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和雷诺应 力 等水动 力参数 ． ｉｏＡ Ｖ在每个 测 点 以 ５ ｚ Ｍｃ Ｄ ｒ ０Ｈ 频率采 样 ３ ， ２ 每点共 有 １０ 瞬时数 据 ． 动 能 Ｓ ０个 ６ 紊
｜ ｌ ｃ 用工况 ｌ 的主河道平均流速的平方 ｊ 进行无量纲化处理后记为 ｋ 紊动能定义参照文献［５ ． ， １］
／ Ｒ ｆ， ＼９ 一 Ｒ
图 ２ 横 断 面位 置 （ 位 ： 单 ｍｍ） Ｆｇ ２ Ｌ ｃｔ ｎ ｆ ｒ￣ ｃｏ ｓ（ｎｔ： ｕ ） ｉ． ｏａｉ ｓｏ １ｓ ｅｔ ｎ ｕ ｉ ｎ ｎ ｏ ｃ］ ｓ ｉ ｓ
试 验采 用美 国 Ｓ ｎ ｅ 公 司进 口的 １ Ｈ 声学 多普勒 流速计 Ｍｉ ｏＡ Ｖ测 量水 流 的三维 流速 、 动强 度 ｏＴ ｋ ６ ｚ Ｍ ｃ Ｄ ｒ 紊
（０９ Ｘ ７０ － ６ ２ ０ Ｚ ０ １ ３０ ） ０
作者简介 ：顾莉 （９ １ ）女 ， １８ 一 ， 江苏 盱眙人 ， 讲师 ， 士 ， 博 主要从 事环境水力学研究 ． —ａｌｇｌｃ ｈ ．ｄ ．ｎ Ｅｍ ｉ ｕｉ ＠ｈｕ ｅｕ ｅ ： ｑ
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河 海 大 学 学 报 （自 然 科 学 版 ）
动 动能 大 于两侧 岸边 区域 ． 汉 河道 紊动 能 的平 面分 布 在垂 向存 在差 异 ， 其 在 支汊 前 半 段 ， 紊 动 区 的强 分 尤 高
度 与范 围 明显 不 同 ． 由图 ３ ｂ 和 （ ） （ ） ｃ 可知 ， 层 和底 层 的高 紊 动 区的量 值 均 小 于 中层 ， 中层 与 底层 量 值 相 表 且
第３ ９卷第 ５期 ２１ 年 ９ ０１ 月
河 海 大 学 学 报 （自 然 科 学 版 ）
Ｊｕｎ ｌ ｆ ｏａ Ｕ ｉ ｒ ｔ（ ａ ｒｌ ｃ ｎ ｅ） ｏ ｒａ ｏ ｈ ｉ ｎｖ ｓ ｙ Ｎ ｔ ａ Ｓ ｉ ｃ ｓ Ｈ ｅｉ ｕ ｅ
Ｖｏ ． ９ Ｎｏ． １３ ５ Ｓ ｐ． １ ｅ ２ １ ０
Ｂ ）本 文 选取 ３个不 同 曰 分别 为 ０ ３ ， ．１０ ５ ． ２， ， ．３ ０４ ， ．０ 下游 主 河道水 深 固定 为 １ ． Ｔ 并选 取 ２ 不 同 的 ４ ９ ｌ， ｅｌ 种
收 稿 日期 ： ００ １ —４ ２ １ — １ ２
基 金 项 目 ：国 家 重 点基 础 研究 发 展计 划 （７ 计 划 ）２０ Ｃ ４８ ０ ） 国 家 自然 科 学 基 金 （ １００ ８５ ９９２ ）中 央 高 校 基 本 科 研 业 务 费 专 ９３ （０８ Ｂ １２２ ； ５０ ９４ ，０７０ ６ ； 项 （０ ９ １７４ ２０ Ｂ ７ １）河 海 大学 自然科 学 基金 （０９２ ６ １ ； 苏 省 六 大 人 才 高 峰 计 划 （ ８Ｃ ； 家 水 体 污 染 控 制 与 治 理 科 技 重 大 专 项 ２０ Ｂ ６ １，０ ９ １８４ ； ２０ ４２ １） 江 ０一 ） 国
（） ａ 中层
图 ３ 工 况 １平 面 紊 动 能分 布
Ｆｉ ｇ．３ Ｔｕ ｂｕ ｅ ｉ ｔｃ ｅ ｅ ｇ ｎ ｈｒ ｅ ｐ ａ ｅ ｏ ｏ ｄｉｉｎ ｒ ｌｎｔｋｎｅｉ ｎ ｒ ｙ ｉ ｔ ｅ ｌ ｎ ｓ ｆ ｒ ｃ ｎ ｔｏ １
第 ５期
顾
莉， 等
顺直微 弯型分汉河道水流 的紊 动特性试验研究
水流紊动 特性 的深入 研究 尚不 多见 ． 目前 有关 分汊 河 道 的研 究 多 为其河 床 演变规 律 、 分流 比计 算方 法 、 沙运 水 动特征 等方面ｌ１ ， ９０ 并且 针对分汊 河道 中的分汉 口或交 汇 口的水动 力特 性研 究也 相 对较 多ｌ－ 本文 针对 典 型 －Ｊ １１ ． １３ Ｊ 的顺直微 弯分汉 河道 ， 通过物 理模 型试 验探究 了在不 同汉道宽度 比和上游来 流量 条件 下 ， 汉河道 中沿程 不 同 分
的 高流速 区之 间的 过渡 地 带 ， 、 底 ３ 的 高紊 动 区 的强 度 和 范 围 以 中层 为 最 大 ， 层 次之 ， 表 中、 层 表 底
层 最 小 ； 横 断面 上 ， 在 紊动 强度在 分 汊前 、 后 各有 不 同 ， 中、 支汊进 口段 断 面的 凹岸侧 紊 动强度 最 大 ，
摘要 ：对顺 直微 弯型 分 汊河道 的 水流 紊 动特 性 进 行 了试验 研 究 ， 建 了分 汊 河道 的物 理模 型试 验 构
系统 ， 究 了在 不 同汊道 宽度 比和上 游 来流 量条 件 下 ， 流在 分 汉河 道 沿程 不 同断面 的紊动 能分 布 探 水
特征 ． 试验 结 果表 明 ： 平 面上 ， 流紊 动 最为剧 烈 的 区域 发 生在 支 汊进 口段 凹岸 的 回 流 区与 凸岸 在 水
横断面 的紊动强度 变化过程 ， 表 、 底 ３ 对 中、 层垂 向不 同深度 的平 面紊 动强度 分布进 行 比较分 析 ， 析并探 讨上 解
游流量 和汊道宽度 比对汉道水 流紊动 的影响机制 ， 可为掌 握分汉 流的紊动 特征与机 制提供基础性 的积 累 ．
１ 试 验 系统 与模 型装 置
试验 中 ， 水槽 流量 由进 口阀 门 、 电磁 流量 计 以及 量水 堰 共 同控 制 ， 水 头水 箱 处 于 一定 高度 以保证 水 头 平 恒定 ． 河道 宽度 Ｂ ＝０ ５ 支 汊 １ 主 ０ ． ｍ， 与支 汊 ２的宽 度分别 为 Ｂｌ ２两 汊 总宽 】 ２ ． ｍ， 宽 率等 于 和 ， ＋Ｂ ＝０ ７ 展 １４ ， 近理 论展 宽率 １４ 【］ 中心 岛位 置 可 以移 动 以改 变支 汊 宽度 比 ， 义支 汊 １ 度 比 ． 接 ０ ．２１ ． ４ 定 宽 ＝曰 ／ 】 １（ ＋
２ 试 验 结 果及 分析
２ １ 水 流 紊动 能平面分 布特 征 ．
工况 １ ＝０５） （ ．０ 的水 平面紊 动能 分布 特征见 图 ３由 图 ３ａ可知 中层 的高 紊动 能分 布在 支 汉前 半段 ， ． （） 这 是 由于水流 在分 汊 口被 分流 ， 进入 支汊后 流线 急剧 弯 曲 ， 凹岸水 流分 离形 成 回流 区 ， 过流 断面束 窄后 ， 凸 在
１ ９ ４．
１ ９ ４． １ ９ ４．
４
５ ６
１ ９ ４．
１ ９ ４． １ ９ ４．
面进 行量 测用 于对 比分析 ， 具体 为断 面 Ｂ Ｌ ｌ ，９ Ｒ ， ７ Ｒ 和 Ｃ． ，４，Ｊ Ｌ ， ４ Ｒ ， ９ ７
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其 高紊 动 区等值 线 由底 至表 呈 现 由凹岸倾 向凸 岸 的规 律 ， 汇 断 面对 应 岛屿 尾 尖的 区域 紊 动 也 较 交 为剧烈 ； 游 来流增 大明显 增 强断 面紊动 强度 ， 对 紊 动 能等 值 线 分布 特 征 影 响较 小 ； 同 支汊 宽 上 但 不 度 比 引起 交汇 断面 高紊 动 能位 置 的 变化 ， 以及 支 汉进 口断 面紊 动 能的 量值 与位 置也有 所 差异 ．
第３ ９卷
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பைடு நூலகம்
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图 １ 试验模型平面布置示意图 （ 位 ：Ｉ） 单 ＩＩ ｒＩ １
ｉ ．１ Ｉ ｅｃ ｏ ｐ ｒ Ｆｇ ＰａＩｋｔ ｆ ｘｅｉ ｎａ ｍｏ ｅ ｕ ｉ ：ｒｍ） Ｉｓ ｈ ｅ ｍｅｔｌ ｄｌ（ｎｔ ａ ｓ
上 游来 流量 Ｑ， 体试 验 工况 见 表 １ 图 ２为 试 验 具 ．
表 １ 试验工况
断 面量测 布置 图 ， 验 中各 横 断 面 的垂 线 量 测 个 试
数根 据支 汉 １ 度 比 宽 而 有 所 变 化 ， 条 垂 线 每
工 况
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２ ３
Ｔｂ ｘｅｉｅｔ ｎｉｏｓ ａｌＩ ｐｒ ｎ ｌｏｄｉ ｅ Ｅ ｍ ａｃ ｔｎ
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０． ４１ ０． ３ ３
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２ ． ６１
２ １ ６． ２ １ ６．
Ｂ
０． Ｏ ５
０． ４１ ０． ３ ３
Ｏ （ ・一 ）Ｈ／ｍ ／ Ｌ ｓ ｃ
３ ４ ９．
３ ４ ９． ３ ４ ９．
上设 置 ７个 测 点 ． 同时 考 虑本 次 试 验量 测工 作量 很大， 对工 况 ４ ６只针对 分汊前 、 、 的典 型 断 中 后
部 分组 成 ． 分汊 河道 中往 往存 在 平 面 回流 、 面环 流 、 断 螺旋 流 、 曲线 剪切 层 和高紊 动 强度 等许 多复 杂 的水力 现 象 ， 流具 有强 烈 的三维 紊 流特性 ， 水 流流 态 的复 杂多变 ， 河道 泥 沙运 动 、 染物 质运 移 、 水 其 对 污 河道 整治 、 水工 建 筑物设 计 及排 污 口设计 均会 产 生较 大 的影 响 ． 因此 ， 分汉 河 道水 流 紊 动规 律 进 行 深入 研 究 十 分 必要 ． 对 前 人 对水流紊 动特性 的研究 多集 中在一般顺 直或弯 曲河道 中 ， 以及 丁坝 、 引水 口和射 流等 区域 ＿ ， 对分 汊河道 １ 针
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岸 相应 形 成高 流速 区 ， 回流 区与 高流 速 区之 间 的过 渡地带 流 速梯 度 大 ， 剪切 作 用显 著 ， 水流 紊动 也最 为剧 烈 ． 随着水 流 下移 ， 回流 区消失 ， 原有 过 渡地 带 的流 速梯 度沿 程逐 渐减 小 ， 动能也 相应 降低 ． 流经 过 支汉弯 道 紊 水 顶 点断 面后 ， 动 能差异 明显减 小 ． 流运动 到 交汇 断 面 ， 股水 流在 岛屿 尾尖 后 方 区域挤 压掺 混 ， 区域 脉 紊 水 两 该
差较 大 ； 向 ３层 的高 紊动 区出现 的位 置 由表层 至底 层 呈现 由断面 中心逐 渐 偏 向凹岸 的趋 势 ， 垂 底层 的高 紊 动