灤河遷西縣城段彎道水沙物理模型設計與試驗研究.pdf

1、彎道是天然河流的重要組成因素，在山區(qū)和平原區(qū)特別是沖擊平原的河道上廣泛存在。彎道水流受重力和離心慣性力的雙重作用，水流和泥沙運動情況與順直河段不同，水流結構非常復雜；同時彎道凹岸處受水流的頂沖作用，往往存在退岸、塌岸的危險，是河道整治工程中的重點對象。因此，研究彎道水流泥沙運動特性，既有理論價值，又有現(xiàn)實意義。 灤河遷西縣城段為一“U”型彎道，在彎道處存在河心島，目前防洪能力不足10年一遇洪水。規(guī)劃工程保留河心島進行生態(tài)建設，并

2、在彎道進口、出口處修建兩座溢流堰進行調坡，水流經過時不但受到彎道的控制還要受到河心島和水工建筑物的影響，使得此河段與一般彎道相比更加復雜。 河工物理模型可以在一定的空間與時間范圍內，重演天然河流的演變過程，或預報修建工程后的發(fā)展趨勢，是解決三維性較強問題或試驗范圍內有水工建筑物的情況下不可替代的方法，一直以來受到水利界工作者的普遍重視。本文結合灤河遷西縣城段彎道整治工程，對物理模型設計和彎道水沙運動規(guī)律進行了研究，取得了下列成果

3、： (1)在模型設計過程中：對原型河道水文、泥沙資料進行了分析，抓住問題的實質，合理地選擇模型相似律；對本文研究的復雜彎道，嘗試性的選擇模型變率為2.4，通過模型的驗證及試驗結果的合理性可知，變態(tài)的影響有限，可以滿足試驗要求；通過對各種模型沙的比較，選擇天然沙作為模型沙，即經濟合理又避免了采用輕質沙帶來的一系列問題。 (2)通過對不同流量條件下彎道水流特性的研究得出：彎道水面最大橫比降出現(xiàn)在彎項附近，隨著流量增大變大，并

4、且發(fā)生的位置向上游移動；最大流速在彎道范圍內的凹岸，隨著流量的增大而增大，并且發(fā)生的位置向下游移動。 (3)棲鳳島的存在對彎道水流有壅高和分流的作用，小流量時島的影響明顯，橫向水面線呈中間高兩端低的馬鞍型，大流量時島的影響減弱，橫向水面線為凹岸緩，凸岸陡的傾斜線。島兩側分流比不隨流量的變化而變化。 (4)通過對不同流量條件下彎道泥沙沖淤規(guī)律的研究得出：彎道進口處，水流轉彎在左側堰與灘連接處脫離主槽壁產生紊動，隨著流量的增