邹德昊，戴长雷，郭显峰，路锦枝

（1.黑龙江大学寒区地下水研究所，黑龙江哈尔滨 150080 2.黑龙江大学水利电力学院，黑龙江哈尔滨 150080；3.流域水循环模拟与调控国家重点实验室中国水利水电科学研究院，北京 100038）

1 研究背景

天然河道的过流断面常常可概化为渠道复式断面的形式，在北方的冬季，一旦河道封冻形成冰盖，复式断面流速的分布规律就会发生改变，滩槽的阻力和输水能力都会受到影响，因此研究冬季冰封河道的流速分布规律对于凌汛防治具有重要意义。冰盖的出现增加了过水断面的湿周和阻力，使得河渠的断面流速分布和输水能力发生显著改变。当河渠为复式断面且冬季冰盖糙率不断发生变化时，如在漫滩水流中，由于主槽和滩地之间水力条件存在差别，使得交界面出现剪切层并强烈影响着各种水力参数的分布，因此采用一维模型计算可能产生较大的偏差。

现有研究采用二维k-ε紊流模型计算出复式断面河渠的横向流速分布。Shiono和Knight［1］提出的SKM法以水深平均的Navier-Stokers方程为基础，描述了复式河道断面的过流情况，给出了断面的横向沿水深方向平均流速的计算公式。许唯临等［2-3］从SKM法出发，将二次流项归并入雷诺切应力项，结合主槽与滩地的水深平均流速，推导出无冰盖复式河道横向流速分布和床面切应力分布的计算公式，并由实测数据给出了涡黏性系数的经验公式。吉祖德和胡春宏［4］的研究表明：在明流复式断面上，主槽和滩地平衡区的垂线流速服从对数律公式，但是，在边壁区，流速不再服从对数分布，其最大流速不在水体表面，而是有所下移。……