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摘要
西南山区河道普遍分布着大量的卵砾石、漂石等大粒径床沙,漂石颗粒急剧调整局部水流结构与泥沙输移,从而制约着河床响应过程。以漂石河床水流结构为研究对象,结合野外典型河段调查和概化试验,利用3维多普勒流速仪(ADV)详细测量漂石区域的3维流速,探讨浅水条件下漂石颗粒对局部水流运动的影响。分析表明:漂石对水流结构的影响集中在其下游中心区域,尤其是远部尾流区内,其纵向范围主要集中在约–1<Δx/D<2区域,其中漂石附近的近底流速变化明显,远部尾流区边界高度也从受漂石影响较小的上游0.30.4倍水深发展到受漂石影响较大的下游0.50.7倍水深处;中心纵剖面紊动能和雷诺应力数值显著大于左右两侧,且其数值在漂石下游激增至110倍和116倍,两者出现峰值的位置都集中在漂石远部尾流区末端。研究还发现,漂石相对淹没度(H/D,平均水深与漂石有效直径之比)对漂石附近的水流结构有较大影响,随着相对淹没深度(H/D)的增加,其对流速、紊动能和雷诺应力的影响逐渐增强,在处于临界淹没度H/D=1.2时最为强烈,之后强度递减。不同相对淹没度(H/D)下,流速、紊动能和雷诺应力恢复区长度相近,且与远部尾流区尺度变化基本一致。总体而言,漂石通过改变局部沿程流速、紊动参数和远部尾流区分布,从而显著影响浅水河床局部水流结构,其具体影响因子和响应规律有待进一步深入研究。
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单位浙江省水文局; 四川大学; 水力学与山区河流开发保护国家重点实验室
