常曲率U型弯道水流结构与泥沙冲淤试验研究.pdf

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1、水利水电技术第47卷2016年第9期常曲率U型弯道水流结构与泥沙冲淤试验研究白玉川1’。，高术仙2，徐国强2(I．天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室，天津300072；2．天津大学河流海岸工程泥沙研究所，天津300072)摘要：通过在常曲率u型弯道水槽试验中采集的流速和水深过程数据，研究了弯道内水流结构及泥沙冲淤形态，分析了水流与床面之间的相互影响。试验发现：(1)弯道水流结构水面线发生扭曲，水流动力轴线及三个方向的垂线平均流速随流程和横向分布均有变化；(2)由于弯道特有的几何特征，使弯道中水流产生特有的弯道环流运动，弯道环流运动引起弯道

2、泥沙的横向输移，形成弯道凹岸冲刷、凸岸淤积的冲淤特性，反之，床面形态的变化也使水流结构发生改变。研究所得结果可为河流泥沙研究提供参考。关键词：U型弯道；泥沙冲淤；试验研究doi：10．13928／j．cnki．wrahe．2016．09．015中图分类号：TVl42文献标识码：B文章编号：1000．0860(2016)09．0075．05ExperimentalstudyOllflowstructureanderosionanddepositionofsedimentofconstantcurvatureU-shapedcurveBaiYuch

3、uanl’，GaoShuxian2，XuGuoqian92(1．StateKeyLaboratoryofHydraulicEngineeringSimulationandSafety，TianjinUnivemit)，，Tianjin300072，China；2．InstituteforSedimentonRiverandCoastEnsineering，SchoolofCivilEnsineering，TianjinUniversity，Tianjin300072，China)Abstract：Thearticle，throughthevel

4、ocityanddepthofprocessdatacollectinginflumeexperiments，studiedqualitativelytheflowstructureandcharacteristicofscoutingandsedimentationofconstantcurvatureu-shapedcurve，andanalysisthemutualin-fluencebetweenflowandbed．Experimentfoundthattheflowstructureisdifferentfromstraightch

5、annel，thewaterlineistwis-ted，theflowdynamicaxisandtheverticalaverageflowvelocityinthethreedirectionschangealongwiththeprocessandtrans—versedistribufiomDuetospecialgeometricfeatureinmeanderingchannel，theflowformstheuniquecirculationmovement，itcauseslateraltransportofthesedime

6、ntandeventuallyformtheerosionanddepositionfeaturesofconcavebankScourandconvexbankdeposit．Keywords：U-shapedmeanderingchannel；circulationflow；Erosionanddepositionofsediment弯道水流具有明显的三维特性，用声学多普勒流速仪获取流速和高程数据，并在此基础上进行分析，可以得到弯道水沙运动规律。弯道中水流在离心力和向心方向上的压力差的共同作用下产生弯道环流运动，弯道环流的出现引起弯道泥沙的

7、横向输移，从而改变河床地形与河岸地貌，因此，对弯道环流结构和床面的冲淤特性研究对于理论研究和工程应用都很重要【1。4J。WaterResourtHandHy鲫D“wEngiMeting701．47No．91试验装置本文通过在常曲率U型弯道水槽实验中采集的收稿日期：2015．03．07基金项目：国家自然科学基金项目(51279124，51021004，50979066)。作者简介：白玉川(1967一)，男，教授。白玉川，等∥常曲率u型弯道水流结构与泥沙冲淤试验研究流速和水深过程数据，研究弯道内水流结构及泥沙冲淤形态，用来分析水流与床面之间的相互影

8、响。试验装置及断面、测点设置如图1和图2所示。试验参数如表1所列。图1试验装置示意(单位：mm)图2床面及断面测点布置(单位：mm)表1试验参数设置流