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凹岸边坡型式对急弯河道水力特性影响的数值模拟

2023-10-07余明辉龚兰强

水科学进展 2023年4期

李 倩,马 黎,余明辉,吴 迪,龚兰强

(1. 武汉大学水资源工程与调度全国重点实验室,湖北 武汉 430072;2. 中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司,贵州 贵阳 550081)

弯曲型河道是最常见的河型之一,弯道水流受重力及离心力共同作用,其自身结构沿横向及纵向重新分配,使得水流特性变得复杂[1-2]。分析弯道水流结构,揭示弯道几何形态与水流结构之间的关系,是研究天然弯曲河段演变特性的基础;研究岸坡型式对弯道水流结构影响,对河道整治、工程建设和改善航运条件都具有重要意义。

在以往研究中,国内外学者针对弯道几何形态对弯道水流结构的影响进行了大量的研究,得出了许多理论及经验成果。先前的研究主要关注弯道中心角、径宽比、宽深比对弯道水流结构的影响。van Balen等[3]、Blanckaert[4]、Vaghefi等[5]和陈启刚等[6]采用物理模型的方法研究了不同宽深比、弯曲半径与河宽比和弯道曲率对弯道水流结构和紊动特性的影响;马淼等[2]采用数值模拟法对7种弯道弯曲度的水流结构分析,发现弯道弯曲度越大,主流越集中;王永强等[7]对三峡库区黄花城河段进行原型测量,分析了弯道环流和湍流结构尺度分布特性;Zeng等[8]对宽深比为9.2的急弯弯道进行了数值模拟,分析了曲率对纵向流速及环流的影响;Kimiaghalam等[9]根据水动力数学模型,通过河流水位确定河岸施加的剪切力;侯慧敏等[10]通过湍流数值模拟发现梯形弯道与其他弯道流场普遍规律保持一致;刘胜琪等[11]通过数值模拟研究发现了荆江急弯段河床形态调整对弯道段流速分布和二次流结构强度的影响。……

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