弯道环流流速公式的验证与比较

弯道环流流速公式是弯道水力学理论研究的重要内容.给出了弯道环流流速公式的一般理论推导过程,归纳了国内外5种具有代表性的环流流速公式,即罗索夫斯基公式、张红武公式、Odgaard公式、孙东坡公式以及罗索夫斯基修正公式,并采用弯道水槽及模型资料予以验证和比较,同时对3种罗氏公式的近似式进行了验证.验证结果表明,罗氏公式的3种近似式中,只有丁君松的近似式是精度较高,其它两种均有较大偏差.5种代表性的环流流速公式,张红武公式的精度高和可靠性强,其次是罗氏公式和Odgaard公式,孙东坡公式与张红武的实测资料存在一定偏差,而罗索夫斯基修正公式的形式不尽合理,在近底区域与实测资料分歧较大,甚至与定性规律相悖.     

明渠弯道水流运动规律研究现状

自然界中河流经常是弯曲的,使得弯道环流研究成为水力学及河流动力学最重要的课题之一。明渠弯道水流运动规律的研究主要包括弯道水面横比降、横向环流垂线分布和环流流速沿程分布等方面。本文对这三方面的研究成果进行了归纳与分析,并对弯道水流运动规律的研究现状进行了评述。通过罗索夫斯基的实验资料对弯道环流流速分布公式和环流流速沿程分布公式进行了检验比较,向工程界推荐出相应的计算公式。     

弯道环流悬移质横向输沙公式研究

为解决现有的弯道悬移质横向输沙公式形式复杂、不便使用的问题,对Odgaard线性环流流速公式进行了简化,同时,以简化的环流流速公式和Laursen悬移质含沙量公式为基础,推导了弯道悬移质横向输沙率公式。公式验证结果表明:①简化后的线性环流流速公式形式简单,与实测资料符合较好;②推导得到的弯道悬移质横向输沙率公式变量较少且形式简单,在无高精度计算弯道悬沙横向输移的要求下,可用于实际工程的近似计算;③弯道环流引起的下部输沙量始终大于上部的输沙量。     

考虑环流横向输沙及河岸变形的平面二维扩展数学模型

本文考虑弯道环流输沙效应，在泥沙运动基本方程中增加了反映环流横向输沙附加项，对平面二维水沙数学模型的悬移质、推移质输沙方程和河床变形过程进行了扩展。借助土力学中关于边坡稳定性理论中的圆弧滑动法，并引入多杈树搜索方法，建立了适用于平面二维数学模型的河岸崩塌变形计算方法。经扩展后的平面二维水沙数学模型能模拟环流横向输沙及由其引起的河床冲淤和河岸变形，并应用该模型模拟了弯道发生、发展过程，计算结果与已有的认识是一致的。     

中国利用弯道环流取水防沙的若干经验

本文详细论述了弯道环流的研究成果，其中包括了作者对典型河弯的定床和动床的水沙运动规律的研究。     

含污染物的环流非充分发展弯道湍流数值模拟

本文建立了可模拟弯道中含污染物湍流的三维部份抛物型代数应力模型，以４５°弯道为例，针对左右两岸分别泄放污染物的环流非充分发展弯道流进行了计算，对所得的水流结构及污染物浓度分布进行了分析，结果充分反映出环流非充分发展弯道流中水流结构及污染浓度分布的特点。     

河湾水流与河床冲淤综合分析

本文在两个弯道模型试验基础上［１，２］，综合分析了国内外的有关研究成果。文中首先阐明河流蜿蜒弯曲的必然趋势和河湾内环（副）流伴随主流形成螺旋流动前进的特征，并对弯道内主流位向变化、环流强度、水面横比降等作了分析，推荐了计算公式。其次，对河湾水流的横断面流速分布和沿河宽的单宽流量分布给出了计算方法，并分析求得了河湾冲刷深度的公式；依此可以计算河湾冲淤河床的平衡断面。     

环流非充分发展的弯道床面切力计算

本文从环流非充分发展的弯道水流入手,对微分水体进行了受力分析,建立了床面切力计算公式(10)及(13).利用实测资料对公式进行了验证,成果表明计算值与实测值基本一致.     

弯曲河道纵向垂线平均流速平面分布的研究

本文以弯道水流运动方程作为分析的基础，根据弯道水流纵向流速沿垂线分布在凸岸区域眼从对数分布律，在四岸区域眼从抛物分布律，导出了分区域变自率动床弯道水流纵向垂线平均流速计算公式，并从理论上对河湾纵向垂线平均流速的横向分布和沿程变化规律进行了分析，同时给出了适用于定半经弯道的纵向垂线平均流速平面分布公式的简化形式。最后采用美国ＦａｌｌＲｉｖｅｒ野外水流观测资料对纵向垂线平均流速计算公式进行了验证计算，结果令人满意。     

河湾水流与河床冲淤综合分析

本文在两个弯道模型试验基础上，综合分析了国内外的有关研究成果文中首先阐明河流蜿蜒弯曲的必然趋势和河湾内环（副）流伴随主流形在螺旋流动前进的特征，并对弯道内主流位向变化，环流强度，水面横比降等作了分析，推荐了计算公式，其次，对河湾水流的横断面流速分布和沿河宽的单宽流量分布给出了计算方法，并分析求得了河湾冲刷深度的公式依此可以计算河湾冲淤河床的平衡断面。     

单边突扩浅水回流水流结构研究

试验资料表明,回流段流速及底部切应力横向分布沿流向呈自相似性。根据相似原理,水深平均方程可化为常微分方程,经求解获得了无量纲速度剖面公式。验证表阴,速度剖面公式不仅适用于垂线平均流速剖面,而且也适用于沿水深各流层速度剖面。利用速度剖面公式计算的垂线平均流速场与实测值符合较好。拟合了无量纲切应力剖面公式,探讨了主回流区阻力分布规律。 此外,还分析了影响回流长度的因素,建立了回流长度经验公式。     

丁坝冲刷长度的简捷计算

本文根据丁坝作用后水槽中水流情况，采用动量方程结合试验资料，导出了丁坝下游主槽平均流速沿程变化的公式，以此为基础，提出了丁坝作用下河床冲刷段长度的计算公式。     

平面潮流数值模拟中底床摩阻系数的修正

本文从三维潮流运动控制方程出发，假定潮流垂直分布服从对数律，推得了一个较全面反映水深、水位变化梯度和流向等因素的摩阻系数修正表达式，理论分析和应用表明，运用修正后的摩阻系数，平面二维潮流数值模型更为完善，并能适用于陡变地形，从而使复演模拟和工程计算结果更为科学合理。     

明渠挟沙水流中悬移质的床面平衡浓度

本文通过泥沙颗粒运动的概率密度输运方程，推导出床面附近运动的泥沙颗粒的概率密度函数及相应的泥沙颗粒向上运动和向下运动的通量，建立了计算明渠挟沙水流悬移质床面平衡浓度的关系式。通过与试验资料及经验公式的比较对本文建立的关系式进行了检验，结果表明本文所得计算公式与实际符合较好，可用于悬沙床面平衡浓度的计算。     

三维水流的紊动结构特征

矩形断面中流动的水流，在边壁附近其特征表现为三维性。依据试验资料，论证了笔者提出的水力半径分割原则，在角区附近存在一条雷诺应力为零的曲线，二次流不穿越该线，两个方向相反的二次流分别存在于分割线上、下。在此基础上，从流速分布角度论证了水力半径分割曲线的存在；通过整理试验资料发现，同一根垂线上，当高度越过分割线时，其流速分布曲线偏离对数规律，需用另一区域的对数规律描述。并提出了断面流速的计算方法。     

基于分形理论的冰下水流流速垂线分布研究

冰下水流流速分布是冰凌生消、泥沙输移、河床演变及冰期输水的重要参考依据,基于分形理论,在前人的研究基础上,研究了冰下水流流速垂线分布规律。结果表明,依托明渠水流的若干成果,从分形理论出发,基于Einstein假定,可推出已有冰下不同形式的流速垂线分布公式;理论分析认为,冰下分区水流流速分布近似镜像,均具有分形特征,可用双对数公式表达,实测结果证明,对于弯曲河道,水流核心区流速分布均匀,并不服从对数分布,公式在运用时需考虑适用性或引入因子项;稳封期,冰盖区水流流速分布的分维值大于河床区,流速分布更均匀,而在弯道卡冰区域,由于弯道冰下水流结构的复杂性,河床区水流流速分布的分维值无规律。对冰下水流流速的研究,拓展了分形理论在水流流速垂线分布研究方面的应用成果,概化的冰下水流结构,对工程运用有一定借鉴意义。     

基于等效粒径概念的非均匀沙起动条件研究

摘要：分析表明运用等效粒径概念进行非均匀沙起动临界条件计算是很简便的。基于Parker提出的非均匀沙起动两种极限状况，提出了一个简单的等效粒径表达式。通过取不同的荫蔽参数，该等效粒径表达式可近似表达八家有代表性的非均匀沙起动公式的荫蔽暴露作用，这表明由于床沙特性和粗化程度的不同，荫蔽参数本应是不同的。用韩其为整理的长江寸滩站卵石起动资料，回归得到寸滩站卵石起动计算公式。该公式形式简单,运用于王兴奎整理的范围更宽的寸滩站资料时，表现良好。为长江寸滩站合理选用卵石起动条件提供了依据。     

非均匀沙的运动机理及输沙率计算方法的研究

本文较为系统地研究了非均匀沙运动机理及输沙率的计算方法，在建立泥沙运动交换模式的基础上，指出现有非均匀泥沙动动流速公式存在的不足并对此作了修正，然后分别讨论了推移质分组输沙率、悬移南分组兵沙力和全沙输沙率的计算方法，得到的有关公式均用实测资料作了验证计算，结果表明它们是合理、可靠的，可在理论研究和生产实践中参考应用。