阶梯-深潭结构旋涡辅助消能机理初探.pdf

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1、第36卷第12期人民黄河Vo1．36．NO．122014年12月YELL0WRIVERDec．，2014【工程勘测设计】阶梯一深潭结构旋涡辅助消能机理初探陈社鸿，漆力健，黄华东，余国安。(1．四川农业大学水利与建筑工程系，四川雅安625014；2．重庆交通大学土木建筑学院，重庆400074；3中国科学院地理科学与资源研究所，北京100101)摘要：阶梯一深潭系统的消能作用主要集中在深潭内，这是与深潭内水流的复杂流态有关的。梯上水流跌落深潭，与潭内水流发生碰撞，进而下切，引起旋滚、翻腾、紊动等一系列利于能量交换的现象。水流在深潭内经历急流向缓流转变的过程，能量随之被消刹在潭内，进而流

2、向下游，达到消能的目的。在潭内复杂流态的分析上，旋涡的分析是具有代表性的，潭内无论出现横轴旋涡或者立轴旋涡，从它们与潭内水流翻滚摩擦以及旋涡间互相影响的角度来说，都是有利于消能的。关键词：阶梯一深潭系统；复杂流态；立轴旋涡；横轴旋涡；消能率中图分类号：TV147文献标志码：Adoi：10．3969／j．issn．1000—1379．2014．12．035Step——PoolVortexofAuxiliaryEnergyDissipationMechanismCHENShe—hong，QILi—jian，HUANGHua．dong，YUGuoatl’(1．CollegeofInfor

3、mationandEngineering—Technology，SichuanAgriculturalUniversity，Ya’an625014，China；2．CollegeofCivilEngineeringandArchitecture，ChongqingJiaotongUniversity，Chongqing400074，China；3．InstituteofGeographicalSciencesandNaturalResourcesResearch，ChineseAcademyofSciences，Beijing100101，China)Abstract：Step—p

4、oolsystemenergydissipationeffectismainlyindeeppools，whichisassociatedwithdeeppoolsofwaterinthecomplexflowLadderwaterdropsdeeppools，acollisionwiththewaterflowinthepool，andthencutting，rollingsomersauhandturbulence，causesaseriesoffavorableenergyexchangephenomenon．Flowexperiencesrapidtoslowchanges

5、indeeppools，energyiskillinginthelake，thenflowsdownstreamandachievesthepurposeofenergydissipation．Indeeppoolsintheanalysisofcomplexflow，vortexanalysisisrepresentative，deeppoolinUOmat—tertransversevortexorvortex，andpoolsofwaterflowinfromtheirrollingfrictionandvortexinfluenceseachothergprospectiv

6、e，isconducivetoen—ergydissipation．Thispapermainlyanalyzedthedevelopmentofverticalandtransversevortexpoolinsidethecase，calculatedtheenergydissipationrateofeachconditionandprovidedevidencefortheutilityofthestep—poolsystem．Keywords：step—poolsystem；complexflowpatterns；spindlevortex；horizontalvorte

7、x；energydissipationrate阶梯一深潭系统(step—poolsystem)，是山区河流中最常出现的三种床面结构之一，其他两种分别为簇状结构与肋状结1模型建立构⋯。其河床由一段陡坡和一段缓坡加上深潭连接而成，陡坡选择雅安市某典型山区河流，截取其中发育良好的阶梯一上常堆积卵石等较大石块体构成类似阶梯的形状，阶梯下方因深潭系统进行测量研究。将该河段分成4段，即上游河段、陡跌水冲蚀形成深潭。坡上石块大小很大程度上决定了潭的深坡、深潭和下游河段。阶梯高180