• 全国中文核心期刊
  • 中国科技核心期刊
  • 美国工程索引(EI)收录期刊

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

流滑型窝崩水流结构特征及其变化规律

张幸农 牛晨曦 假冬冬 应强

张幸农, 牛晨曦, 假冬冬, 应强. 流滑型窝崩水流结构特征及其变化规律[J]. 水科学进展, 2020, 31(1): 112-119. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2020.01.012
引用本文: 张幸农, 牛晨曦, 假冬冬, 应强. 流滑型窝崩水流结构特征及其变化规律[J]. 水科学进展, 2020, 31(1): 112-119. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2020.01.012
ZHANG Xingnong, NIU Chenxi, JIA Dongdong, YING Qiang. Flow structure characteristics and changes in a simulated riverbank nest-shaped flow slide[J]. Advances in Water Science, 2020, 31(1): 112-119. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2020.01.012
Citation: ZHANG Xingnong, NIU Chenxi, JIA Dongdong, YING Qiang. Flow structure characteristics and changes in a simulated riverbank nest-shaped flow slide[J]. Advances in Water Science, 2020, 31(1): 112-119. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2020.01.012

流滑型窝崩水流结构特征及其变化规律

doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2020.01.012
基金项目: 

国家重点研发计划资助项目 No.2018YFC0407300

国家自然科学基金资助项目 No.51679147

详细信息
    作者简介:

    张幸农(1960-), 男, 上海市人, 教授级高级工程师, 博士, 主要从事河流泥沙方面研究。E-mail:xnzhang@nhri.cn

  • 中图分类号: TV122

Flow structure characteristics and changes in a simulated riverbank nest-shaped flow slide

Funds: 

the National Key R & D Program of China No.2018YFC0407300

the National Natural Science Foundation of China No.51679147

图(7) / 表 (1)
计量
  • 文章访问数:  18
  • HTML全文浏览量:  2
  • PDF下载量:  27
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2019-02-26
  • 网络出版日期:  2019-12-07
  • 刊出日期:  2020-01-30

流滑型窝崩水流结构特征及其变化规律

doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2020.01.012
    基金项目:

    国家重点研发计划资助项目 No.2018YFC0407300

    国家自然科学基金资助项目 No.51679147

    作者简介:

    张幸农(1960-), 男, 上海市人, 教授级高级工程师, 博士, 主要从事河流泥沙方面研究。E-mail:xnzhang@nhri.cn

  • 中图分类号: TV122

摘要: 针对长江中下游河段流滑型窝崩,进行水槽概化模拟试验,依据精细的流场观测数据,分析窝塘附近水流结构特征及变化规律,为探索此类崩岸力学机制奠定基础。结果表明,窝塘附近水流结构可分为口外主流区、口门涡流区和窝塘回流区三大区域。随着窝崩发展,三大区域内水流结构也随之产生变化。口外主流区基本为明渠弯道水流,有明显环流特征;口门涡流区呈现长条形态,其内存在多个大小、形态、位置和强度变化的涡旋,总体规律随主流快速下移不断破碎或分解,口门上、下两端水流呈明显三维特征且脉动性很强,水面波动剧烈;窝塘回流区内为典型空腔回流,随窝崩发展,其范围扩大,中心下移,形态由椭圆形趋向圆形,强度呈现增强—减弱—稳定的趋势。

English Abstract

张幸农, 牛晨曦, 假冬冬, 应强. 流滑型窝崩水流结构特征及其变化规律[J]. 水科学进展, 2020, 31(1): 112-119. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2020.01.012
引用本文: 张幸农, 牛晨曦, 假冬冬, 应强. 流滑型窝崩水流结构特征及其变化规律[J]. 水科学进展, 2020, 31(1): 112-119. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2020.01.012
ZHANG Xingnong, NIU Chenxi, JIA Dongdong, YING Qiang. Flow structure characteristics and changes in a simulated riverbank nest-shaped flow slide[J]. Advances in Water Science, 2020, 31(1): 112-119. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2020.01.012
Citation: ZHANG Xingnong, NIU Chenxi, JIA Dongdong, YING Qiang. Flow structure characteristics and changes in a simulated riverbank nest-shaped flow slide[J]. Advances in Water Science, 2020, 31(1): 112-119. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2020.01.012
  • 流滑型窝崩是长江中下游河段的典型崩岸形式, 主要表现形式是伴随着贴岸水流的强烈冲刷, 洪漫滩上土体在短时间内出现连续性崩塌而向下滑入江中, 因而也俗称塌江。此类崩岸具有突发性和随机性, 在长江中下游出现频率甚高, 如近年来长江江苏段发生的南京龙潭三江口窝崩、镇江和畅洲头窝崩和扬中指南村窝崩, 均属于此类窝崩。窝崩形成与发展过程基本在1~2天内, 一般最终形成长、宽均在百米以上的窝塘, 滑落土体体积可达数十万甚至上百万立方米, 对于防洪、航运等方面都危害很大。

    流滑型窝崩的形成与发展, 涉及到水土的交互作用, 因而窝塘附近水流结构及其变化与岸坡土体崩塌及窝塘发展关系密切。近十多年来, 关于水土交互作用的河岸崩塌问题, 国内外已有不少研究, Thorne和Tovey[1]针对黏性河岸稳定性进行了深入研究, Midgley等[2]基于BSTEM模式计算研究了河岸侧向侵蚀过程;宗全利等[3]同样基于BSTEM模式进行了河岸崩塌过程模拟; 夏军强等[4]分析了长江中游下荆江河段崩岸过程与特点;余明辉等[5]进行了不同河岸组成的岸坡崩塌试验;王延贵和匡尚富[6]、王延贵等[7]则讨论了冲积河流典型结构岸滩落崩临界淘刷宽度以及崩退模式与崩退速率。上述研究成果对于认识长江下游流滑型窝崩机理和水流动力结构特征有所帮助, 但对于问题的认识尚未完全对应。关于流滑型窝崩水流结构问题, 目前相关研究已有一些定性认识, 早期以冷魁[8]的分析结论最有代表性, 认为河道主流顶冲或贴岸冲刷易形成竖轴环流, 或是弯道环流与纵向水流结合在一起形成螺旋流, 淘刷岸坡引起土体崩塌;余文畴[9]、余文畴和苏长城[10]通过扬州港窝崩后现场监测水流数据, 并依据有关空腔回流的计算分析成果[11], 研究了窝塘内水流特征, 认为窝塘内是次生回流结构, 与泥沙运动的关系密切;张幸农等[12]、假冬冬等[13-14]则针对流滑型窝崩进行了概化模拟试验研究, 分析了窝崩形成与发展过程及水流的分阶段变化, 提出窝塘回流造成窝塘周边岸坡土体冲刷滑落, 并将滑落土体分散和输送至窝塘口门外, 同时也基于BSTEM模式针对分层河岸结构研究了岸滩侧蚀坍塌过程及水动力响应变化。

    从目前的研究进展情况看, 对于流滑型窝崩力学机理的理性认识和定量分析, 仍存在诸多不足, 如岸坡土体崩塌和搬运模式尚未建立, 崩塌和搬运速率仅仅是定性认识, 其中最关键的问题还是对窝崩水流结构的认识尚不全面和清晰, 如大多研究仅是针对窝塘内回流, 关于窝塘内外整体水流结构研究甚少;多数研究仅属于静态分析, 几乎没有针对窝崩发展过程中水流结构变化及其对岸坡土体崩塌及搬运作用的研究, 因而无法正确认识此类崩岸的机理和过程;缺少天然实测数据, 造成定性分析多、定量研究少, 由于原型窝崩不仅规模大而且事发突然并发展迅速, 事发中进行水流观测极为困难, 现仅有的一些事发后(窝崩充分发展)观测数据, 难以说明窝崩发展过程中的水流变化, 无法用于定量研究。

    本文针对流滑型窝崩进行水槽模拟试验, 通过窝塘附近流场精细观测, 定量分析其水流结构特征及变化规律, 为流滑型窝崩的力学机制研究奠定基础。

    • 流滑型窝崩属于水-土交互作用下的河岸崩塌, 最主要的特征就是伴随着水流冲刷岸坡土体不断被侵蚀、崩塌和搬运。当河漫滩前沿受冲刷出现深坑时, 形成了陡峭的水下高大岸坡, 一旦高滩局部土体被水流淘刷形成崩塌, 其后部及周边土体不断发生崩塌, 随即出现向内凹进的窝塘, 通常情况下, 1~2天内窝塘即可充分发展, 最终窝塘平面形态呈“Ω”或半圆状。窝塘出现后, 其内外形成复杂水流流态, 口门内出现回流, 口门外则存在一系列漩涡, 并且水面波动剧烈。回流迅速将崩塌土体带出口门, 由窝塘外主流搬移至下游, 直到回流动力不足以使岸坡土体产生新的崩塌。

      长江下游众多窝崩实例反映了上述特征, 2008年11月18日长江南京龙潭河段三江口友庄圩突发窝崩, 1天后就形成长约340 m、深230 m的半圆形窝塘(图 1(a));2012年10月13日长江镇江和畅洲左汊进口洲头在原崩岸基础上又突发剧烈大窝崩, 1天后形成长约400 m、深500 m的“Ω”形窝塘(图 1(b));2017年11月8日长江扬中江段指南村发生大窝崩, 不到24 h, 形成长540 m、深190 m的椭圆形窝塘(图 1(c))。3处典型窝崩的共同点都是岸坡前沿存在巨大水下深坑, 水流形成顶冲或强烈贴岸冲刷, 土体突然连续崩塌, 短时间内形成巨大窝塘, 窝塘内外出现漩涡和回流等复杂流态。

      图  1  长江下游河段典型流滑型窝崩平面形态

      Figure 1.  Plane type of typical flow slides in the lower reaches of the Yangtze River

    • 鉴于天然窝崩过程中难以进行水流观测, 因而借助概化模拟试验, 可有效地在窝崩整个过程中实现水流流场的精细测量。本次概化模拟试验在以往基础[12]上进行了改进和提高, 试验设计上既遵循河工模型相似律, 也要考虑土工模型相似律, 确保试验与天然原型的相似性。由于天然窝崩多出现在弯道, 因而试验岸坡布置在长30 m、宽1.5 m的弯曲水槽中, 见图 2(a), 共由3个呈30°角曲率半径10 m的反弯段组成, 前后两反弯段之间由直线段连接。试验段布置在中部弯段, 宽度为1.5 m, 水深0.4 m。试验岸坡选用长江下游原体细沙制作, 坡高0.4 m、坡比1: 2, 细沙基本无黏性, 中值粒径0.225 mm, 不均匀系数1.91, 内摩擦角36.5°。水槽进口主流断面平均流速为80 cm/s, 按窝塘发展不同程度(25%、50%、75%和100%), 安排四大试验组次, 通过预备试验探索试验操作过程及方法, 确保各组次试验结构具有良好的复演性。

      图  2  试验水槽及模拟试验概况

      Figure 2.  Schematic diagram of flume test

      通过固化不同阶段的试验岸坡地形, 采用三维多普勒声学ADV流速仪(频率100 Hz, 测量时间20 s)、平面粒子跟踪流速仪PIV以及电容式水位仪等量测设备, 如图 2(b)所示, 观测窝塘内外水流运动数据, 包括窝塘内回流流速、口门外主流流速、上下口门区波动水位等, 并采用录像和拍照方法记录窝塘附近水流流态。其中窝塘口门外布设7个测流断面, 窝塘内布置12个测流断面, 测点数量及其位置则根据窝塘发展情况按间距5 cm而定, 垂向则根据水深按五点法布置。同时定义坐标, 原点(0点)为试验段中部断面起始坡顶点, 顺水流方向为X向(纵向, 以下游为+)、断面方向为Y向(横向, 以外侧为+)、水深方向为Z向(垂向, 以上为+)。

    • 根据试验观察, 证明试验岸坡崩塌破坏与天然窝崩极为相似, 岸坡破坏同样是随水流的淘刷而呈现渐进式的土体滑落或崩塌, 破坏后的坡体形态呈上层土体(部分在水下)半圆形凹进、下层坡体仍保持一定坡度的窝状。根据试验监控摄像和观察, 联立分析窝塘边缘岸坡土体崩塌和流场变化情况, 判断出不同试验时间

      对应的窝崩发展程度, 分别为窝崩始发期(试验时间58 min左右)对应发展程度25%;窝崩中期(试验时间94 min左右)对应发展程度50%;窝崩成熟期(试验时间186 min左右)对应发展程度75%, 窝崩稳定期(试验时间420 min左右)对应发展程度100%。在窝崩的发展过程中, 窝塘附近水流结构不仅十分紊乱, 存在各类复杂涡流或回流, 而且不断随时变化, 其中口门外区域主要为明渠水流(即主流), 口门内区域则主要是回流流态, 结合相关天然窝崩实例, 如图 3所示, 基本上可将窝塘内外水流结构分为口外主流区、口门涡流区和窝塘回流区三大区域。

      图  3  窝塘内外水流流态结构

      Figure 3.  Flow pattern inside and outside the caving pond

      口外主流区基本上属于明渠水流, 在靠近窝塘口门的边缘部分因水流掺混而出现局部变异;口门涡流区是口门外主流与窝塘内回流的交界区域, 因窝塘内外水流剧烈掺混, 流态极为紊乱, 同时因窝塘发展, 水流边界随时改变, 其内存在多个大小、形态、位置和强度不断变化的涡旋, 几乎不存在周期性的规律, 并且水面上下波动剧烈;窝塘回流区是位于窝塘内部的旋转水流区域, 虽基本不存在紊乱现象, 水面波动也不大, 但回流大小、形态、中心位置和强度是随着窝塘发展而变化的。从与窝崩形成与发展的相关性看, 口外主流提供了窝塘岸坡土体崩塌的能量, 涡流区是主流区向回流区传输能量的纽带, 而窝塘内回流则是导致岸坡持续冲刷崩塌、窝塘扩展的直接动力。

    • 窝塘口门外主流基本为明渠弯道水流, 除与口门附近涡流掺混局部区域外, 大部分区域仍符合弯道水流的分布特征。图 4为窝塘中部断面纵向水流垂线平均流速横向分布情况, 从图 4可见, 在离窝塘较远区域(距原岸边约40 cm以外区域), 水流流速在横向上基本保持相同的量级, 为80 cm/s左右, 可见此区域水流受窝崩影响不大。在靠近主流与涡流区交界面附近, 流速迅速减小, 直至窝塘内流速转为反向流速, 流速可达25~40 cm/s, 即已成为窝塘内回流, 同时说明交界面附近存在很大的流速梯度。从窝崩发展过程看, 窝塘出现后, 主流区域向窝塘一侧(凹岸)有所偏移, 尤其在窝崩始发期至中期(发展程度25%~50%)时较为明显, 窝崩成熟期至稳定期(发展程度75%~100%)则略有反复而回移。

      图  4  窝塘中部断面纵向水流垂线平均流速横向分布

      Figure 4.  Longitudinal velocity distribution of surface flow in the middle section of the pond

      图 5为窝塘中部断面上的水流分布情况, 从图 5可见, 主流区域呈现明显的环流结构特征。总体规律表现为, 断面表层水流从凸岸(主流区)流向凹岸(窝塘), 凹岸一侧水流沿着试验岸坡向下流动并从底层流向凸岸, 然后再斜向上流向凹岸, 断面中心处则形成环流中心。从窝崩发展过程看, 窝崩始发期和中期(发展程度25%~50%), 因窝塘外出现涡流, 水流波动剧烈, 受此影响环流结构破坏, 水流分布紊乱, 始发期水流紊乱区域较小, 仅在靠近窝塘附近, 主流区环流特征依然明显, 而窝崩发展中期, 水流紊乱区扩大, 几乎整个断面均形成紊乱水流, 窝崩成熟期至稳定期(发展程度75%~100%), 因涡流发展相对稳定, 断面水流又重现明显的环流特征。

      图  5  窝塘中部断面环流分布

      Figure 5.  Circulation velocity distribution in middle section of the pond

    • 如前所述, 窝塘口门外涡流是窝塘内外主流与回流掺混的结果, 水流流态极为紊乱复杂, 并且水面上下波动剧烈。期望得到理论解析解几乎不可能, 采用三维数值模型模拟也存在诸多问题, 难以得到令人满意的结果, 即使在概化模拟试验中实施精确的测量也是困难重重。根据试验结果, 分析涡流区流态变化规律。

      (1) 涡流区形态、范围与位置试验观察表明, 口门外涡流区在窝塘上下口门之间, 呈现一长条形态, 其内存在多个大小、形态、位置和强度不断变化的涡旋, 几乎无周期性的规律。总体上而言, 如图 3所示, 涡流区形态、范围与位置取决于其内涡旋变化, 涡旋在交界面上端生成, 在随着主流快速下移的过程中, 不断破碎或分解, 同时又在下移过程中形成新的涡旋, 直至窝塘口门下端。初步得到的认识: ①涡旋的尺度明显小于窝塘内回流, 仅是其十分之一或数十分之一, 因而形成的涡流区宽度基本在10~20 cm之间;②涡旋下移、破碎或分解和重新生成速率很快, 下移速率接近主流流速, 破碎或分解和重新生成时间近数秒钟;③因涡流随时变化, 涡流区的位置也不断变化, 窝崩始发期窝塘上半部口门外涡旋变化较为明显, 窝崩成熟期和稳定期, 窝塘中下部口门外涡旋变化较为明显。

      (2) 口门处流态涡流区流态紊乱复杂、水面波动, 在口门附近表现尤为特出, 主要是因为口门附近不仅窝塘内外动、静水流剧烈摩擦和掺混, 而且也存在水流与岸坡边界交互作用下的土体崩塌, 因而窝塘口门上、下端是涡流区的起始点和终点。根据ADV流速观测结果, 统计得出口门上端B点和下端A点(位置见图 6)三维瞬时流速的波动范围, 并根据波高仪测出瞬时水面的波动范围, 见表 1(表中VxVyVz分别为纵向流速、横向流速和垂向流速, 水面0点为试验前静止水面)。分析表中数据可得到4点认识:①口门下端流速值大于口门上端, 窝塘形成后更为明显, 并且纵、横向流速负值大于正值, 说明随着窝塘出现, 口门上端仍主要是口门内外动静水流的交界区, 而口门下端水流受窝塘发展影响较为明显, 同时口门上下端均表现出明显的回流特征, 水流冲刷侵蚀口门下端更剧烈;②口门上、下两端水流三维特征均十分明显, 其中横向流速和垂向流速相当, 约为纵向流速的三分之二左右, 窝崩发展初中期, 垂向流速大于横向流速, 而窝崩发展后期, 横向流速值甚至大于纵向流速。同时水流具有很强的脉动特性, 瞬时流速脉动范围则可达到与瞬时流速同等量级;③口门上、下两端水面波动剧烈, 幅度超过2 cm, 为水深的1/20左右;④随着窝崩发展, 口门上端水流先是脉动强度增大、水面波动加剧, 而后趋向平稳, 但口门下端水流则始终表现为维持原有的脉动强度和水面波动幅度。

      图  6  窝塘内回流流速等值线

      Figure 6.  Isopleth of circumfluence velocity within the pond

      表 1  窝塘口门上下端三维流速和水面波动范围

      Table 1.  Range of three-dimensional velocity and water surface fluctuation at the upper and lower ends of the pond

      窝崩程度/% 口门上端(B点) 口门下端(A点)
      Vx/(cm·s-1) Vy/(cm·s-1) Vz/(cm·s-1) 水面/cm Vx/(cm·s-1) Vy/(cm·s-1) Vz/(cm·s-1) 水面/cm
      25 -28~+21 -3~+22 -18~+25 -0.64~+0.38 -34~+16 -28~+8 -24~+29 -0.44~+0.82
      50 -30~+28 -10~+30 -31~+21 -0.24~+0.66 -52~+26 -37~+5 -26~+37 -1.05~+0.76
      75 -14~+25 +7~+36 -21~+15 -0.82~+0.48 -40~+24 -50~+5 -31~+36 -1.22~+0.58
      100 -22~+20 +9~+35 -18~+13 -0.42~+0.39 -44~+27 -42~-1 -26~+37 -1.35~+0.76
    • 窝塘内回流为绕垂向竖轴的环流, 形成原因是窝崩改变了河岸边界条件, 窝塘内外动静水流的摩擦, 从而产生了脱离主流的次生环流。此类回流属于典型的空腔回流, 主要特征是水流从空腔下游侧壁进入回流区, 以对流形式参与回流区环流运动。显然, 随着窝塘的发展, 窝塘内回流是处于不断变化之中的。

      (1) 回流形态与范围在窝塘发展过程中, 窝塘内基本上是一个大回流, 虽然在口门或边界附近还可能存在次级回流, 但范围和强度均很小。窝崩始发期至发展中期(发展程度25%~50%)时, 窝塘深度不大, 回流平面基本呈椭圆形, 见图 6(a)图 6(b), 明显纵向长、横向短, 纵向基本可至整个窝塘, 横向则可发展至外侧主流区域, 窝崩成熟期至稳定期(发展程度75%~100%)时, 窝塘深度扩大, 回流平面已趋向圆形, 见图 6(c)图 6(d), 纵向上已至整个窝塘, 横向上则处于窝塘内, 口门外主流甚至已侵入窝塘。

      (2) 回流强度图 6为窝崩发展不同阶段窝塘内回流流速等值线, 图 7为窝塘内沿程各处近岸点(即回流边缘, 测点位置见图 6)回流流速随时间变化。从图 6中可见, 窝塘内回流具有明显的中心和边缘, 中心流速可达到35~45 cm/s, 为口外主流的40%~50%。图 6图 7还反映, 回流强度总体上呈现增大—减弱—趋稳的规律, 窝崩始发期至发展中期, 回流处于增强阶段, 尤其是窝崩始发期回流强度迅速增大, 窝崩程度25%时回流中心流速已达40 cm/s以上, 窝塘上部流速增幅虽不明显, 但流速值最大, 窝塘下部虽然流速值相对较小, 但流速迅速增大尤为明显, 窝崩程度达50%时回流强度最大, 窝塘中部偏上区域回流中心靠近岸坡边缘, 中心流速在45 cm/s以上, 近岸点流速(2#、3#测点)也在40 cm/s左右;窝崩成熟期至稳定期(发展程度75%~100%)时, 窝塘扩大, 回流强度处于减弱阶段, 窝崩程度75%时, 中心流速在35 cm/s左右, 近岸点流速在23~28 cm/s之间, 窝崩程度100%时中心流速已衰减至30 cm/s左右, 而上下近岸点流速接近, 保持在23 cm/s左右。

      图  7  窝塘内沿程断面近岸点流速变化

      Figure 7.  Variation of velocity near slope along different sections in the pond

      (3) 回流中心位置随着窝崩的发展, 窝塘持续扩展, 回流中心位置也出现明显变化, 基本表现出向下和离岸的迁移规律。图 5反映, 窝崩始发期(发展程度25%~50%), 回流中心偏于窝塘上半部, 并且距离岸边很近;至窝崩成熟期(发展程度50%~75%)时, 回流中心明显下移、分离, 上侧回流中心仍处于窝塘上部, 下侧中心已移至窝塘下部;窝崩稳定期(发展程度75%~100%)时, 上侧回流中心又略有上移, 基本位于窝塘中部, 下侧中心仍处于口门下端。这种变化过程同样说明窝崩发展初期, 回流动力主要冲刷窝塘上部, 致使上半侧和中间部位岸坡坍塌严重, 其后随着窝塘的扩展回流动力逐步下移, 造成窝塘下部冲刷扩展, 窝崩发展后期, 回流动力中心已移至接近口门下端, 回流从下口门进入窝塘, 也证实了以往研究[10]的发现, 似乎有股水流从口门下方进入窝塘。

    • (1) 窝塘附近水流十分紊乱, 且不断随时变化。试验结果分析表明, 窝塘内外水流结构可分为口外主流区、口门涡流区和窝塘回流区三大区域。

      (2) 口外主流区内基本为明渠弯道水流, 除与口门附近掺混区外, 大部分区域仍符合弯道水流的分布特征。主流在断面上呈明显环流特征, 窝崩发展过程中, 因窝塘内水流掺混剧烈, 环流结构受到破坏而形成紊乱水流状态。

      (3) 口门涡流区呈现长条形态, 其内存在多个大小、形态、位置和强度不断变化的涡旋, 总体规律是随着主流快速下移并不断破碎或分解, 尺度仅是窝塘内回流的十分之一或数十分之一。口门上、下两端水流三维特征十分明显, 且脉动性很强, 流速脉动值可达到与瞬时流速绝对值的同等量级, 同时水面波动剧烈, 幅度为水深的1/20左右。

      (4) 窝塘回流区内为空腔回流, 回流形态、范围和强度随窝崩发展而不断变化,呈现增强—减弱—增强的趋势。窝崩始发期至发展中期, 回流平面基本呈椭圆形, 中心偏于窝塘上半部, 强度处于上升状态, 窝崩程度50%时强度最甚;窝崩成熟期和稳定期, 回流平面趋向圆形, 中心明显下移、分离, 并逐渐稳定在窝塘中部, 强度则不断减小并去向稳定。

参考文献 (14)

目录

    /

    返回文章
    返回