曲线交汇条件下弯道水流水力特性试验研究.pdf

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3、o%~~-$n~m¥J*xif:x~¥J~t:Pftt:~t:f!-Txt~0c~m~$~~x~mw~~m*~tt~~)分类号：密级：公开UDC：单位代码：10076工学硕士学位论文曲线交汇条件下弯道水流水力特性试验研究作者姓名：贾猛指导教师：路明副教授申请学位级别：工学硕士学科专业：水利工程所在单位：水电学院授予学位单位：河北工程大学ADissertationSubmittedtoHebeiUniversityofEngineeringFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringBendflowunderth

4、econditionsofcurveintersectionstudyonhydrauliccharacteristicsofthecurveCandidate：JiaMengSupervisor：Prof.LuMingAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpecialty：WaterConservancyProjectCollege/Department：InstituteofWaterandElectricityHebeiUniversityofEngineeringMay,2016摘要干支流

5、交汇在自然河流中普遍存在，是一种常见的河貌型态。由于河流弯道形状不同，考虑干流河道在汇合口的物理形状特征，将其划分为曲线型汇流与直线型汇流两大类别。曲线型河道水流型态多变，再有支流汇入，使得汇流口附近的水流运动愈加复杂，呈现诸多水力学特性：支流造成干流上游壅水，邻近交汇口下游存在分离区，横向环流等。这些特性随各种水力要素的改变而发生变化，包括支流出水口形状、干支流河床高差、河床坡降比率、入汇角、汇流比等，其中汇流比和入汇角对弯道水力特性影响较大，是比较重要的控制要素。本课题通过对支流交汇于弯道干流凸岸时的弯道水流特性进行试验，研究汇流比和入汇角对交

6、汇口附近弯道水流特性的影响。在以往研究中主要是探究支流交汇于直线干流的水力学特性，但对支流斜交于曲线干流研究相对较少。而支流交汇于干流弯道凸岸处和交汇于干流凹岸处相比较，支流水流进入干流弯道处由于受离心力作用，支流对主流的顶托作用会更加明显，导致河段流场分布急剧变化，引起主流摆动，扰乱泥沙输移，极大地影响河段水流、泥沙运动状况，对航道条件也将造成极大的干扰。因此，开展支流交汇于干流凸岸弯道水流特性影响研究，对河段演变分析、河道整治措施制定具有十分重要的意义。本课题基于国内外学者对弯道交汇河段水流运动特性研究的基础上，设计并建立了水槽试验模型，进行清

7、水试验，采用多普勒流速仪(ADV)等仪器，分析了水流入汇角、干支流汇流比对交汇口及其下游附近区域的表面水流运动、水面纵横水力坡度变化、弯道流速特性及环流强度变化、交汇河段水流流速分布和水流动力轴线分布规律。研究得出：支流入汇角逐渐增大时，其对干流影响也随之增强；交汇口下游断面垂线平均流速出现峰值且断面流速在交汇口处不均匀性增强；交汇口附近环流强度随之变大且入汇口下游环流旋度最值断面逐渐下移；动力轴线最高点有向凹岸移动的趋势且越靠近交汇口摆动愈剧烈；弯道凹岸水面纵比降随着汇流比的增大，在交汇口断面的水面高程沿程变化越大；水位沿横向呈曲线变化，干流的水

8、面比降Jc随汇流比的减小而增大。本课题针对改变入汇角和汇流比对曲线型交汇口弯道的水力特性进行了系统的试验研究，为曲线型交汇