彎形渠道水流偏斜問題探討

郭曉宇，段喜明

（山西農業大學林學院，山西太谷030801）

近年來，水資源的開發利用越來越受到人們的重視，為實現水資源優化配置，各種水利工程設施也越來越得到廣泛的應用[1]，在各種水利工程設施中，彎形渠道是水利工程設計中遇到最多的引水設施，關于彎形渠道水流運動特點以及沖刷機理一直是河流動力學中的重點課題。當水流流經轉彎渠道時，隨彎道曲率半徑的減小水流偏斜將更加嚴重[2]。這是由于當水流通過彎道時，液體質點除受重力作用外，同時還受離心慣性力的作用，曲線運動的彎道水流在重力與離心力作用下將產生特有的運動特性，主要表現為水面縱橫比降、橫向環流、縱向垂線平均流速重分布等[3]，由于幾個方向的流動交織在一起，水流呈螺旋狀的路線前進。由于水流流動復雜，目前關于轉彎水流沒有成熟的計算公式，一般彎形渠道設計都是按照直渠水流流態進行設計，再進行適當系數修正，本試驗結果可為彎形渠道設計提供參考。

1 試驗概況

本試驗彎形渠道位于左岸，進口底高程923.28m，總長113m。包括進口控制段、緩坡段、陡槽段、尾水渠。設計最大泄量188m3/s。渠道左邊墻內側邊坡為1∶0.4，右邊墻內側為直墻。緩坡段為0～20m，底縱坡i=1/500，底寬14m。陡坡段為20～105m，底縱坡i=1/4，底寬14m。其中，20～28m為直線段，28～98m為彎道陡坡段，彎道半徑為92m，左邊墻內側邊坡為1∶0.3，右邊墻內側為直墻。直線陡坡段為98～105m，左側內邊墻由1∶0.4漸變為直墻，右側內邊墻為直墻。105～113m為反弧與挑流消能段，反弧半徑為12m，挑流采用連續重力式鼻坎。……