弯道流速与路基冲刷深度关系研究

弯道流速与路基冲刷深度关系研究 刘丽,等:弯道流速与路基冲刷墨竺 弯道流速与路基冲刷深度关系研究 . 5 . 嚣霉 兰篓篓,得断面输沙量, 这为计算断面冲刷和输沙量找到一种新而效的乍'丹力. 鐾线平黼力糖文章1o03堋25【20l0)O003中图分类号.~~al6U416.1文献标志码:A 又旱酮:,, 嵩雾磊掌差萼薰, ;流蛊罄 ' 篓蓑茎盖流的淘刷, 有可能将沿河路基边坡圾脚仝 墓妻嘉的篡篙'薏磊篓美 羹篙盖篙篡翟 过淼军骂测嘉蔷喜焉 度鬈分布. 经验证逆过程也l司样成立,运刀上任? 昙詈:2闻00豪9-白0馈9科-0学4基金(50678182);教育部高校博士点基金基金 项目: 20080 然科 61800 学 1 蚩 ();中国博士J百科.手壁氪\,……….. 介: 囊牛丽.~oE-mail:'究生,从事路基灾吾防,借"""… (1 iJ- )--试验水槽 . 试验在重庆交通大学省部级 利水运 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 重点实验室自行设计试验模型进行, . 王 槽及玻璃水槽所组成:主体水槽,长3o?0o0m, ;.o.o0m,坡度3%;玻璃水槽,长约10?000? 约0.900m,净宽1.215m;设置了20.000m长的 癸嚣上 0 b1弯漕, 下游.即顺直河段,分另对应(I笙l,则风 断面,*8测试断面及27测试断面. 图1模型平面(单位:m) L/ 嚣嚣鎏上so整个试验的循环水系统包括泵站,重堰, oo L/一 1.2 {直壁,凹岸为斜坡作为弯道 水槽 用 j=酋黼眯斤而.人工修筑弯遭概化俣型z,弓坦 1852 为 O07茎.,. ;采用新疆原型砂酉己合重当地征 均 t~j1.1m, 3 钟左右,相麓'言篙 狈篙(谱)采集系统来采样数据,试验甲糸貌削水仟述度 ? 2? 路基工程 SubgradeEngineering2010年第5期(总第152期) 为4000次/s,频率响应速度为100Hz,由结果 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 可知采样数据是非常可靠的.跟踪测量一定时间内的 瞬时流速,据此分析得出垂线平均流速;地形测量待 停水后实地测量,冲刷历时为8,l0小时.根据跟踪 观测可知,冲刷历时结束,边坡侵蚀速率增长缓慢, 可见8,10小时冲刷历时是合理的. 图2概化模型 2试验处理方法 影响冲刷深度的主要动力因素是流速,流速 大冲深大,流速小冲深小.在一定的河床条件下,在 相同位置,由于流速不同,必然造成冲刷深度各异, 流速大则紊动越强,对泥沙的拖曳力就越大,拖曳力 必然带动泥沙起动.同时,随着泥沙的冲走,冲刷坑 不断扩深,流速沿断面的垂线深度越大,对泥沙的影 响深度就越大.当近底流速不能带动泥沙起动时,冲 刷坑深度不变.利用流速与冲深的一一对应关系,根 据断面的冲刷深度可求得对应点的垂线平均流速,进 而得知垂线平均流速沿横向的分布. 将计算的冲刷断面分为几部分,分别记为s, S,…,Js,各部分对应流速记为,,…,, 流量记为Q,采用各部分冲刷面积之比等于各对应断 面平均流速之比.同时,各横向流速计算值与各自对 应的过水面积乘积之和为断面流量.建立相应的方程 组为 VISl+S2+…+s=Q VlS1 S: S: S 一 S S 即采用高斯消去法求得其中的未知量.,, … ,. 3试验结果分析 3.1曲线拟合及高斯计算 以27测量断面为例进行试验结果分析,其断面 顶冲角度为0.,Q=18.31L/s,冲刷变形3. 冲刷后量测沿断宽度的冲刷深瞍,其『m线拟 昌 避 唯 量 07 O6 05 04 O3 02 O1 v=一0.3699x4+0.8858x3-0.6140x+O.1320x+0.0057 0O.20.40.60.81.01.21.41.61.8 冲刷宽度/m 图3冲刷断面 合沿槽宽的冲刷深度曲线如图3,图3中 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 示断面 宽度,Y表示冲刷深度.将断面分为7个部分,即0 , 0.2m,拟合曲线对应面积s,垂线平均流速., 0.2,0.4m对应面积.s,垂线平均流速,依次类 推,计算各部分的面积,以各部分面积之比作为各部 分垂线平均流速之比,即/=.s/S,代人式 (1),利用高斯消去法求得Vl=0.1552m/s,= 0.1368m/s,:0.0794m/s,=0.1605m/s, =0.3786m/s,v6=0.5543m/s,=0.3295m/s. 各部分流速的均值为0.2563m/s,水深0.063In,则 计算断面流量为22.61lMs,实际流量18.31L/s.同 时,在顶冲角度不同的情况下,断面的冲淤断面有所 差异,淤积部分的流速计算有所差异.由于涡流的存 在,致使一部分泥沙未达到泥沙的起动流速而未被水 流冲走,同时上游来沙也就淤积于此.根据相同方法 测定不同断面冲淤深度与流量对应关系见表1. 表1断面测试参数 根据断面平均流速顶冲角度行进水深平均流速实际流量 推算流量/(L?s)/(.)/m/(m?s)/(L?s, 根据各断面平均流速推算流量与实际流量的比 较,其值分别为:18.57一l8.31IMs,38.50,48.25 L/s,47.19,57.15L/s,可以肯定此种估算垂线平均 流速沿横向的计算是基本正确的. 3.2算法分析 根据横断面上各点流速与冲刷深度的对应关系, 按加权法求出流速的横向分布(即横断面上各对应点 的垂线平均流速),从而计算得出了断面流量.由伯 努利方程可知各横断面的流量相等且等于结水流量, 计算得出的断面流量与实际流量间的相对误差为20 %左右,这就证明了流速与冲深的对应关系真实存在 刘丽,等:弯道流速与路基冲刷深度关系研究?3? 且可靠性较大.同时,其逆向计算必然成立,且平均 相对误差不变.在工程实际中,只要得知各点的垂线 平均流速及某特征点的冲刷深度,即可求出各对应点 的冲刷深度,进而得知断面输沙量.即已知,, … , … ,日,求各流速对应断面的冲刷深度,进 而可知断面输沙量.对于非均匀粒径(或宽级配) 床石,结合数个有代表性的冲刷深度点进行计算,这 为计算断面冲刷深度和输沙量找到一种新而有效的计 算方法. 4结论 (1)通过模型试验所测量的数据进行断面垂线 平均流速沿横向分布的推导,流速作为冲刷的主要因 素,流速大则冲刷深度大,利用加权法思路,以高斯 消去法求得垂线平均流速在横向分布上对应的值.同 时利用逆向计算推导出适用于平稳流与非乎稳流的计 算断面输沙及断面冲刷深度的新的计算法. (2)本次试验是在非平稳流态,宽级配(0.5— 200.0mm)床石条件下进行的,方法对于平稳流和 非平稳流均适用. 参考文献: [1]唐宏涛,吴伟.河流弯道水流特点与冲刷深度探讨[J].浙江水利科 技,2004(1):7—9. [2]毛佩郁,毛昶熙.河湾水流与河床冲淤综合分析[J].水利水运科学 研究,1993,3(1):96,105. [3]张良然.河渠缓流弯道冲刷深度计算的探讨[J].南昌大学, 2001(12):84—86. [4]张玉萍.弯道水力学研究现状分析[J].武汉水力电力大学, 2000,33(5):35—39. [5]张耀先,焦爱萍.弯曲型河道挟沙水流运动规律研究进展[J].泥沙 研究,2002(4):53—58. [6]刘丽.非平稳流对防护结构物的冲刷作用研究[D].重庆交通学院硕 士 论文 政研论文下载论文大学下载论文大学下载关于长拳的论文浙大论文封面下载 ,2005. [7]张红武,吕昕.弯道水力学[M].北京:水利水电出版社,1993:47 — 50 RelationshipbetweenBendFlowVelocityandSubgradeScourDepth LIULi一,CHENHong—kai (1.GeotechnicalEngineeringInstitute,ChongqingJiaotongUniversity,Chongqing400074 ,China; 2.SchoolofAppliedTechnology,ChongqingJiaotongUniversity,Chongqing400074,Chin a) Abstract:RelyingonexperimentalinvestigationonsubgradewashoutprotectionengineeringinXinjiangNo. 315NationalHighway,therelationshipbetweenscourdepthandflowvelocityismeasuredanditisshownthat bendflowvelocityisinone?to-onecorrespondencetoSCOUrdepth,andfinallythedistributionofmeanvelocity inverticalalongtransversedirectionisobtainedusingweightingmethod.Inengineeringpractice,mean velocityinverticalateachpointandscourdepthinsomecharacteristicpointcandeterminethescourdepthin eachcorrespondingpoint,andthussectionsedimentdischargecanbeobtained,whichprovidesanewand effectivemethodforcalculationofsectionScourandsedimentdischarge. Keywords:meanvelocityinvertical;weightingmethod;sectionsedimentdischarge 征订《路基工程》及合订本启事 本刊正在征订2011年度《路基工程》,邮发代号62—156,双月出版,每期(本)15元, 全年6期(本) 90元.读者可到当地邮局办理订阅,也可直接到编辑部订阅. 为满足读者需要,本刊备有历年合订本,每本60元(含邮资,包装费). 邮政汇款:成都市金牛区通锦路16号铁道部《路基工程》编辑部邮编:610032 市电:(028)8768924786442963(传真)路电:(061)42963 银行账号:建行成都市第四支行51O01446408050264369铁道部《路基工程》编辑 部 E—mail:ljgch01@163.conljgch02@163.corn