Y型交汇河段水流特性试验及数值模拟研究

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交汇现象普遍存在于天然河道(例如,渭河入黄河、汾河入黄河、乌江入长江等)中,其交汇区域又具有独特的水流特性,例如:交汇口上游壅水下游回流、分离区、剪切面及高低流速带等,这些现象对研究泥沙的输移与淤积、污染物扩散与滞留等问题都具有非常重要的意义。  本文在总结前人研究成果的基础上,分别进行了交汇角度为600的物理模型试验(试验地形分5‰比降矩形槽、复杂地形两种,汇流比RQ有1:1、1:2、1:3、1:4四种)及交汇角度分别为700、600、500的数值模型试验(汇流比RQ为1:3),分析数据,对Y型交汇区水流运动特性进行了系统阐述。得到的主要成果如下:  (1)在研究以往学者的成果基础上,通过理论分析Y型交汇水流运动的特性,得出了影响Y型交汇水流运动特性的最主要的三个因素:①交汇角度;②汇流比;③河床形态。  (2)进行水槽物理模型及数值模型试验并对得到数据进行分析总结,可知:  ①相同工况条件(即尺寸大小、地形条件、交汇角度等)下,当改变汇流比时,汇流比越小(即主流流量越小,支流流量越大)支流越易归顺主流方向,交汇区域水流紊动情况越轻,主支流上游越不易壅水。  ②相同汇流比、交汇角度、形体尺寸等条件下,改变交汇区域地形,地形越复杂交汇区域紊动情况也越复杂,并伴随产生二次流,加大治理交汇口不利因素的难度,因此在实际工程中应慎重考虑该因素。  ③在汇流比、形体尺寸、地形条件都一致的情况下,交汇角度越小,越有利于水流顺畅,但易会对交汇口下游的岸边产生冲刷,因此在实际工程中应综合考虑现实问题来决定交汇角度。
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