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(dòng)的主要?jiǎng)恿?采用三維多普勒高級(jí)點(diǎn)式流速儀和Trimble TX8三維掃描儀,分別對(duì)模型40個(gè)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(guò)水流和床面試驗(yàn),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(shì),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(gè)主環(huán)流和一個(gè)反向小環(huán)流,部分?jǐn)嗝娉霈F(xiàn)3個(gè)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(duì)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(wú)植被種植的工況Run-3,這說(shuō)明彎曲邊界引發(fā)的二次環(huán)流是河床地形的主要?jiǎng)恿?活體柔性植被根系和植株對(duì)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(yàn)裝置三維簡(jiǎn)圖

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

圖2 測(cè)量斷面

使用ADV對(duì)模型40個(gè)斷面進(jìn)行三維流速數(shù)據(jù)采集，測(cè)量斷面見(jiàn)圖2．圖中橫杠“-”前代表某個(gè)彎段各測(cè)量斷面的相位，橫杠后代表正弦派生彎段的序號(hào)，相位2πs/M=360°，每個(gè)斷面共304個(gè)測(cè)點(diǎn)，試驗(yàn)斷面測(cè)點(diǎn)布置見(jiàn)圖3.圖3斷面測(cè)點(diǎn)布置示意

圖3 斷面測(cè)點(diǎn)布置示意

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

圖4 植株密度實(shí)拍圖

工況Run-1為床面無(wú)鋪沙條件，對(duì)連續(xù)彎道水槽進(jìn)行清水沖刷試驗(yàn)，通過(guò)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(cè)量整個(gè)彎道內(nèi)的三維流場(chǎng)情況；工況Run-2為床面鋪沙動(dòng)床試驗(yàn)，鋪沙厚度10cm，床沙中值粒徑為0.236mm；工況Run-3為床面鋪沙動(dòng)床試驗(yàn)，鋪沙厚度10....

本文編號(hào)：4057122