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本文通过原型观测资料与模型成果对比分析、不同变率的概化实体模型试验及理论分析等多种手段,研究几何变态对弯曲河道悬移质泥沙冲淤变形的影响,并对悬移质泥沙运动的相似条件进行了初步探讨。主要内容有:
(1)评述了模型几何变态研究现状,指出进行模型几何变态对悬移质泥沙冲淤变形相似性的影响研究的重要性和必要性。
(2)通过部分典型变态河工模型试验研究成果与原型对比,分析变态河工模型试验成果与实际的偏离情况及存在的主要问题。
(3)设计了变率 =1、2、4、6、8、10的六个弯道概化模型,采用垂直比尺不变而改变平面比尺的方式来实现变率的变化,避免了时间变态问题。
(4)采用河床冲淤变化率对正态模型河床冲淤平衡进行判别,以确定各变率模型放水历时及河床变形比较地形。
(5)对各变率模型在定凸岸和动凸岸两种边界条件下进行了动床模型试验,研究几何变态对弯曲河道悬移质泥沙冲淤变形的影响。试验成果表明,模型变率和宽深比的大小是影响泥沙运动相似性的主要因素。模型变率越大,宽深比越小,泥沙运动特性受水流三度性影响越大,模型相似性越差。且河床变形的偏离程度,弯道段大于顺直段。
(6)根据三维恒定悬移质泥沙运动方程,运用相似理论,对悬移质泥沙运动的相似条件进行了初步探讨。结果表明,悬移相似条件采用沉降相似更为合理。同时根据研究结果提出了弯道悬移质模型变率大小的限制条件。