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与顺直明渠水流相比,明渠交汇水流由于存在分离区和自由剪切面,其紊动特性引起的阻力较为复杂,交汇水流除床面阻力外还受到较强的阻力。基于数值模拟与实验比较分析表明,分离流与自由剪切流所产生的阻力(紊动粘性阻力)对于交汇水流数值模拟具有重要影响。同时,由于平面二维模型对二次流影响的忽略,断面环流较强时数值模拟会产生较大的阻力(环流阻力),而断面环流较弱时,交汇水流的三维特性相对较弱,采用平面二维模型和k-ε紊流模型能达到较好的模拟效果。因此,紊动及环流阻力的计算对交汇水流数值模拟的精度至关重要。 相似文献
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针对长江中下游河段流滑型窝崩,进行水槽概化模拟试验,依据精细的流场观测数据,分析窝塘附近水流结构特征及变化规律,为探索此类崩岸力学机制奠定基础。结果表明,窝塘附近水流结构可分为口外主流区、口门涡流区和窝塘回流区三大区域。随着窝崩发展,三大区域内水流结构也随之产生变化。口外主流区基本为明渠弯道水流,有明显环流特征;口门涡流区呈现长条形态,其内存在多个大小、形态、位置和强度变化的涡旋,总体规律随主流快速下移不断破碎或分解,口门上、下两端水流呈明显三维特征且脉动性很强,水面波动剧烈;窝塘回流区内为典型空腔回流,随窝崩发展,其范围扩大,中心下移,形态由椭圆形趋向圆形,强度呈现增强-减弱-稳定的趋势。 相似文献
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采用平面二维水动力数值模拟方法,对伊洛河交汇区河段的错峰洪水特性进行了系统分析,讨论了洪水水位、流态及两支流的相互影响,结果表明:数值模拟成果与实测数据有很好的一致性。研究发现:交汇区流场呈现马鞍形水面形态,并随流量增大向下游推进;错峰洪水过程中强势支流产生的漫滩水流对弱势支流形成壅堵,交汇区水动力要素与流态均与强、弱支流流量比有明显的关联性,交汇点下游的螺旋流结构与转向受当时强势支流控制;错峰洪水使交汇区水位随时间变化呈现三段式二次曲线特征,在两洪峰期间交汇区保持高水位的时间比单峰或同峰长5~7倍;错峰洪水使交汇区洪水位与流量形成特殊的Y型曲线关系,在两个洪峰点附近,水位与汇流比的对应关系出现前、后两个拐点。 相似文献
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为进一步揭示沙波水流运动特性及提高沙波迎流面流速计算精度,采用两种概化模型,通过小水深沙波水槽试验,运用声学多普勒流速仪,对沙波沿程及垂线流速分布进行了测量。基于乐培九次生流理论公式,结合沙波水流特性,假定次生流在沙波迎流面上处于一个不断发展演变的过程,提出了发展函数和修正函数,得到了适用于沙波迎流面的流速垂线分布公式。研究结果表明:相对水深越小,沙波地形对迎流面水流作用越显著,使得上部流速减小、近底流速增大,且越靠近波峰这种现象越明显;建立的沙波流速公式与实测值吻合较好,能够准确地反映出迎流面流速变化规律。 相似文献
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利用高频粒子图像测速PIV(Particle Image Velocimetry)系统对明渠弯道水流进行了测量,在两种不同试验方式的配合下,不仅提供了大量高精度的平面二维流场数据,还成功重构了弯道水流的三维平均流速场,为深入研究弯道水流复杂的时均流动结构提供了试验依据。试验结果表明,由于弯道曲率不连续,水流主流区在弯道入口位于凸岸附近,随后在离心力的作用下逐渐转移至凹岸,并一直维持至弯道出口;凹岸顶托及环流运动导致不同横向位置处的纵向流速剖面近床面区域速度梯度及最大流速的位置沿程发生改变;弯道曲率越大,最大水深平均纵向流速转移至靠近凹岸一侧的位置离弯道入口越远;受上游直段二次流的影响,环流运动在弯道入口断面呈三涡结构,随后快速衰减为双涡结构;弯道主环流的强度沿程先增加后减小,涡核位置沿程往复摆动。 相似文献
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探究斑块尾流中多尺度紊流结构对理解植被群落影响下的泥沙输移规律和河床演化过程有着重要意义。通过室内水槽试验,分析不同高径比及植被体积分数影响下的斑块后水流特性,得到时均流速及雷诺应力分布规律;通过谱本征正交分解对其脉动场进行分析,探究不同尺度涡的空间模态及能量分布规律。研究结果表明：(1)冠层垂向剪切层内剪切强度及其最大量纲一剪切层垂向厚度随着植被体积分数增大而增大,随着高径比增大而减小。(2)斑块尾流中,大尺度涡旋对应频率集中在0.15～0.29 Hz,对应斯特劳哈尔数为0.16～0.32,垂向分布介于0.2～1.3倍植被高度,纵向分布介于2～6倍斑块直径,横向关于植被中心线呈现出非对称分布。(3)纵向出流流速及剪切层内紊动强度是影响稳定尾流区长度的重要因素。剪切层纵向输运速度随着纵向出流流速增大而增大,剪切层垂向扩散速度随着紊动强度的增大而增大。 相似文献
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河冰是陆地冰冻圈的重要组成要素,在生消演变过程中影响水流运动规律,受冰凌影响河流流态可分为明流、完全冰封和部分冰封。为探究冰盖下水流的紊动特性,采用声学多普勒三维测速仪测量3种流态的恒定均匀流场,对比分析纵向时均流速、雷诺应力和紊动强度的分布规律。结果表明：完全冰封流纵向时均流速垂向上呈不对称“■”型分布,雷诺应力在垂向上线性分布,紊动强度在基于双层假定划分的冰盖层和床面层均符合指数分布律;部分冰封流纵向时均流速垂向分布兼具明流和完全冰封流的特性,存在横向动量交换,导致冰盖区、明流区和过渡区的雷诺应力和紊动强度在水深方向上也存在明显的差异。试验结果可为冰凌灾害防治和供水安全保障提供理论指导。 相似文献
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笔者首先从地学角度阐明长江流域的特大洪水泛滥在人类出现之前即已有之。所以,单靠维原有自然状态尚不跳以防止咱中及长江中下游洪灾;在上游设置具有足够调洪能力的水利工程也是必要的和紧迫的措施。根据四川盆地及其周转的水资源状况、工程地质条件和对环境工程地质问题的预测,笔者认为,在盆地北部边缘山区的嘉陵江（主要是涪江和渠江）上游修建拦蓄工程,不但可消除川中旱洪灾害,同时将大大地减轻长江中下游的洪灾威胁。为此 相似文献
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Flow and sediment dynamics in a low sinuosity, braided river: Calamus River, Nebraska Sandhills 总被引：1，自引：0，他引：1
The interaction between channel geometry, flow, sediment transport and deposition associated with a midstream island was studied in a braided to meandering reach of the Calamus River, Nebraska Sandhills. Hydraulic and sediment transport measurements were made over a large discharge range using equipment operated from catwalk bridges. The relatively low sinuosity channel on the right-hand side of the island carries over 70% of the water discharge at high flow stages and 50–60% at low flow stages. As a result, mean velocity, depth, bed shear stress and sediment transport rate tend to be greater here than in the more strongly curved left-hand channel. The loci of maximum flow velocity, depth and bed shear stress are near the centre of the channel upstream of the island, but then split and move towards the outer banks of both channels downstream. Variations in these loci depend on the flow stage. Topographically induced across-stream flows are generally stronger than the weak, curvature-induced secondary circulations. Water surface topography is controlled mainly by centrifugal accelerations and local changes in downstream flow velocity. The averaged water surface slope of the study reach varies very little with discharge, having values between 0·00075 and 0·00090. As bed shear stress generally varies in a similar way to mean velocity, friction coefficients vary little, normally being in the range 0·07–0·13. These values are similar to those in straight channels with sandy dune-covered beds. Bedload is moved mainly as dunes at all flow stages. Grain size is mainly medium sand with coarse sand moved in thalwegs adjacent to the cut banks, and with fine sand at the downstream end of the island. These patterns of flow velocity, depth, water surface topography, bed shear stress, bedload transport rate and mean grain size can be accurately predicted using theoretical models of flow, bed topography and sediment transport rate in single river bends, applied separately to the left and right channels. During high flow stages deposition occurs persistently near the downstream end of the island, and cut banks are eroded. Otherwise, erosion and deposition occurs only locally within the channel as discharge varies. Abandonment and filling of a strongly curved channel segment may occur by migration of an upstream bar into the channel entrance at a high flow stage. 相似文献
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历史记录与堆积区证据显示,四川泸定磨西河泥石流历史上堵断大渡河事件易发、频发,为泥石流堵河的典型案例。为了深入剖析磨西河泥石流相关物理参数对其入汇主河运动过程的影响,本文采用1∶500几何相似模型进行了物理模拟试验,结果表明:1)泥石流密度、流量比对泥石流堵河影响程度大,其均与泥石流堵河程度显著正相关,密度、流量比越大,堵河程度越严重,且存在发生堵河事件的临界点;2)流速比对堵塞影响程度小;3)磨西河堵断大渡河的早期识别指标为,当磨西河泥石流流量大于2 000 m3/s,泥石流物质组成为漂卵石混中粗砂、少含水时,磨西河泥石流易发生堵断大渡河的危害。磨西河泥石流堵断大渡河事件具有很强的偶然性与不确定性,本文仅选取磨西河与大渡河交汇区开展物理模拟试验,通过试验获取影响堵河发生的单因子临界值进行堵河早期识别,可能存在一定误差,但不失为堵河判别方法的创新,具有一定的实践意义,也为相关泥石流入汇主河早期识别理论与试验研究提供了技术方法。 相似文献
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2020年长江上游和中下游先后发生特大洪水,其中干流编号洪水全部发生在上游,构成了长江流域洪水的主要部分。首先回顾2020年洪水及洪灾情况,然后根据历史上几次特大洪水过程和历年实测资料,分析长江上游洪水特征、洪灾类型及特点,最后提出新时代长江流域洪水整体防御战略及山洪灾害防治战术。研究表明:金沙江洪水是长江上游洪水基础部分,岷江、嘉陵江和干流区间是洪峰的主要来源,三者洪水遭遇是产生上游特大洪水的主因,上游洪水又是全流域特大洪水的基础和重要组成部分。目前造成洪灾死亡人数最多的是山洪以及山洪引起的地质灾害,财产损失最大的是中下游及湖泊地区。未来堤防仍然是防洪的基础,提高沿江城市防洪标准主要手段是控制性水库的联合优化调度,而减少洪涝灾害损失最有效的途径是给洪水以空间的自然解决方案等非工程措施。 相似文献
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长江是连接青藏高原和西太平洋的东亚最大河流,研究其源汇过程对于认识和理解沉积物剥蚀、搬运和沉积过程等方面具有重要科学意义。对河流沉积物中常见的磷灰石开展了原位微量元素和87Sr/86Sr比值分析,结果表明,金沙江的微量元素和87Sr/86Sr比值二维散点图的分布区域与大渡河、岷江和嘉陵江的明显不同;丰都段长江干流样品与大渡河、岷江和嘉陵江样品形成重叠区域,结合MDS（非矩阵多维标度）判断图结果,说明丰都段长江干流的物质主要来自龙门山。磷灰石原位地球化学分析方法可以有效区分发源于青藏高原东南的金沙江和发源于龙门山的大渡河、岷江和嘉陵江的物质。但由于金沙江梯级水电站的建设对其下游沉积物的组成起到重要影响,在今后使用该方法进行长江全流域物源示踪研究时需要谨慎。 相似文献
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为了确定沿江断裂在南京长江第四大桥桥址区的位置及对设计和施工的影响,根据遥感、物探及钻探等多种方法取得的有关沿江断裂的资料,归纳出断层破碎带的各种不同特征,较为准确地确定了断层破碎带的具体位置、产状及规模。根据断层破碎带的特征,进行了科学评价,提出了工程设计和施工措施建议,对涉及断层破碎带的工程设计和施工具有一定的指导意义。 相似文献
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针对黄河上游干、支流交汇区形成的沙坝淤堵事件,利用野外观测资料,分析了支流高含沙洪水特性及交汇区沙坝淤堵特点,探讨了汇流比(支流流量与干流流量之比)、支流洪水水量、支流洪水沙量等因素对沙坝淤堵形成的影响;根据动量原理建立了交汇区形成沙坝淤堵的判别关系,结合黄河上游干、支流洪水输移特性,得出了基于汇流比与支流洪水水量关系及支流洪水沙量与支流洪水水量关系的沙坝淤堵判别条件。由此,可根据汇流比、支流洪水水量及沙量判断交汇区能否形成沙坝淤堵,可为暴雨洪水期黄河上游交汇区形成沙坝淤堵灾害的预报及防治提供参考。 相似文献