研究阶梯-深潭系统的水力学特性

《研究阶梯-深潭系统的水力学特性》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、精选公文范文管理资料研究阶梯-深潭系统的水力学特性　　阶梯-深潭系统是山区河流常见的河床微地貌现象，由一段陡坡和一段缓坡加上深潭相间连接而成，呈一系列阶梯状，是山区河流为维持稳定进行的自我调整。中国山区面积大，分布广，阶梯-深潭系统在云南、四川和贵州等省份均广泛分布。国际上对于阶梯-深潭系统的研究始于20世纪80年代，研究方向可分为3个方面：①阶梯-深潭系统形态特征以及决定其形态特征的因素；阶梯-深潭系统形成和破坏机理；阶梯-深潭系统在防灾减灾和生态修复方面的应用。国内对于阶梯-深潭系统的研究目前不多，王兆印[键入文字][键入文字][键入文字]精选公文范文管理资料等对阶梯

2、-深潭系统的消能减灾和水生态学等方面开展了较系统的研究。　　水力特性是阶梯-深潭系统的重要研究内容，但阶梯-深潭系统发育于山区河流，交通不便，而实验室因为场地、水流流量过小等限制因素，使得水槽实验无法开展，故关于阶梯-深潭系统的水力特性研究较为欠缺。国外关于阶梯-深潭系统水力特性的研究也很少且以定性描述为主。Wohl和Thompson利用一维电磁流速仪对发育阶梯-深潭系统的河段开展断面流速测量。Wilcox和Wohl利用三维多普勒流速仪对阶梯-深潭系统的流场进行测量。前者所用的流速仪为一维，难以反映阶梯-深潭系统的强三维水流特性，后者所使用的声学多普勒流速仪频率为1Hz，

3、测量的数据无法反映阶梯-深潭系统流场的强烈紊动特征。　　本研究在天然河流中修建典型的人工阶梯-深潭系统，采用高频率（最大频率达200Hz）声学多普勒流速仪测量阶梯-深潭系统阶梯上游、阶梯上和深潭中3个横断面和沿深泓线1个纵断面流速，得到阶梯-深潭系统不同部位时均流速、紊动强度、弗劳德数和雷诺应力的特征，计算阶梯-深潭系统的消能率，并对不同工况进行对比，这些工作为深入认识阶梯-深潭系统打下基础。　　1、研究方法　　1.1[键入文字][键入文字][键入文字]精选公文范文管理资料实验仪器　　本研究采用挪威Nortek公司生产的Vectrino声学多普勒点式流速仪（ADV）。该款

4、ADV可用于测量三维流速，测量技术的基础是相干多普勒处理，在测量时ADV发射声学脉冲，脉冲被水流中的颗粒或者气泡反射回来，ADV接受信号从而能够计算测量点的流速。该款ADV具有测量精度高，无零点漂移的特点，其探头为侧向式，采样点距探头距离5cm，采样体积0.085cm3。测量频率最大可至200Hz。该仪器为阶梯-深潭系统研究领域所用流速测量仪器中采样频率最高，采样体积最小，野外实用性最强的一款ADV。 　　1.2实验布置　　实验场地位于湖北省钟祥市温峡河上游，实验点上游300m处为温峡口水库大坝（图1（a））。温峡口水库位于钟祥市东北部，总库容5.78[键入文字][键入文

5、字][键入文字]精选公文范文管理资料亿m3，是一座以灌溉、防洪为主，兼有发电、养殖、旅游等综合利用的大（二）型水利工程。在非发电期间，实验河段流量稳定，日流量变幅在5%以内。实验河段河宽为6.5m，两岸为修砌好的浆砌石。根据实验需求，在实验段修建拦水坝和隔水墙（图1（b））。挡水坝高1.2m，拦水坝主要功能为抬高水位和调节实验河道流量。拦水坝分为左右两个坝段，左坝段长2m，从左岸到隔水墙，设矩形溢流堰，用于测量实验河道的流量，实验开始前在溢流堰下游2m较平顺处进行流量校核。矩形溢流堰下游为实验河段。右坝段长4.5m，从右岸到隔水墙。右坝段设置由木闸板构成的调节闸门（图1（

6、b）），通过增减闸板的高度调节实验河道的流量。　　隔水墙距左岸2m，长11m，高1.1m，平行于水流方向，分隔实验河道和原河道其余部分。拦水坝和隔水墙采用钢筋混凝土现浇，牢固无裂缝无沉降。 　　隔水墙左岸的河道为实验河道，长11m，宽2m，阶梯-深潭系统在距离矩形堰4.5～8m范围内修建。在云南、四川和贵州的多次野外河流调查发现，许多自然阶梯深潭都有类似7[键入文字][键入文字][键入文字]精选公文范文管理资料块巨石的结构特征，因此本研究仿照自然修建典型的阶梯-深潭系统进行水力特性研究（图2（a））。7块巨石的阶梯-深潭系统具有这样的结构特征：1号巨石位于整个结构最底部，

7、其作用为防止水流淘刷阶梯-深潭系统底部并挑流消能。2号和3号巨石紧接1号巨石，流量较小时主要依靠它们消能。4号和5号巨石紧接2、3号巨石，小流量时不会被淹没，大流量时水流完全淹没2、3号巨石，主要依靠4、5号巨石消能。6号和7号巨石可以与前5块连成一体，也可以有一定间隔，起到护岸作用，防止高速水流近岸和对4、5号巨石两边的冲刷。巨石三轴尺寸为0.5～1.0m，河道坡降为6.2%。实验河道上布置10个地形测量断面，实验前测量河道地形。流速测量完成后，对各个断面水深进行测量。　　流速测量在3个垂直流向和1个顺流向的断面进行，3个垂