山区河流浅水河床漂石对局部水流结构影响的试验研究-工程科学与技术

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1、[MD]山区河流浅水河床漂石对局部水流结构影响的试验研究基金项目：国家重点研发计划重点项目（2016YFC0402304-1），国家自然科学基金项目(51639007,51579163).第一作者：董晓（1993-），女，硕士研究生，研究方向：水力学及河流动力学，E-mail:sophy616445853@foxmail.com通讯作者：王协康（1970-），男，研究员，研究方向：水力学及河流动力学，E-mail:wangxiekang@scu.edu.cn董晓1王淑英2叶晨1王协康1（1.四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室、水利水电学院，四川

2、成都610065；2.浙江省水文局，杭州，3100093）摘要：西南地区山区河流床面常分布有卵砾石、漂石等大粒径颗粒，显著影响近底水流结构与河床变形。本文基于野外典型河段调查和概化试验，探讨了浅水床面漂石颗粒对局部水流结构的影响，补充了前人研究，并对今后研究提供了试验支撑。结果表明：纵剖面流速大小和形态受漂石影响显著，不同淹没度（H/D，平均水深与漂石有效直径之比）下影响强度不同并在纵向上随远离漂石而递减；垂线流速变化区间集中；过渡到影响较大的局部区域后，u=（u代表横断面不同深度纵向流速）点分布增高；漂石局部中心紊动能（1~10倍）和纵剖面雷诺切应力（1

3、~16倍）变化程度远高于左右侧，且峰值点位置相近，都集中在漂石远部尾流区末端；工况各水力参数恢复区长度与远部尾流区尺度基本一致；漂石对水流影响的纵向范围主要集中在-1<△x/D<2区域，随淹没度（H/D）的增加，漂石的影响强度先增大后减小，H/D=1.2时影响最为强烈。关键词：山区河流、漂石、相对淹没度、水流结构ExperimentalStudyonInfluencesofBoulderonFlowStructureinMountainRiverwithShallowDepthConditionsDONGXiao1WangShuying2YEChen1Wa

4、ngXiekang1(1.StateKeyLaboratoryofHydraulicsandMountainRiverEngineering,CollegeofWaterResource&Hydropower,SichuanUniversity,Chengdu610065;2.HydrologicalBureauofZhejiangProvince,Hangzhou,310009)Abstract:Largescaleroughnesssedimentssuchaspebbleclustersandboulderswereoftenfoundatthebe

5、dofmountainriversinsouthwestregion,theflowstructureandbedtransformationcouldbegreatlyaffectedbythem.Basedonthefieldinvestigationoftypicalriverbedandopenchannelexperiments,theinfluenceofboulderonflowstructurewithshallowdepthconditionswasanalyzedanddiscussed，theresultcomplementedthe

6、formerstudiesandprovidedmaterialstolatterresearches.Theresultsshowed:thesizeandshapeofvelocityweregreatlyinfluenced,withdifferentboulderparticlesubmergencedegree(H/D,ratiobetweenmeanwaterdepthandbouldereffectivediameter),theintensitychangedanddecreasedwiththeincreaseoflengthfromth

7、eboulder;thefluctuationscaleofaverageverticalvelocitywasconcentrated;thepointsofu=(ustandsforthecross-sectionlongitudinalvelocityofdifferentdepth)increasedalongthewaterdepthaftertransitingtothegreateraffecteddownstreamarea;changesoftheturbulencekineticenergyandlongitudinalReynolds

8、shearstressincenterplanesweremuch