山區(qū)河流淺水河床漂石對局部水流結(jié)構(gòu)影響的試驗研究-工程科學(xué)與技術(shù)

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1、[MD]山區(qū)河流淺水河床漂石對局部水流結(jié)構(gòu)影響的試驗研究基金項目:國家重點研發(fā)計劃重點項目(2016YFC0402304-1),國家自然科學(xué)基金項目(51639007,51579163).第一作者:董曉(1993-),女,碩士研究生,研究方向:水力學(xué)及河流動力學(xué),E-mail:sophy616445853@foxmail.com通訊作者:王協(xié)康(1970-),男,研究員,研究方向:水力學(xué)及河流動力學(xué),E-mail:wangxiekang@scu.edu.cn董曉1王淑英2葉晨1王協(xié)康1(1.四川大學(xué)水力學(xué)與山區(qū)河流開發(fā)保護國家重點實驗室、水利水電學(xué)院,四川

2、成都610065;2.浙江省水文局,杭州,3100093)摘要:西南地區(qū)山區(qū)河流床面常分布有卵礫石、漂石等大粒徑顆粒,顯著影響近底水流結(jié)構(gòu)與河床變形。本文基于野外典型河段調(diào)查和概化試驗,探討了淺水床面漂石顆粒對局部水流結(jié)構(gòu)的影響,補充了前人研究,并對今后研究提供了試驗支撐。結(jié)果表明:縱剖面流速大小和形態(tài)受漂石影響顯著,不同淹沒度(H/D,平均水深與漂石有效直徑之比)下影響強度不同并在縱向上隨遠離漂石而遞減;垂線流速變化區(qū)間集中;過渡到影響較大的局部區(qū)域后,u=(u代表橫斷面不同深度縱向流速)點分布增高;漂石局部中心紊動能(1~10倍)和縱剖面雷諾切應(yīng)力(1

3、~16倍)變化程度遠高于左右側(cè),且峰值點位置相近,都集中在漂石遠部尾流區(qū)末端;工況各水力參數(shù)恢復(fù)區(qū)長度與遠部尾流區(qū)尺度基本一致;漂石對水流影響的縱向范圍主要集中在-1<△x/D<2區(qū)域,隨淹沒度(H/D)的增加,漂石的影響強度先增大后減小,H/D=1.2時影響最為強烈。關(guān)鍵詞:山區(qū)河流、漂石、相對淹沒度、水流結(jié)構(gòu)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

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