波流共同作用下流速垂线分布及其影响因素分析

大量波流相互作用的实验表明,当波浪顺流传播时,平均水面附近的流速减小,而当波浪逆流传播时,平均水面附近的流速增加。为了从理论上解释这种现象,从垂向二维Navier-Stokes方程出发,推导出波浪、潮流共同作用下的水流控制方程;采用微幅波理论简化控制方程,并引入Grant-Madsen波流边界层模型,得到波流共同作用下的紊动切应力及流速垂线分布表达式。通过和实验结果及数值结果的对比,结果预测值和实测值较为吻合,表明公式能反映波高变化及涡粘系数共同对流速垂线分布的影响,且简单实用。利用该公式分析了波浪顺流、逆流流速变化的原因。

潮流流速垂线分布的分类及其分形规律

基于大量的实测资料,将潮流流速垂线分布分为Ⅰ型流速分布和Ⅱ型流速分布两种类型,并采用变维分形理论探讨了Ⅱ型流速分布的规律。结果表明:①Ⅱ型流速垂线分布存在变维分形现象;②三次函数关系式是Ⅱ型流速分布的最佳拟合公式。

长江口澄通河段流速垂线分布模式初探

河口段的流速垂线分布规律是径流、潮流、地形等综合因素影响的结果,掌握河口段流速垂线分布规律对研究河段的冲淤变化具有积极意义。分别选取长江口福姜沙河段肖山、如皋沙河段九龙港、狼山沙河段徐六泾和白茆沙河段白茆沙南水道、白茆沙北水道等5个断面,共计15条测线,收集了2004年洪季大、小潮和2005年枯季大、小潮的流速观测资料。采用最小二乘法,拟合了适用于全水深断面的抛物线流速分布、指数流速分布和椭圆流速分布模式,经与实测流速进行相对误差比较,发现抛物线分布模式更适合于长江河口段流速垂线分布,指数分布和椭圆分布适用性基本相当。

含植物河流动力学实验研究—流速、摩阻流速及曼宁糙率系数垂线分布

根据实验室水生植物水槽中71个断面上的点流速及水深、流量和水生植物密度,分析了:1)流速垂线分布;2)相对摩阻流速的垂线分布;3)曼宁糙率系数的垂线分布规律及水生植物密度对它们的影响。结果表明:1)含植物河流中的流速垂线分布呈三区,从下至上分别为冠层区、过渡区和冠层以上区;2)相对摩阻流速垂线分布受水槽底边壁、植物和自由水面的影响,在三个区内各不相同;3)曼宁糙率系数的垂线分布呈倒"S"形。同时,本文归纳出含植物河流流速垂线分布经验公式,该公式可进一步运用到实际河流中。

近岸海域流速与含沙量垂线分布分析

根据日照、舟山等近岸海域实测流速与含沙量资料,对流速采用构造的方式得到结构简单、适用于工程计算的流速垂线分布规律;基于工程应用的便利性原则,采用理论分析方法改进了Van Rijn含沙量垂向分布公式,并利用实测资料对其进行验证。验证结果表明,推导得到的流速垂线分布公式和改进的含沙量垂向分布公式与实测资料吻合程度较好,能够客观反映流速垂线和含沙量垂线分布基本规律。

弱动力水流中粘性泥沙作用下水流流速沿垂线分布的试验研究

采用玻璃水槽试验的方法探讨了弱动力水流中粘性泥沙作用下水流在水流条件、含沙量及水质条件共同影响下,流速沿垂线的分布规律。结果表明:弱动力水流流速的垂线分布有其自身的特点,流量较大或含沙量较小时,都基本遵循对数分布规律;流量较小且含沙量足够大时,流速的垂线分布呈横向抛物线形,并出现明显的分层现象;此现象出现后,当含沙量较大、流量减小,或流量较小、含沙量增大时,流速极大值增加、位置向床面下移,流量较小、含沙量较大时,随着钙离子浓度的增加,流速极大值增大,且其位置更贴近床面。

粗糙透水床面明渠水流的垂线流速分布

为了进一步揭示粗糙透水床面明渠水流运动特性，针对垂线流速分布研究存在的问题，根据边界层理论，推导了含有摩阻流速、理论床面流速和原点位移等3个参数的修正对数公式；通过水槽试验，运用激光多普勒测速仪，分别对用直径1cm玻璃珠构成的粗糙不透水和透水床面明渠水流的垂线流速分布进行了测量。结果表明：推导的修正对数公式与实测符合很好；相同水流条件下，透水床面的摩阻流速要大于不透水床面，各自的阻力系数保持基本不变；理论床面流速是主流平均流速的0．35—0．45倍，且床面相对流速随着雷诺数的增大而略有减小。

黄陵庙水文断面垂线流速分布特性研究

为进一步利用天然河流实测资料检验垂线流速分布的指数与对数规律,采用多普勒剖面流速仪在黄陵庙水文断面中实测的不同垂线与不同流量情况下的瞬时流速资料,计算了时均流速的垂线分布,并与指数和对数流速分布公式计算的结果进行了比较分析。结果表明,黄陵庙水文断面不同垂线水流的时均流速分布符合对数与指数分布规律。然而,在不同水流与边界条件下,其指数公式中的指数大小与对数公式中的有关参数有所不同。通过对黄陵庙水文断面垂线流速分布特性的研究,丰富了对天然河流垂线流速分布规律的认识。

明渠含沙水流的垂线流速分布特性研究

为了进一步研究明渠中含沙水流的垂线流速分布规律,在水槽系统中对明渠恒定均匀含沙水流进行了系列试验,利用实测流速资料,计算分析了时均流速的垂线分布。结果表明:在宽深比比较小的明渠中对最大流速点修正的对数公式可以很好地符合实测数据;水槽中心位置的卡门常数要比其边壁附近的小;卡门常数随着含沙量的增加而减小。通过对明渠含沙水流垂线流速分布特性的研究,增强了对明渠含沙水流垂线流速分布规律的认识。

冰盖对层流垂线流速分布的影响研究

冰盖下的缓慢水流流动可近似为两平行斜板间的层流流动,这为求解冰下层流的垂线流速分布提供了理论基础。采用理论分析的方法对明渠层流及冰下层流的垂线流速分布进行了比较,发现二者的垂线流速分布均可用统一形式的抛物线型公式表示。其中,明渠层流的垂线流速分布可完全确定,冰下层流的垂线流速分布则会因水流纵向压强梯度的不同而不同。同时,冰下层流同一水深处的流速、垂线平均流速、最大流速、单宽流量、流速梯度的最大值均小于明渠层流对应值。结果表明,冰盖通过影响垂线流速分布来影响过水断面的流量,造成流量及输水效率大幅降低,为保证冬季输水渠道的输水效率,应尽力避免冰盖的不利影响。

基于走航式ADCP的宁波市三江干流流速及悬浮沉积物空间分布特征研究

声学多普勒流速剖面仪被广泛应用于河流水文监测,以宁波三江采集的ADCP数据为例,阐述了数据处理和综合应用的详细过程。经过数据解析、GPS数据处理、速度校正过程,得到了准确的剖面流速数据。分别使用沿河纵向和断面横向的流速数据,研究了流速分布特征。姚江平坦顺直河段的流速分布呈现多种不同类型,其中半数左右呈指数分布。针对姚江和甬江的悬浮沉积物浓度不同,分别使用回波强度反演和声波衰减反演两种方法计算得到了浓度的分布,并进行了初步分析。

小浪底水库异重流垂线流速和含沙量分布研究

对小浪底水库异重流断面流速和含沙量垂线分布进行了研究,结果表明：异重流断面垂线最大流速点下的流速分布符合指数分布,最大流速点上部流速分布可按照高斯正态分布计算,含沙量垂线分布符合常数为最大含沙量的抛物线分布。据此结果导出了异重流垂线流速分布公式和含沙量垂线分布公式,可以较好地模拟小浪底水库异重流断面流速和含沙量的垂线变化规律。

变态河工模型垂线流速分布不相似问题的初步研究

变态河工模型垂线流速分布不完全相似的问题早为人所知 ,但其偏差有多大至今未有定量研究 ,对此进行了初步分析 ,指出变态模型表层流速偏大而底层流速偏小 。

枯季磨刀门河口垂线流速分布特征

流速是反映水动力条件的主要因子,也是进行河口动力、物质输运研究的基础。河口水流在潮流、径流、风等多种动力因子影响下,河口的垂线流速分布与内河相差甚远,分布形式多样且变化快。主要通过枯季磨刀门河口实测流速资料分析垂线流速分布的基本特征。

沉井下沉过程中底部垂线流速分布试验研究

本研究借助河工模型试验手段,通过对沉井在不同的入水深度时沉井底部垂线流速分布情况的观测,探讨了沉井下沉过程的局部冲刷发展的原因,本研究对制定沉井施工工序和掌握恰当时机进行沉井具有指导意义。

U形渠道断面流速分布规律的初步研究

通过对U形渠道断面流速分布进行理论分析和试验研究,发现断面内最大流速发生在水面以下,综合国内外学者使用不同的流速仪对矩形明渠和复式断面明渠的试验资料,得出最大流速发生在水面以下是由于二次流的存在引起的。分析水槽实测流速,发现由于最大流速发生在水面以下,使得中垂线流速分布与对数律流速分布形式和抛物线形式拟合曲线都有一定的偏差。

有冰盖情况下的垂线流速分布及流速测点布设合理性论证

以明渠对数流速分布为基础，提出有冰盖情况下的垂线流速分布公式，并以此论证了现行冰期流速测点布设模式的合理性。

河道流速仪法测验垂线流速分布参数1/n对Ⅱ型误差的影响

在山区的窄深河道断面上按《河流流量测验规范》要求制定测流方案时,可能会遇到断面概化垂线流速分布形式参数1/n_(11)值超越《河流流量测验规范》"Ⅱ型误差表"或"地区综合Ⅱ误差表"中1/n_(11)的取值范围,在这种情况下为了正确引用Ⅱ型误差表中的数据,需分析1/n值对Ⅱ型误差的影响程度以及变化趋势。

一种新的S型悬沙垂线分布研究

鉴于众多实验及实测结果中,最大含沙量常不在水体底部的现象,根据Coles非均匀流理论,对Van Rijn流速垂线分布公式进行改进,得到形式更加简单且能够表示最大流速不在水体表层的S型流速垂线分布公式,并以此为基础,推导出可以表示最大含沙量不在底层的S型悬沙垂线分布公式,结构上与王光谦的I型含沙量公式相似,但形式更为简单。采用实验数据及实测数据进行验证,结果表明,该含沙量垂线分布公式可以较好地反映实验及实测中最大含沙量不在水体底部的现象。

植草河床的垂线流速分布规律试验研究

为分析植草河床的流速垂线分布规律,本文采用室内物理模型和原体天然植物相结合的试验方法,选取东北地区河道滩地常见植被高羊茅,对3种不同流量、2种不同植物密度、3种不同植物高度,共21组工况进行试验分析。试验表明,含植物河床水流垂线流速分布大致呈倒“S”型,按照拐点的分布规律,将垂线流速沿水深分为3个区域,即植物淹没区、过渡区和植物淹没以上区。植物淹没区的垂线流速变化范围较小,过渡区的流速梯度很大,植物淹没以上区逐渐恢复对数分布规律。