顺直微弯型分汊河道水流的紊动特性试验研究

对顺直微弯型分汊河道的水流紊动特性进行了试验研究,构建了分汊河道的物理模型试验系统,探究了在不同汊道宽度比和上游来流量条件下,水流在分汊河道沿程不同断面的紊动能分布特征.试验结果表明:在平面上,水流紊动最为剧烈的区域发生在支汊进口段凹岸的回流区与凸岸的高流速区之间的过渡地带,表、中、底3层的高紊动区的强度和范围以中层为最大,表层次之,底层最小;在横断面上,紊动强度在分汊前、中、后各有不同,支汊进口段断面的凹岸侧紊动强度最大,其高紊动区等值线由底至表呈现由凹岸倾向凸岸的规律,交汇断面对应岛屿尾尖的区域紊动也较为剧烈;上游来流增大明显增强断面紊动强度,但对紊动能等值线分布特征影响较小;不同支汊宽度比引起交汇断面高紊动能位置的变化,以及支汊进口断面紊动能的量值与位置也有所差异.

分汊河道分汊口水流分离区特征尺寸初步研究

分汊河道在自然界广泛存在,汊道水流结构复杂多变,分汊口处常常存在水流分离区,分离区内易引起污染物滞留、泥沙沉降等,对污染物输移扩散以及泥沙输移造成很大影响,然而目前有关分汊口分离区的研究非常零星,汊道分离区的尺度特征与变化规律尚不清楚。本文着重研究了不同支汊宽度比及不同入流流量对分汊口水流分离区特征尺寸的影响,针对分汊河道复杂的三维水流结构运动特点,建立了基于非结构网格的三维Reynolds应力精细数学模型,模型计算结果与室内试验实测数据吻合良好,成功地复演了分汊河道中不同断面的流速分布特征与环流结构。进而利用该模型进行数值试验,对不同支汊宽度比和不同来流条件下汊道中分离区的尺寸变化规律进行探讨,提出了计算分离区特征尺寸的经验公式,研究成果进一步加深了对分汊河道水流运动规律的认识,为分汊河道中的水污染防治、河道治理等工作打下一定的基础。