复式分汊河道流速分布及河床冲淤特性

为探究不同水流条件下复式分汊河道的流速分布和冲淤特性,文章设计了复式分汊河道模型,并开展了相应的定床和动床试验。定床试验结果表明不同流量下垂线平均流速的高、低值区范围基本一致。随着边滩宽度的增大,滩槽动量交换增强,水流流速分布更加均匀、水动力轴线摆动也减弱。动床试验表明上游冲刷的泥沙大部分淤积到分流段主汊入口位置,并在水流作用下向下游输移。河床在水流冲刷下不断调整形态最终达到平衡。断面形态的调整主要表现为主槽淤积、岸坡侵蚀及坡度变缓、过流断面的敞口加大。研究成果对河道治理和建设提供了理论支撑。

复式分汊水槽分汊口水流运动特性

分汊型河道是一种广泛存在的河流平面形态。当河道宽广时,河道行洪断面极有可能形成复式断面形态。存在江心洲的河道在演变过程中,洲头分流段水流运动往往起到了极其重要的作用。江心洲分流作用叠加复式断面滩槽交互作用,将共同对分流分沙产生影响,最终影响到整个河道形态的演变。为探究江心洲洲头水流运动特性对复式分汊河道演变的影响,设计了复式分汊河道的水槽试验。试验结果表明,复式分汊河道中,江心洲前的单一复式段,垂线流速分布基本满足对数分布;分流段流速主要受分汊形态的影响;复式断面形态是分汊口主槽和滩地流速变化的主要影响因素;在复式分汊河道的整治防护中,要着重关注江心洲洲头以及两侧的冲刷和两汊流速差异导致的淤积与冲刷;当流量增大到某一特定值时,复式分汊河道的断面形态可简化为简单的矩形河道进行研究。

复式分汊水槽水流特性试验研究

黑龙江等平原河流水域宽广,常形成分汊河道形态,汊道两侧往往具有宽阔的河漫滩,河道成复式断面形态。为探究以黑龙江为代表的复式分汊河道水流运动特性,以流量和主槽深度作为试验变量,设计了清水冲刷的对称分汊水槽试验。试验所得水流运动特性,对预测黑龙江滩洲的演变及稳定发育提供一定的理论依据。分析表明,水流纵向、横向流速平面分布主要受分汊形态影响,水流横向流速分布有“小水作弯,大水趋直”的特点;断面流速横向分布与水槽断面形态和位置有关,主槽对水流的约束作用和滩槽的相互作用对水流的结构造成影响,分流段水流有“底部作弯,顶部趋直”的特点。在江心洲洲头两侧存在纵向及横向流速的高值区,洲尾有流速低值区,故应该重点关注江心洲洲头两侧冲刷和洲尾淤积。