上下游初始水深比对溃坝水流传播的影响

作     者：刘文军 王波 张建民 陈云良 伍超 刘鑫 宋家俊 LIU Wenjun;WANG Bo;ZHANG Jianmin;CHEN Yunliang;WU Chao;LIU Xin;SONG Jiajun

作者机构：四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室四川成都610065 

出 版 物：《工程科学与技术》 (Advanced Engineering Sciences)

年 卷 期：2019年第51卷第2期

页      面：121-129页

核心收录：

学科分类：0810[工学-信息与通信工程] 08[工学] 081501[工学-水文学及水资源] 0815[工学-水利工程] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家重点研发计划资助项目(2016YFC0401707) 四川省青年科技创新研究团队专项计划资助(2016TD0020) 

主　　题：溃坝水流 初始水深比 水力特性 额外负波 波速 

摘      要：溃坝水流的传播很大程度上受着上下游初始水深比的影响,过去对溃坝洪水的试验研究很少涉及到上下游初始水深比大于0.5时的情形,大部分研究的系列性不足且较少关注洪水波在上游库区中的运动。作者在一个大尺度水槽(长18 m、宽1 m、高1.09 m)中,通过波高仪的测量手段对上下游初始水深比0～0.9范围内的大坝瞬溃洪水进行了大量实验,获取了许多新发现。研究结果表明:当下游无水时,溃坝水流波前区域的水深会出现明显的雍高,波前运动速度也明显低于Ritter解;当上下游初始水深比大于等于0.3时,溃坝水流演进一段时间后,在靠近闸门处会出现以波浪形式向库区演进的额外负波,该负波不同于以往研究中定义的与上游静水区衔接的负波;当上下游初始水深比大于等于0.5时,溃坝水流运动的稳态区会出现明显的波动,水流以波浪形式向下游演进,其中第1个出现的波浪波峰高度最高且在演进的过程中基本维持高度不变,但产生的这些波浪数量有限,波浪演进过后的断面水深会逐渐恢复稳定,且稳定后的水深与Stoker解符合较好。在试验观测到的范围内,同一水深比时,与上游静水区衔接的负波波速在演进的过程中不断降低至稳定值,而第1个出现的额外负波波速不断增加;下游波前的演进速度基本维持不变,而下游第1个出现的波浪波速会增加;另外,随着水深比的增加,第1个出现的额外负波波速变大,而下游第1个出现的波浪波速变小。从两组不同上游水深在同一水深比时各水力要素的对比情况中发现瞬时溃坝水流的运动在湿底情况下依然具有很好的相似性。