連續(xù)曲率彎曲河道是河流的常態(tài),而河道彎曲引起的二次流是河床地形和河岸變動的主要動力.采用三維多普勒高級點(diǎn)式流速儀和Trimble TX8三維掃描儀,分別對模型40個斷面和床面形態(tài)進(jìn)行三維流速數(shù)據(jù)和床面形態(tài)數(shù)據(jù)采集.通過水流和床面試驗,研究了連續(xù)曲率彎道水槽水流結(jié)構(gòu)變化與床面形態(tài)短期演變特性.研究結(jié)果表明:模型彎道處水面發(fā)生扭曲,最大橫比降位于各彎段彎頂下游.縱向流速在垂向上呈先增大后減小的趨勢,這體現(xiàn)了明渠水流最大流速發(fā)生在自由水面以下.各斷面存在一個主環(huán)流和一個反向小環(huán)流,部分?jǐn)嗝娉霈F(xiàn)3個或更多環(huán)流結(jié)構(gòu),且環(huán)流出現(xiàn)的位置橫向流速在垂向上改變方向.環(huán)流強(qiáng)度最小值位于各彎段彎頂附近.在各彎段凹岸附近,縱向流速存在小流速區(qū),床面形態(tài)均存在與小流速區(qū)相對應(yīng)的床面平整區(qū).活體柔性植被均勻種植的工況Run-4最大淤積和沖刷深度均小于無植被種植的工況Run-3,這說明彎曲邊界引發(fā)的二次環(huán)流是河床地形的主要動力.活體柔性植被根系和植株對床沙和水流均產(chǎn)生影響,起到了增大河床阻力的作用.

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【部分圖文】：

圖1 試驗裝置三維簡圖

本試驗在天津大學(xué)河流海岸工程泥沙試驗室連續(xù)彎道循環(huán)水槽中進(jìn)行，整個水槽由一個有機(jī)玻璃彎道段、上下游水箱、兩個過渡直道段、循環(huán)水泵以及連接管道組成，圖1為試驗裝置三維簡圖，每個彎段的中軸線表述公式為ψ=θmsin(2πs/M)．其中ψ為實際的偏角，θm為最大偏角，s為下游曲線長度，....

圖2 測量斷面

使用ADV對模型40個斷面進(jìn)行三維流速數(shù)據(jù)采集，測量斷面見圖2．圖中橫杠“-”前代表某個彎段各測量斷面的相位，橫杠后代表正弦派生彎段的序號，相位2πs/M=360°，每個斷面共304個測點(diǎn)，試驗斷面測點(diǎn)布置見圖3.圖3斷面測點(diǎn)布置示意

圖3 斷面測點(diǎn)布置示意

圖2測量斷面本試驗床面形態(tài)測量選取TrimbleTX8三維掃描儀對彎道床面整個形態(tài)進(jìn)行掃描，該三維掃描儀的測量范圍為0.9～600m，距離的測量精度1mm+1.5μm，角度測量精度1″，該掃描儀安裝在配套三腳架上，通過設(shè)置4個測站單元對試驗床面形態(tài)進(jìn)行掃描，掃描儀對4個測....

圖4 植株密度實拍圖

工況Run-1為床面無鋪沙條件，對連續(xù)彎道水槽進(jìn)行清水沖刷試驗，通過控制流量和水深能夠很好地保證水流的穩(wěn)定，進(jìn)而可以測量整個彎道內(nèi)的三維流場情況；工況Run-2為床面鋪沙動床試驗，鋪沙厚度10cm，床沙中值粒徑為0.236mm；工況Run-3為床面鋪沙動床試驗，鋪沙厚度10....

本文編號：4057122