沙波面水沙運(yùn)動特性及沙波演化規(guī)律試驗(yàn)研究.pdf

1、沙波運(yùn)動是推移質(zhì)輸移的一種床面動態(tài)表現(xiàn)形式，它對近河底的水流結(jié)構(gòu)有很大影響，也對河床的沖淤變化產(chǎn)生重要作用。目前，對于沙波運(yùn)動規(guī)律的研究還不充分，一是由于沙波運(yùn)動本身的復(fù)雜性，二是由于缺少精度高、效率高的沙波運(yùn)動測量設(shè)備。因此，探索和開發(fā)高精度的新型沙波運(yùn)動檢測技術(shù)，并基于該技術(shù)研究沙波運(yùn)動規(guī)律對于完善泥沙運(yùn)動基本理論體系有重要意義。
　　試驗(yàn)在室內(nèi)精密水槽上進(jìn)行，以非均勻塑料沙為試驗(yàn)沙。開發(fā)了基于圖像識別的顆粒級配檢測系統(tǒng)，并驗(yàn)

2、證了其可靠性，基于該系統(tǒng)對水槽不同位置沙樣組成進(jìn)行分析；采用ADV和液態(tài)示蹤劑精細(xì)采集典型沙波面處的水流紊動信息；采用高速攝像機(jī)記錄不同水流強(qiáng)度下沙波形成、演化及沙波面顆粒運(yùn)動過程；大量采集了不同水流條件下沙波形態(tài)參數(shù)。
　　典型沙波面水流結(jié)構(gòu)研究表明，沙波面水體具有明顯的不穩(wěn)定二次流結(jié)構(gòu)，主副流強(qiáng)度所占比重不同對下游沙波的作用效果也不同；同一測點(diǎn)水體的時均流速與脈動強(qiáng)度具有一定的互補(bǔ)性；沙波對水流結(jié)構(gòu)的影響范圍為5cm左右水深；

3、水流脈動最強(qiáng)區(qū)域?yàn)椴ǚ妩c(diǎn)下游80cm且與波高同高處。對瞬時流速序列進(jìn)行子波分析，表明了湍流具有的不同尺度、頻率的渦結(jié)構(gòu)特征；基于傅里葉變換將流速序列進(jìn)行時間域到頻率域的轉(zhuǎn)換并做出能譜圖，得到低頻、大尺度渦結(jié)構(gòu)占據(jù)水體主要能量，大、小渦間存在能量串級現(xiàn)象，指出了高頻帶小渦能量耗散率為7/4。
　　對沙波面沙粒運(yùn)動模式進(jìn)行詳細(xì)的闡述，聯(lián)系沙波面湍流特性，建立了迎水波面沙粒不同的起動模式，對沙波面不同位置處床沙運(yùn)動規(guī)律進(jìn)行了機(jī)理性分析；