跨河桥梁工程,大多占用河道过流断面,墩台改变原有河道水流结构,将对桥梁、堤防稳定及河道过流产生不利影响。工程实际中一般通过切滩、疏浚进行河道断面补偿,合理确定断面补偿方案需考虑因素众多,目前研究成果较少,工程实践中主要以经验为主,开展河道切滩过流特性试验及数值模拟研究很有意义。论文通过物理模型试验和数值模拟,就影响河道过流能力的补偿面积、切滩坡比、疏浚深度、疏浚边界坡比等主要因素进行了研究。对概化的复式顺直型河道进行了物理模型试验,分析了不同工况的墩周河道水流特性,探讨了河道断面补偿部分过流能力与诸多因素之间的关系;采用Fluent软件建立了单墩阻水的三维数值模型,基于标准的k-?两方程湍流模型,采用有限体积法对流体运动的控制方程进行离散、VOF方法进行自由面追踪、壁面函数法求解壁面区流动,分析了不同工况下的河道水流特性及断面补偿部分过流能力,并与试验结果进行了对比,得到如下主要结论:(1)对桥墩周边水流结构试验表明,桥墩周边水流的紊动具有各向异性的特点,L4测线处,横向紊动强度*u、纵向紊动强度*v自水面向下随着水深的增加,呈现逐渐增大的趋势,在近壁面附近达到最大值,然后又逐渐减小。不同方向上的雷诺切应力沿垂向分布差别较大,其分布形态与正弦曲线相似,但变化幅度具有一定的差异。(2)对桥墩上游最大壅水高度进行分析表明,采取断面补偿措施可有效降低上游最大壅水高度,壅水高度降低程度与断面补偿面积呈正相关。断面补偿作用对桥墩处流场的影响比较明显,进行断面补偿后,河床面上桥墩附近水流的纵向流速xV、横向流速yV、及动水压力均有不同程度的降低。(3)无论采取何种断面补偿型式,断面补偿部分通过的流量Q与断面补偿面积呈正相关,即随着断面补偿面积的增大而增大。采取切滩补偿方式时,切滩坡比对过流能力的影响却并不显著。采用疏浚方式进行断面补偿时,边坡系数为3时断面补偿部分通过的流量最大,过流能力随疏浚宽深比的增大,呈先减小后增大的趋势。