滩流时,水流结构比较复杂,水流特性和泥沙输移规律均不同于单一渠槽。分别对顺直和弯曲复式渠槽漫滩情况下的流速分布、剪切力分布、水流阻力及泥沙输移特性进行归纳和分析。从复式断面形态、滩槽交互区动量交换、推移质泥沙运动特性以及自然因素条件对水沙输移特性的影响4个方面,对复式渠槽水沙输移特性的研究趋势进行了展望。     

长江河口段流速沿垂线分布规律

河道中流速沿垂线的分布规律,是研究许多河床动力学问题的关键.根据长江口实测水流流速资料,分析流速垂线分布的规律性.研究结果表明:长江河口顺直河槽段流速垂线分布符合二次函数型,漫滩、滩槽交互区一般呈类似"S"形分布.比较各种水动力条件的变化对其影响,分别给出流速垂线分布拟合公式.概化出的简单形式,具有一定的实际应用价值.     

不同水沙条件下顺直型河道交错边滩演变规律

顺直型河道在自然河流演变中常常形成典型的具有犬牙交错形状的边滩地形,在不同水河条件的河流中,边滩发育演变情况各不相同,为了研究水沙条件对其演变的具体影响,利用室内概化模型试验,研究了顺直型河道交错边滩在不同水沙条件下演变的规律。试验发现:①上游来沙减少后,河段内交错边滩的面积及尺寸相应减小,交错边滩之间的间距也会缩短。②顺直型河段交错边滩的下移速度随上游来沙减少而减缓;其主要原因是大沙组情况下滩尾淤积,压缩附近的主槽主流,继而造成对岸下游的边滩头部冲刷下移,清水组情况下滩尾淤积的泥沙较少,该现象相应减弱。③顺直型河道在大沙条件下表现出冲滩淤槽的趋势,河道逐渐被“抹平”,滩槽差异缩小。④随着上游来沙的减少,河道主槽开始冲刷,在抗冲性较强的边界旁,主河道会顶冲河岸下切出深槽,滩槽更加分明,在交错边滩下移的同时,靠岸的深槽往往不会被填平,形成“倒套”。     

复式断面交汇水流滩槽交界水流特性试验研究

通过在室内自制水槽模型内布置网格,利用先进的声波多普勒流速仪（ADV）测取网格内各点流速。再把各点的流速数据输入软件,通过做切片云图和分析流速数据的方法,研究复式交汇河道滩槽交界水流流态及某一特征断面的剪应力分布。结果表明：滩槽交界附近存在一个流速间断面,在这个区域水流所受阻力较大;复式河道断面的平均流速与剪切应力呈线性关系。     

复式河槽漫滩水流的三维数值计算

采用紊流模型中的雷诺应力模型(RSM)对非对称复式河槽水流的三维紊流进行了数值模拟。数值模拟计算结果与试验结果的比较表明RSM能够很好地模拟滩槽交互区内的二次流、主流速分布和床面剪切力,此模型模拟复式河槽是可靠的。最后用RSM模拟了对称复式河槽在不同水深下的流速场及床面剪切力分布,得出当水深增加时,滩槽交互区二次流动纵向涡增强,而浅滩主流速及床面剪切力迅速增大的结论。     

黄河下游斜河形成机理分析

研究了不同条件下概化复式断面的水沙分布规律,定量分析了黄河下游河道斜河产生的机理,结果表明:复式断面滩、槽流速和挟沙力存在较大差异,易引起横向冲淤变化,在一定程度上促进了斜河的发展;河道水、沙量的剧烈变化均能引起河道水深和水面比降的快速变化,导致河道断面流速和挟沙力的显著增大或减小,引起主槽的大量淤积,改变原有的流路形成斜河;对于束窄河段,由于河道断面宽窄相间,且存在滩洲,因此当局部淤积较大时,易引起主流的偏离并形成斜河.     

漫滩水流水沙运动规律的研究

本文根据漫滩水流的运动特点，将漫滩水流的复式断面分为主槽平衡区、滩槽交互区、滩地平衡区及边壁区等4个区，并给出了各区宽度的经验公式.根据滩槽交互区垂线流速分布的变化特点，提出了附加尾流函数的对数流速分布公式.在简化水流运动方程和泥沙扩散方程的基础上，对滩槽交互区内垂线平均流速及含沙量沿横向分布进行了理论分析，提出了反映滩槽水流动量交换强度的横向涡量粘性系数及横向扩散系数的表达式，得到了漫滩水流垂线平均流速及含沙量沿横向分布的解析解，并与实测资料吻合较好。     

复式断面河槽流速横向分布及其对滩唇形成的影响

通过对水流微小控制体进行受力分析,建立了复式断面流速横向分布模型,该模型考虑了侧向副流惯性力的影响。采用实验资料对该模型进行检验,模型计算值与实测值符合较好。运用该模型计算了不同条件下复式断面流速和挟沙力的横向分布,并定量分析了横向分布特性对滩唇形成的影响。分析表明,水流漫滩时,复式断面的横向挟沙力变幅较大,尤其是在主槽和河漫滩交界处,挟沙力减小迅速,而含沙量减小相对较小,泥沙发生淤积,容易形成滩唇。单从水流挟沙力角度考虑,水流漫滩后水深越小、滩槽的糙率差越大,越容易形成滩唇。     

不同密度滩地植被作用下的复式河槽水流特性

利用刚性竹签模拟非淹没滩地植被,在非对称复式河槽中进行了不同滩地植被密度作用下的水流特性系列试验。结果表明:主槽中心流速符合对数分布,滩地中心流速沿垂向垂直向上分布;主槽和滩地中心垂线平均流速受植被密度影响,垂线平均流速增长率与植被密度呈线性关系;主槽中心横向和纵向的紊动强度均呈S形分布,滩地中心处3个方向的紊动强度均不呈S形分布。     

冲积河型形成条件的探讨

水流塑造河槽 ,河槽约束水流是河流演变的基本特点。本文分析了河槽形态与河流弯曲率的关系 ,结果表明弯曲率大的河流都具有窄深河槽 ,宽浅河流总是顺直的。河槽横断面形态对河流的演变过程起到了控制作用 ,是河流形成不同的平面形态的必要条件。不同的水沙组合虽然相差很大 ,但只要形成窄深河槽就可能发展成弯曲河流。     

Experimental study of flow characteristics around floodplain single groyne

This study investigated the flow around river’s floodplain single groynes. Two different compound channels with one and two symmetrical floodplains having widths of 1- and 2-times of the main channel width, respectively, were used. Both impermeable and permeable groynes with three different relative lengths (relative to the floodplain width) and having three different permeability values of 40, 60, and 80% were investigated. The 3D flow velocities were measured in the horizontal plane at 0.25 and 0.5 of floodplain water depth (h_f), and in the vertical plane at the main channel’s centerline. Therefore, the flow velocities in the longitudinal, lateral, and vertical directions, and the flow water surfaces were measured and analyzed. The results showed that, as the groyne permeability increased up to 60%, a reduction of up to 30% to the maximum velocity and 22% to the tip velocity were observed. The permeable groyne length had limited influence on the flow structure. Both the groyne permeability and the length ratio had significant effects on the floodplain water depth. The scouring and the deposition activities resulting from impermeable groynes can be avoided, should the groyne length be kept below half of the floodplain width.     

Analysis of flow around impermeable groynes on one side of symmetrical compound channel:An experimental study

This paper presents the results of an experimental study on the influences of floodplain impermeable groynes on flow structure,velocity,and water depth around the groyne(s).A wooden symmetrical compound channel was used.Groyne models with three different groyne relative lengths,0.5,0.75,and 1.0,were used on one floodplain with single and series arrangements.Analysis of the experimental results using the measured flow velocity and water depth values showed that flow structure,velocity,and water depth mainly depend on groyne relative length and the relative distance between series groynes.The flow velocity at the main channel eenterline increased by about 40%,60%,and 85%,and in other parts on the horizontal plane at the floodplain mid-water depth by about 75%,125%,and 175% of its original value in cases of one-side floodplain groyne(s)with relative lengths of 0.5,0.75,and 1.0,respectively.The effective distance between two groynes in series arrangement ranges from 3 to 4 times the groyne length.Using an impermeable groyne with a large relative length in river floodplains increases the generation of eddy and roller zones downstream of the groyne,leading to more scouring and deposition.To avoid that,the groyne relative length must be kept below half the floodplain width.     

CES模型计算复式河槽过流能力及方法对比

复式河槽的洪水漫滩后,滩槽水流相互作用,在滩槽交界处形成动量交换,若直接采用曼宁公式进行水力计算将产生很大误差。应用CES(Conveyance Estimation System)模型首先计算了不同复式河槽的垂线平均流速,并结合英国科学工程研究理事会洪水水槽设备(SERC-FCF)的试验资料进行了验证,进而分析了不同形态复式河槽的水流特性;然后通过对比分析CES模型与经验方法(湿周修正法、断面分割法)和理论方法(谢汉祥法、刘沛清法、河槽协同度法)计算流量时的精度,论证了该模型在复式河槽水力计算中的优越性。结果表明,由CES模型计算的断面垂线平均流速分布符合复式河槽的水流特性且与实测资料吻合良好,较之其他模型方法,该模型能适用于任意形态复式河槽的流量计算且精度较高。     

长江中下游分汊河段的整治

 长江中下游宜昌至徐六泾段全长1 710 km,共有分汊河段55段,可分为顺直形、微弯形和鹅头形3种汊道。主汊和支汊兴衰交替是分汊河段河道演变的共同特点,大多数汊道主支汊交替周期长,是一种相对稳定的河床形态。在长期的演变过程中,分汊河道的河床总体上处于相对平衡状态,具有与其上下游单一河段相当的泄洪能力。长江中下游分汊河段的综合整治应依据“稳定分汊河势、适度减少支汊、合理利用洲滩”的原则,结合各河段情况制定整治方案;武汉河段的整治宜根据近期河道演变和环境保护要求,采用保持天兴洲汊道为双汊河段的基本方案。