臂坡对堰槽组合设施紊流结构影响试验研究

TV135; 堰槽组合设施在山区河流流量监测中具有很大优势,臂坡作为其关键形状参数,可以调节堰槽组合设施内水动力特性,改变堰后泥沙沉积分布和下游冲刷形态.为进一步探索臂坡对堰槽组合设施水流紊动特性的影响,通过室内试验,分析不同臂坡、来流强度及底坡因素影响下的底层水流特性变化,探究流速、紊动能、床面切应力等参数分布规律,揭示堰槽组合设施运行过程中水流能量耗散及冲刷机理.研究结果表明:臂坡影响流量的横向分布,臂坡增大加剧水流聚中,使两侧堰后水流下切回流增强,增加溯源冲刷风险;臂坡和底坡增大导致堰后两侧紊动强度及紊动能增大,加剧了堰下水流能量耗散,有效提高了设施的消能率;相比雷诺切应力法,设施后床面...

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Published in水科学进展 Vol. 34; no. 3; pp. 465 - 479
Main Authors 廖伟, 张维乐, 王文娥, 王坤, 巩朝, 王芳芳
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 中国三峡建工(集团)有限公司, 四川 成都 610095 01.05.2023
西北农林科技大学旱区农业水土工程教育部重点实验室,陕西 杨凌 712100%南京水利科学研究院, 江苏 南京 210029%西北农林科技大学旱区农业水土工程教育部重点实验室,陕西 杨凌 712100%中国三峡建工(集团)有限公司, 四川 成都 610095
Subjects
紊动
flow measurement
堰槽组合
水流结构
涡旋
arm slope
retrogressive scour
turbulent fluctuation
eddy
weir-flume combination
臂坡
溯源冲刷
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ISSN1001-6791
DOI10.14042/j.cnki.32.1309.2023.03.013

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Summary:TV135; 堰槽组合设施在山区河流流量监测中具有很大优势,臂坡作为其关键形状参数,可以调节堰槽组合设施内水动力特性,改变堰后泥沙沉积分布和下游冲刷形态.为进一步探索臂坡对堰槽组合设施水流紊动特性的影响,通过室内试验,分析不同臂坡、来流强度及底坡因素影响下的底层水流特性变化,探究流速、紊动能、床面切应力等参数分布规律,揭示堰槽组合设施运行过程中水流能量耗散及冲刷机理.研究结果表明:臂坡影响流量的横向分布,臂坡增大加剧水流聚中,使两侧堰后水流下切回流增强,增加溯源冲刷风险;臂坡和底坡增大导致堰后两侧紊动强度及紊动能增大,加剧了堰下水流能量耗散,有效提高了设施的消能率;相比雷诺切应力法,设施后床面剪切应力计算更适合采用修正紊动能法且床面剪切应力较大值主要集中在两侧堰后区域;大尺度涡结构主要集中在排淤量水槽出口两侧,而其他涡区分布在两侧堰后区域.
ISSN:1001-6791
DOI:10.14042/j.cnki.32.1309.2023.03.013