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    188宝金博页面版: 河道与海岸地区床面变形理论研究综述

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    内容提示： 第 !" 卷增刊第 # 期%&’(!" )*++’,-,./ 0&(#! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !水 利 水 电 科 技 进 展2 8,59.&’&:; &< =4/,> ?,6&*>5,6!$$" 年 #$ 月@5/( !$$"1234.5,6 7. )57,.5, 4.!作者简介： 王玉海 （#AB$—），男，山西襄汾人，博士，从事水动力学与泥沙输运等方面研究。 CD-47’： E4.:;*947!!#""F#!"( 5&-河道与海岸地区床面变形理论研究综述王玉海#，喻国华#，胡彦君!（# ( 南京水利科学研究院，江苏 南京!#$$!G； !( 河北科技大学材料科学与工程学院，河北 石家庄$H$$...

    文档格式：PDF | 页数：4 | 浏览次数：326 | 上传日期：2013-10-15 15:09:08 | 文档星级：
    第 !" 卷增刊第 # 期%&’(!" )*++’,-,./ 0&(#! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !水 利 水 电 科 技 进 展2 8,59.&’&:; &< =4/,> ?,6&*>5,6!$$" 年 #$ 月@5/( !$$"1234.5,6 7. )57,.5, 4.!作者简介： 王玉海 （#AB$—），男，山西襄汾人，博士，从事水动力学与泥沙输运等方面研究。 CD-47’： E4.:;*947!!#""F#!"( 5&-河道与海岸地区床面变形理论研究综述王玉海#，喻国华#，胡彦君!（# ( 南京水利科学研究院，江苏 南京!#$$!G； !( 河北科技大学材料科学与工程学院，河北 石家庄$H$$HG）摘要： 介绍现有河道与海岸地区床面变形理论研究的主要流派， 即势流模型研究流派、 浅水理论模型研究流派和紊流模型研究流派。 综述了 各种模型在河道与河岸地区床面变形研究中的应用 及进展， 针对水动力条件进行线性稳定性分析并结合先进的数值模拟手段是目 前开展理论研究的主要技术途径， 且已取得了 一系 列重要成果。 指出 现有的理论模型还不能有效刻 画复杂水动力条件下床面形态的非恒定演化过程。 认为构建能有效刻 画床面变形的偏微分方程组， 并通过水流要素的参数化或开展与水流模型的耦合计算是今后床面变形理论研究的一个发展方向。关键词： 床面变形； 水动力模型； 线性稳定性分析； 数值模拟； 河道； 海岸中图分类号： 8%#GB文献标识码： 1文章编号： #$$"!B"GB （!$$"）)#!$#"$!$G在河道与海岸地区，随着水动力条件的增强，由松散泥沙颗粒组成的动床表面经常会发生一系列的变形，如沙纹、沙丘 （波）、冲刷沙丘、反沙丘、动平床、驻波以及冲槽和深潭等。 这些床面形态的发生及其演化，不仅影响到底沙的具体输运形式和数量，也会通过动床阻力影响到水流的结构， 同时对各类水下工程措施 （如水下管网、 海底电缆等） 的安全和航道通航问题等都有重要影响。 因此， 研究不同动力条件下各种床面形态的发生及其转化规律一直就是学术界和工程界关注的核心问题之一。现有的水流泥沙数学模型一般都是由水流连续方程、水流动量方程、 悬沙对流扩散方程、 动床变形方程组成。 对于底沙输运与床面高程变化之间的联系都是通过一个输沙连续方程 （变形方程） 来刻画的，并且需要借助事先选定的经验或半经验的推移质输沙率公式等来封闭方程组。 根据所选用的水流模型的不同，可以将床面变形的理论研究大致分为势流模型研究［#!!］、浅水理论模型研究［I］以及紊流旋转流模型研究［G!J］这 I 个流派。 下面针对这些模型在河道与海岸地区床面变形理论研究中的应用及其进展做一介绍。!河流动力环境下的床面变形!(!经典的理论模型床面变形的理论研究始于 CK.,>［A］。 他于 #A!H年将一维明渠水流的浅水方程与输沙连续方程相结合，研究了床面变形从对称形态向非对称形态演化的过程。 L>42&E5M;N［I］进一步利用一维浅水方程研究了浅水波传播与侵蚀性河床变形之间的关系。 他从河床变化对水流运动造成的扰动出发， 利用线性稳定性分析，通过过滤水流自 身运动产生的表面重力波来研究床面扰动波的传播情况， 即通过研究水面波的传播演化来间接研究侵蚀性河床沙波等的演化情形。基于 1.2,>6&.［#$］的工作， O,..,2;［#］于 #A"I 年提出了著名的河道沙丘与反沙丘演化的势流理论模型，该模型的一个重要思想就是认为相位差 （即推移质输沙率与局部水流速度的延迟效应）是造成水流!泥沙系统扰动的根源。 随后 ?,;.&’26［##］进一步讨论和修正了 O,..,2; 提出的关于沙丘、 反沙丘发育的临界水流条件， 并将 O,..,2; 的势流模型扩展到三维。 P&’,-4. 等［!］则进一步建立了非恒定的势流模型，在该模型中将水流条件和输沙率之间的相位差隐去，认为水流表面波与床面沙波之间的共振是水流!泥沙系统不稳定性的来源， 并且尝试解决势流模型的奇异性问题。另一方面， C.:,’*.2［G］于 #AB$ 年应用紊流模型并引入流函数来刻画流场结构， 从而建立了床面变形的旋转流模型。 其主要思想就是紊流的近底涡结构与床面变形密切相关， 并且认为输沙率与床面高?$"#?水利水电科技进展， !$$"， !" （ )#）!"#： $!H!JIBJ"IIH$%&’(#： )*F ++, - "., - /0+112： 33445 - ++, - "., - /0

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