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第 !" 卷第 # 期&’()!" *’)#! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !水 利 水 电 科 技 进 展!$$" 年 %$ 月?0;) !$$"+,-./012 3/ 4031/01 ./, 5106/’(’7!8 ’9 :.;1< =12’><012基金项目 ： 国家自 然科学基金 （#$@$A$%!；#$#"A$@%； 4=B"$$%A#C）作者简介： 王宪业 （%AD!—），男，河北冀州人，硕士研究生，从事水力学及河流动力学研究。 EFG.3(： HI81!$$$J;’G) 0’G通讯作者： 王协康 （%A"$—），男，江西吉安人，研究员，从事水力学及河流动力学研究。 EFG.3(： H./7I31K./7J%LC) 0’G卵砾石河道摩阻流速计算方法探讨王宪业%，王协康%，刘兴年%，卢伟真!，杨青远%（% ) 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L%$$L#； !) 香港城市大学建筑系，香港）摘要： 通过水槽试验， 采用 L 种方法： 对数流速分布回归法、外延雷诺应力分布法、三维紊动能法、 垂向紊动能法、韩其为经验公式法和拖曳力系 数法， 计算了 卵砾石 河床的摩阻流速。 以韩其为计算摩阻流速的经验公式为标准， 分析了 各种方法中参数取值对计算结果的影响及其在不同 水力和床面条件下各种方法的适用 性。 提出 了 ! 种可行的计算途径： 光滑床面条件下各方法计算摩阻流速所得结果最大均方差为 !M%#， 其中对数流速分布回归法较准确， 三维紊动能法计算值普遍偏。 相对粗糙床面条件下各方法计算摩阻流速的结果均方差最大达到 DMD@， 其中 对数流速分布回归法和三维紊动能法较准确。关键词： 摩阻流速； 相对粗糙度； 佛劳德数； 声 学多 普勒测速仪文献标识码： +中图分类号： 5&%@C文章编号：%$$L!"L@" （!$$"）$#!$$%@!$#!"#$%#"&’() *+&,(-. (/ .,+"0 1+#($’&2 ’) (3+) 40"1+# $,"))+#55:+*B N3./F81%， :+*B N31FK./7%， OPQ N3/7F/3./%， OQ:13FR61/!， S+*B T3/7F8>./%（ % ! "#$#% &%’ ($)*+$#*+’ *, -’.+$/0123 $4. 5*/4#$14 617%+ 84914%%+149， "12:/$4 ;417%+31#’，<:%49./ L%$$L#， <:14$； !! =%>$+#?%4# *,@/10.149 A <*43#+/2#1*4， <1#’ ;417%+31#’ *,-*49 &*49， -*49 &*49， <:14$）67.&0"$&： U.21, ’/ . 21<312 ’9 9(>G1 1IV1<3G1/;2， L G1;6’,2， 3) 1) ;61 (’7.<3;6G30 -1(’03;8 ,32;<3W>;3’/ <17<1223’/ G1;6’,， ;611I;1/23W(1 =18/’(,2 2;<122 ,32;<3W>;3’/ G1;6’,， ;61 CFX ;><W>(1/01 K3/1;30 1/1<78 G1;6’,， ;61 -1<;30.( ;><W>(1/01 K3/1;30 1/1<78G1;6’,， Y./’ 2 1GV3<30.( 9’<G>(.， ./, ;61 ,<.7 0’1993031/; G1;6’, H1<1 .,’V;1, 9’< 0.(0>(.;3’/ ’9 ;61 261.< -1(’03;8 ’9 7<.-1( <3-1<W1,) U.21, ’/ Y./’ 2 1GV3<30.( 9’<G>(. 9’< 261.< -1(’03;8 0.(0>(.;3’/， ;61 3/9(>1/012 ’9 V.<.G1;1< -.(>12 ’9 ,3991<1/; G1;6’,2 ’/;61 0.(0>(.;1, <12>(; .2 H1(( .2 ;61 .VV(30.W3(3;8 ’9 1.06 G1;6’, >/,1< ,3991<1/; 68,<.>(30 ./, <3-1< W1, 0’/,3;3’/2 H1<1 ./.(8R1,)561 <12>(; 26’H1, ;6.; ;61 G.I3G>G G1./ 2Z>.<1 1<<’< ’9 ;61 261.< -1(’03;8 0.(0>(.;1, W8 ;61 .W’-1 G1;6’,2 H.2 !M%# >/,1< ;610’/,3;3’/ ’9 2G’’;6 <3-1< W1,， H63(1 ;61 -.(>1 H.2 >V ;’ DMD@ >/,1< ;61 0’/,3;3’/ ’9 <’>76 <3-1< W1,) +2 . <12>(;， ;61 (’7.<3;6G30-1(’03;8 ,32;<3W>;3’/ <17<1223’/ G1;6’, 32 G>06 2>3;.W(1 9’< 2G’’;6 <3-1< W1, W10.>21 ’9 3;2 6376 .00><.08， H63(1 ;61 <12>(; ’9 ;61 CFX ;><W>(1/01 K3/1;30 G1;6’, 32 <1(.;3-1(8 2G.(( >/,1< ;61 2.G1 0’/,3;3’/) [1./H63(1 ;61 (’7.<3;6G30 -1(’03;8 ,32;<3W>;3’/ <17<1223’/G1;6’, ./, ;61 CFX ;><W>(1/01 K3/1;30 1/1<78 G1;6’, .<1 W’;6 2>3;.W(1 9’< <’>76 <3-1< W1, .2 0’GV.<1, H3;6 ’;61< G1;6’,2)8+2 9(0-.： 261.< -1(’03;8； <1(.;3-1 <’>76/122； \<’>,1 />GW1<； .0’>2;30 X’VV(1< -1(’03G1;1<在河流水沙运动过程中， 床面剪切力或摩阻流速是一个极为重要的变量［%］。 在实际研究中， 应用可以直接量测床面剪切力的 ]<12;’/ 管［!］测量床面切应力较为困难，从而采用不同的间接方法，如基于水流控制体力平衡方程而导出的近似平均床面剪切力方法及常采用的时均流速垂线分布法［C］。 随着量测技术的高速发展， 使三维水流紊动结构的精细测量在高频率和小误差要求下成为可能［@］， 因而可通过雷诺应力确定局部河床剪切力， 但是在天然河道内获得近壁区精细的紊动参数仍然相当困难［#］。 对于二维水流来说， *3K’<. 等［L］和刘春晶等［"］分别通过垂线雷诺应力分布的外延关系得到床面剪切力。外国学者 406(30;3/7［D］以平均床面剪切应力与平均流速的关系来求解局部床面剪切力， 我国 学者韩其为［A］也曾以野外实测资料为基。 建立了以垂线平均流速计算摩阻流速的经验公式。 本文针对当前山区卵砾石河道，通过室内试验资料，探求对于山区卵砾石河床计算摩阻流速的适宜方法。:试验概况试验在四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室长 %%M# G、宽 $ML$G、深 $MD$G 的平底?@%?水利水电科技进展， !$$"， !" （ #）B%0： $!#!DC"DLCC#8C?$10： DEJ ::/ ! %./ ! 24:##>： FFGG) ! ::/ ! %./ ! 24