外分单汊的常曲率弯道水流特征有效模拟

作者：宋晓龙; 陈有俊; 黄海^*; 徐海珏; 白玉川

来源：应用基础与工程科学学报, 2023, 31(05): 1095-1109.

DOI：10.16058/j.issn.1005-0930.2023.05.004

• 外分单汊
• 健康生态环境
• 常曲率弯道
• 水流特征
• 弯曲比率
• 汊道出口条件
• 螺旋流
• 切应力

针对健康生态环境下的河道系统性向外分汊演化、河道-植物和谐发展现象，以实际河型资料特征统计为基础，设计了外分单汊的常曲率弯道水流特征数模试验，研究了主弯道不同弯曲比率和汊道出口不同开闭条件的影响.汊道的存在对主河道下游蜿蜒迁移趋势具有强化效应，且此效应以临界弯曲条件(曲率半径/河宽=3.0)为中心向更强弯和更缓弯发展趋势双向扩散.汊道的存在引起弯道下游横断面凹岸侧近底部“强-正涡量区”与凸岸侧近水面“弱-负涡量区”的此消彼长，两者最终相互中和、抵消.汊道出口的自由出流引起弯道下游横断面和整体近床水平面螺旋流强度的大幅减小和强弯条件下弯段上游横断面螺旋流强度的明显增大.壁面切应力在分叉口头部趋小，在局部汇流区趋大，且在汊道出口自由出流时二者均大幅增大，分叉口对应的主河道凸岸侧下游壁面和弯道最下游1/4段床面切应力均降至极低.该研究为河道系统中植物发展的和谐物理空间设计提供了基础性水信息支持.

• 单位
  天津大学; 中国水利水电科学研究院