与宽尾墩联合使用的台阶面水流近底流速特性

通过工程原型与模型试验资料的类比分析，结合台阶面水流流态特点，对与宽尾墩联合使用的台阶面水流近底流速特性进行了研究。研究结果发现，台阶面坡比及台阶高度对台阶面水流近底流速分布影响很小，近底流速随台阶位置在下游尾水中深度的增加而减小，在尾水面以上，近底流速沿程变化很小，其值仅与堰上水头和宽尾墩形式有关。堰面采用Y型宽尾墩时，台阶面近底流速为21.5-23.5 m/s；采用X型宽尾墩时，近底流速为19.5-21 m/s；无墩时，近底流速为16-19 m/s。

水槽近底流速分布与推移质输移特性研究

通过开展水槽试验,利用ADV测速及高速摄像技术采集了近壁区的流速及紊动特征值,分条带计量了推移质输移情况。通过对比横向密布测点的流速结构差异,剖析了近底流速分布的变化特点与两侧的流速结构变异。基于输沙分条带量化观测模式,对推移质输移的空间横向分布特性进行了分析。结果表明:(1)近底流速的相对脉动强度呈现中间区域最大并向两侧递减的趋势,在临近侧壁处有突变波动现象,这与近底流速的横向分布在侧壁附近的突变特点相互对应;(2)推移质输移在横向分布上不均匀,整体呈从中间向两侧逐渐递减的趋势,80%的区域基本完成了断面的总输沙量,近侧壁区域输沙受边壁影响较明显;(3)近底流速横向分布、近底水流脉动强度与相对输沙强度的横向分布存在响应协同性。

挟沙水流近底流速试验研究及随机相位分析

在动床挟沙水流条件下,测量了不同流量及不同弯道情况下近底流速瞬时分布的情况,将时域信号通过傅里叶变换转化为频域信号,并运用数理统计的方法对近底流速频域内随机相位的分布进行了研究。结果表明:随机相位服从正态分布。

近底流速试验研究及随机相位分布

在明渠清水条件下,测量不同水深情况下近底流速瞬时分布,得知近底流速符合平稳随机过程。依据大量实测试验数据,利用傅立叶变换将时域内流速脉动信号转化到频域内进行谱分析,应用统计分析发现随机相位角服从正态分布,为近底流速谱的建立奠定基础。

海漫柔性加糙对近底流速影响的研究

文恒教授等多年研究发现,用废旧轮胎对海漫进行柔性加糙,可充分调整海漫下游流速分布,降低近底流速,对于解决闸下冲刷破坏,效果非常显著。在延续海漫加糙试验研究的基础上,采用弹性较好的环状橡胶圈模拟废旧轮胎,在实验室人工水槽中做进一步海漫柔性加糙试验研究。通过对21种加糙形式进行试验,发现均在不同程度上使得海漫下游的近底流速明显减小,非常利于防冲。相对粗糙度在0.394～0.581范围内,糙体梅花状等间距均匀布满,并非糙体数目越多越好,而是糙体数目在8排左右对降低下游近底流速效果显著且趋于稳定。试验中还发现糙体间距在7～10.5cm时,从实际设计应用对近底流速和糙率、水深影响等方面考虑都非常有利。

声学多普勒流速剖面仪近底有效流速数据处理初步研究

通过分析声学多普勒流速剖面仪(Acoustic Doppler Current Profiler,ADCP)的声强垂向剖面分布特征,利用数学极值定理,确定床面边界位置,进而确定出ADCP记录的所有在水中的流速单元,将ADCP处理软件"丢弃"的部分近底流速数据或由于底跟踪丢失而损失的流速数据确定出来。利用"六点法"同时、同高度的电磁海流计流速数据对提取出来的ADCP近底流速数据进行验证。验证结果表明,提取出来的ADCP近底流速数据可信、可用。

分汊河道近底水流特性试验研究

近底水流结构是影响泥沙起动、床面变形以及航道整治建筑物稳定性的直接因素。以长江中游武汉天兴洲段这一典型分汊河道为原型,开展物理概化模型试验,通过对比纵横向测点的流速差异,分析分汊河道近底流速分布特性以及近底水流脉动变化规律。结果表明:河床地形对近底水流时均流速有一定的影响,分流区内时均流速沿横向分布较为均匀,而汊道段时均流速沿横向和纵向上分布均有波动,总体上河床高的地方流速大,且与测点处的水深呈负相关;脉动强度与该点处时均流速之比称为相对脉动强度。江心洲逆坡段的滩槽交界区域水流结构复杂,相对脉动强度大,在平直的滩顶段则是滩面处的相对脉动强度最大。

考虑动水压力梯度的自由水面计算

本文首先指出了两种常用计算自由水面方法存在的不足,提出在构造标高函数求解水位方程时,应考虑沿水深平均的动水压力梯度的影响,并说明了具体的计算步骤,推导出一种简便的计算近底平均流速的关系式,最后通过两个计算实例表明:引入动水压力梯度后,数值计算结果与实测值更为接近。

长江中游丙寅洲滩面护滩带守护方案概化试验研究

平原河流河漫滩护坡工程顶部与滩面衔接处常受到水流淘刷而导致护坡破坏。以长江中游丙寅洲守护工程为依托,参考边滩的护滩带结构,对丙寅洲滩面上流速较大的上游段护坡顶部与滩面的衔接区采取护滩带间距守护措施。通过概化定床与动床水槽试验,研究不同护滩带间距、高度对滩面水流结构与滩面稳定性的影响,优化守护工程措施。研究结果表明,在滩面流速相对较小的区域,采取护滩带间距守护措施的工程效果较好。

海漫柔性加糙相对糙率的确定

文恒教授等研究发现,利用废旧轮胎对海漫进行柔性加糙,可充分调整海漫下游流速分布,降低近底流速,对于解决闸下冲刷破坏,效果非常显著[1,4]。本文延续海漫加糙试验研究,采用弹性较好的环状橡胶圈模拟废旧轮胎,在实验室人工水槽中进一步做海漫柔性加糙试验研究。试验共设计21个加糙方案形式,采集加糙前后不同断面水流流速分布和水位状况,确定在不同相对粗糙度情况下,加糙体的数量、尺寸、布置形式对加糙后海漫糙率的影响,以及合理的糙体排部和间距等。

细砾质斜坡海床上波浪的传播特性试验

为了解波浪在渗透性良好的斜坡海床上的传播演变机制,在水槽中开展细砾质斜坡海床上波浪传播特性试验,研究海床土体孔隙水压力响应特征、波浪在斜坡海床上发生浅水变形区域内波浪近底水平流速特性以及波浪在可渗透斜坡海床上的传播演变特性。试验结果表明:海床中超静孔隙水压力随着波浪波高和周期的增大而增大;近底水平流速随着波浪浅水变形程度的增加而增加;波浪厄塞尔数越大,斜坡上波浪浅水变形越明显,各谐波之间的波波相互作用越剧烈;在浅水变形初段,海床渗透作用大于波浪浅水变形作用,在浅水变形剧烈区域,波浪浅水变形作用大于海床渗透作用。

不同入射角浅俯淹没射流水力特性试验研究

该文设计不同入射角的浅俯淹没射流,对水垫塘中轴面二维流场的水力特性开展试验研究,得到了不同入射角的底板动水压强分布规律和淹没射流区及贴壁射流区的最大流速沿程分布,滞点及其最大底板动水压强和最大近底流速与入射角间的关系式。研究结果表明,不同入射角的浅俯淹没射流作用在底板上的动水压强,尤其在冲击区半扩展长度范围,具有相似的分布规律。入射角大于25°时,淹没射流沿入射角直线扩散;入射角小于25°时,淹没射流主体段在下游漩滚挤压作用下向上游偏转,动水压强最大的冲击滞点偏向上游。