推移质输沙对阶梯-深潭系统消能的影响

李文哲; 李志威; 王兆印

doi:10.14042/j.cnki.32.1309.2017.03.003

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推移质输沙对阶梯-深潭系统消能的影响

李文哲, 李志威, 王兆印

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李文哲, 李志威, 王兆印. 推移质输沙对阶梯-深潭系统消能的影响[J]. 水科学进展, 2017, 28(3): 338-345. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2017.03.003

引用本文:

李文哲, 李志威, 王兆印. 推移质输沙对阶梯-深潭系统消能的影响[J]. 水科学进展, 2017, 28(3): 338-345. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2017.03.003

LI Wenzhe, LI Zhiwei, WANG Zhaoyin. Effect of bed load transport on the energy dissipation of step-pool system[J]. Advances in Water Science, 2017, 28(3): 338-345. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2017.03.003

Citation:

LI Wenzhe, LI Zhiwei, WANG Zhaoyin. Effect of bed load transport on the energy dissipation of step-pool system[J]. Advances in Water Science, 2017, 28(3): 338-345. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2017.03.003

推移质输沙对阶梯-深潭系统消能的影响

doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2017.03.003

1.
深圳市水务(集团)有限公司, 广东深圳 518031;
2.
清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室, 北京 100084;
3.
水利部黄河泥沙重点实验室, 河南郑州 450003;
4.
长沙理工大学水利工程学院, 湖南长沙 410114

基金项目: 水利部黄河泥沙重点实验室开放课题基金资助项目（2017005）；国家自然科学基金资助项目（91547112）

详细信息

作者简介:
李文哲(1986—),男,湖北钟祥人,博士,主要从事山区河流动力学和海绵城市研究。E-mail:liwenzhe2010@163.com

通讯作者:
李志威,E-mail:lzhiwei2009@163.com

中图分类号: TV142.2

Effect of bed load transport on the energy dissipation of step-pool system

LI Wenzhe^1,2,
LI Zhiwei^{3,4
,},
WANG Zhaoyin²

1.
Shenzhen Water (Group) Co., Ltd., Shenzhen 518031, China;
2.
State Key Laboratory of Hydro-science and Engineering, Tsinghua University, Beijing 100084, China;
3.
Key Laboratory of Yellow River Sedimentation of the Ministry of Water Resources, Zhengzhou 450003, China;
4.
School of Hydraulic Engineering, Changsha University of Science & Technology, Changsha 410114, China

Funds: The study is financially supported by the National Natural Science Foundation of China (No.91547112).

摘要: 阶梯-深潭系统是山区河流上一种河床结构形态，具有稳定河床和消能减灾的作用。推移质运动会影响水流结构并改变河床形态，从而影响阶梯-深潭系统的消能效率。在野外构建阶梯-深潭系统，通过人工加沙试验，研究不同来水来沙对阶梯-深潭系统流场及消能的影响。研究表明，推移质运动使阶梯上紊动略增强，深潭中紊动大为减弱，从而使阶梯-深潭系统消能率降低。推移质运动的增强改变水流能量分配，其消能附加作用使阶梯-深潭结构消能降低和深潭淤埋。
- 阶梯-深潭系统 /
- 推移质输沙 /
- 山区河流 /
- 消能 /
- 野外试验
Abstract: Step-pool system is a typical bed micro-morphology in high gradient mountain rivers, which creates extremely high turbulence intensity and thus dissipates a majority the flow energy. The increase of the bed load transport intensity changed the flow field and reshaped the bedform, thus the energy dissipation effect of the step-pool system changed. A physical model of artificial step-pool system was constructed in a locally regular channel of the upper Wenxia River, a tributary of Han River in the middle Yangtze River. Experiments were conducted to study the flow field and energy dissipation in different flow discharges and bed load transport rates. Experimental results illustrated that the increase of bed load transport intensity significantly changed local flow field in the step and pool. The turbulence intensity on the step increased and the turbulence intensity in the pool decreased sharply. The increase of bed load transport intensity leaded to variation of the energy dissipation distribution. The energy dissipated by bed load transport increased, thus the energy dissipation effect of the bed structure of step-pool system decreased and the pool of the step-pool system was filled up.
- step-pool system /
- bed load transport /
- mountain stream /
- energy dissipation /
- field experiment

[1]	晏自立, 徐元, 李丹勋. 推移质翻越低坝输移特性的试验研究 . 水科学进展, 2020, 31(3): 356-365. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2020.03.005
[2]	李瑶, 杨胜发, 付旭辉. 弯曲溢洪道挑流消能试验研究 . 水科学进展, 2020, 31(3): 413-421. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2020.03.011
[3]	罗铭, 黄尔, 王协康, 杨奉广. 山区卵砾石河道水流阻力计算 . 水科学进展, 2020, 31(3): 404-412. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2020.03.010
[4]	罗铭, 张焕, 丁锐, 黄尔, 杨奉广. 山区阶梯式河道水流阻力研究 . 水科学进展, 2019, 30(5): 719-726. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2019.05.012
[5]	徐元, 朱德军, 孟震, 李丹勋. 河床粗化过程中推移质输移特征试验研究 . 水科学进展, 2018, 29(3): 339-347. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2018.03.005
[6]	李志威, 颜旭, 潘保柱, 余国安, 王兆印. 山区河流河床结构表征新方法 . 水科学进展, 2018, 29(6): 799-809. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2018.06.005
[7]	周招, 王均星, 梁砚, 张文传. 深尾水消力池非完全宽尾墩消能试验研究 . 水科学进展, 2017, 28(5): 729-737. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2017.05.010
[8]	张晨笛, 李志威, 王兆印. 碰撞作用下单个阶梯-深潭稳定性模型 . 水科学进展, 2016, 27(5): 705-715. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2016.05.008
[9]	李志威, 王兆印, 张晨笛, 余国安, 张康, 漆力健. 人工阶梯-深潭破坏案例与稳定性分析 . 水科学进展, 2015, 26(6): 820-828. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2015.06.008
[10]	李文哲, 王兆印, 李志威, 张晨笛, 吕立群. 阶梯-深潭系统的水力特性 . 水科学进展, 2014, 25(3): 374-382.
[11]	张磊, 钟德钰, 王光谦, 吴保生. 基于动理学理论的推移质输沙公式 . 水科学进展, 2013, 24(5): 692-698.
[12]	尹则高, 郑清鑫, 王乐, 曹先伟. 渐缩渐扩洞塞消能和空化特性 . 水科学进展, 2012, 23(5): 687-694. doi: CNKI: 32.1309.P.20120824.1606.010
[13]	陆彦, 陆永军, 李寿千. 渗流边界上推移质输沙率 . 水科学进展, 2011, 22(2): 215-221.
[14]	刘怀湘, 王兆印, 陆永军, 余国安. 山区下切河流地貌演变机理及其与河床结构的关系 . 水科学进展, 2011, 22(3): 367-372.
[15]	彭勇, 张建民, 许唯临, 刘善均, 王韦. 前置掺气坎式阶梯溢洪道掺气水深及消能率的计算 . 水科学进展, 2009, 20(1): 63-68.
[16]	吴时强, 吴修锋, 周辉, 陈惠玲. 底流消能方式水电站泄洪雾化模型试验研究 . 水科学进展, 2008, 19(1): 84-88.
[17]	焦爱萍, 刘沛清, 刘宪亮. 基于计算流体动力学的不同流量比两股射流水垫塘的消能特性研究 . 水科学进展, 2008, 19(2): 238-244.
[18]	杨具瑞, 方铎, 何文社, 刘兴年. 推移质输沙率的非线性研究 . 水科学进展, 2003, 14(1): 36-40.
[19]	李艳红, 周华君, 时钟. 山区河流平面二维流场的数值模拟 . 水科学进展, 2003, 14(4): 424-429.
[20]	李中枢, 潘艳华, 韩连超, 常志涛. 宽尾墩联合消能工体型选择及水力特性的研究 . 水科学进展, 2000, 11(1): 82-87.

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推移质输沙对阶梯-深潭系统消能的影响

doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2017.03.003

1. 深圳市水务(集团)有限公司, 广东深圳 518031;

2. 清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室, 北京 100084;

3. 水利部黄河泥沙重点实验室, 河南郑州 450003;

4. 长沙理工大学水利工程学院, 湖南长沙 410114

基金项目: 水利部黄河泥沙重点实验室开放课题基金资助项目（2017005）；国家自然科学基金资助项目（91547112）

作者简介:
李文哲(1986—),男,湖北钟祥人,博士,主要从事山区河流动力学和海绵城市研究。E-mail:liwenzhe2010@163.com

通讯作者: 李志威,E-mail:lzhiwei2009@163.com

收稿日期: 2016-10-24
刊出日期: 2017-05-25

中图分类号: TV142.2

关键词:

消能 /

摘要: 阶梯-深潭系统是山区河流上一种河床结构形态，具有稳定河床和消能减灾的作用。推移质运动会影响水流结构并改变河床形态，从而影响阶梯-深潭系统的消能效率。在野外构建阶梯-深潭系统，通过人工加沙试验，研究不同来水来沙对阶梯-深潭系统流场及消能的影响。研究表明，推移质运动使阶梯上紊动略增强，深潭中紊动大为减弱，从而使阶梯-深潭系统消能率降低。推移质运动的增强改变水流能量分配，其消能附加作用使阶梯-深潭结构消能降低和深潭淤埋。

English Abstract

Effect of bed load transport on the energy dissipation of step-pool system

1. Shenzhen Water (Group) Co., Ltd., Shenzhen 518031, China;

2. State Key Laboratory of Hydro-science and Engineering, Tsinghua University, Beijing 100084, China;

3. Key Laboratory of Yellow River Sedimentation of the Ministry of Water Resources, Zhengzhou 450003, China;

4. School of Hydraulic Engineering, Changsha University of Science & Technology, Changsha 410114, China

Funds: The study is financially supported by the National Natural Science Foundation of China (No.91547112).

Received Date: 2016-10-24
Publish Date: 2017-05-25

Keywords:

Abstract: Step-pool system is a typical bed micro-morphology in high gradient mountain rivers, which creates extremely high turbulence intensity and thus dissipates a majority the flow energy. The increase of the bed load transport intensity changed the flow field and reshaped the bedform, thus the energy dissipation effect of the step-pool system changed. A physical model of artificial step-pool system was constructed in a locally regular channel of the upper Wenxia River, a tributary of Han River in the middle Yangtze River. Experiments were conducted to study the flow field and energy dissipation in different flow discharges and bed load transport rates. Experimental results illustrated that the increase of bed load transport intensity significantly changed local flow field in the step and pool. The turbulence intensity on the step increased and the turbulence intensity in the pool decreased sharply. The increase of bed load transport intensity leaded to variation of the energy dissipation distribution. The energy dissipated by bed load transport increased, thus the energy dissipation effect of the bed structure of step-pool system decreased and the pool of the step-pool system was filled up.

李文哲, 李志威, 王兆印. 推移质输沙对阶梯-深潭系统消能的影响[J]. 水科学进展, 2017, 28(3): 338-345. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2017.03.003

引用本文:

李文哲, 李志威, 王兆印. 推移质输沙对阶梯-深潭系统消能的影响[J]. 水科学进展, 2017, 28(3): 338-345. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2017.03.003

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推移质输沙对阶梯-深潭系统消能的影响

doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2017.03.003

作者简介: 李文哲(1986—),男,湖北钟祥人,博士,主要从事山区河流动力学和海绵城市研究。E-mail:liwenzhe2010@163.com

通讯作者: 李志威,E-mail:lzhiwei2009@163.com

Effect of bed load transport on the energy dissipation of step-pool system

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推移质输沙对阶梯-深潭系统消能的影响

doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2017.03.003

1. 深圳市水务(集团)有限公司, 广东 深圳 518031; 2. 清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室, 北京 100084; 3. 水利部黄河泥沙重点实验室, 河南 郑州 450003; 4. 长沙理工大学水利工程学院, 湖南 长沙 410114

作者简介: 李文哲(1986—),男,湖北钟祥人,博士,主要从事山区河流动力学和海绵城市研究。E-mail:liwenzhe2010@163.com

通讯作者: 李志威,E-mail:lzhiwei2009@163.com

English Abstract

Effect of bed load transport on the energy dissipation of step-pool system

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作者简介:
李文哲(1986—),男,湖北钟祥人,博士,主要从事山区河流动力学和海绵城市研究。E-mail:liwenzhe2010@163.com

通讯作者:
李志威,E-mail:lzhiwei2009@163.com

1. 深圳市水务(集团)有限公司, 广东深圳 518031;

2. 清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室, 北京 100084;

3. 水利部黄河泥沙重点实验室, 河南郑州 450003;

4. 长沙理工大学水利工程学院, 湖南长沙 410114

作者简介:
李文哲(1986—),男,湖北钟祥人,博士,主要从事山区河流动力学和海绵城市研究。E-mail:liwenzhe2010@163.com