三峡水库支流库湾低流速条件下测流方法探讨及应用.pdfVIP

第28卷第6期 长 江 科 学 院 院 报 V01．28 No．6 2011年 6月 JournalofYangtzeRiverScientificResearchInstitute Jun．2 0 1 1 文章编号：1001—5485(201I)06—0030—05 三峡水库支流库湾低流速条件下 测流方法探讨及应用 马 骏 ，刘德富 ，纪道斌。，杨正健 ，易仲强 (1．三峡大学 水利与环境学院，湖北 宜昌 443002；2．武汉大学 水利水电学院，武汉 430072) 摘要：三峡蓄水成库后，库区部分支流受长江干流回水顶托，形成了支流库湾，水体流态由典型的河流形态变为类 湖泊形态，受上游来流和水库调度等因素综合影响，库湾水动力条件变得极其复杂。在野外长期现场观测的基础 上 ，针对支流库湾水体复杂的水动力条件，提出了一种独特的流速监测方法。运用该方法在香溪河库湾测流，获得 了较好的测流结果 ，能较好地表征低流速条件下库湾水体的水动力特性，是一种行之有效的方法。 关 键 词：三峡水库；支流库湾；测流方法 ；声学多普勒三维点式流速仪 ；ADCP 中图分类号：TV697．21 文献标识码 ：A 有效的水流实测数据提供 了一套行之有效的方法。 1 概 述 2 常见流速测量仪器原理及主要性 野外原型观测、室内试验和数学模型是科学研 能对比 究中常用的3种手段。随着大型计算机的广泛应 用 ，数学模型已成为当前对河库水流流场研究的重 2．1 常见流速测量仪器原理 要工具，但是开展野外原型观测研究，仍是了解河库 测量流速的仪器种类繁多，但根据流速仪探头 水流形态的最直接有效的途径之一。同时，野外原 的测量原理，可 以分为以下几类 ： 型观测又是研究的基础 ，它的精度直接影响到室 内 (1)毕托管测速技术：通过测量流动流体的动 试验和数学模型参数的率定及验证。流速作为河库 压头与静压头的压力之差换算成流体速度； 水动力研究中的重要参数之一，流速的精确测量是 (2)机械测速技术：根据旋桨或叶轮被水流推 确定流场分布和流量计算等水文水动力学要素的关 动的转数，问接测出流速； 键环节，选择合适的测量仪器并采用恰当的测量方 (3)电磁测速技术：测量水流在地磁场中流动 法，能够获得较理想的测量精度，为数学模型参数的 所产生人感应电动势的变化，测得流速； 率定及验证提供依据。 (4)声学多普勒测速技术：利用声波传播的多 三峡水库 自2003年6月蓄水以来，河床水位抬 普勒效应，测定流速； 升、水深增加、流速减缓，形成了河道型水库 。支流 (5)热线热膜风速仪测速技术：利用热对流耗 库湾水体受三峡水库调度、上游来流、降水等综合影 散和流动速度之间的关系以及热平衡原理，通过电 响，水动力特性相当复杂。在回水淹没区内，流速基 信号与流速之间的关系测得流速 ； 本处于准静止状态 (0．1m／s)。传统的测流仪器 (6)激光多普勒测速技术：利用流体中运动微 及方法已无法满足现有低流速条件下的测流精度， 粒散射光的多普勒频移来获得流体速度信息； 如何开展野外原型观测，是一个亟待解决的问题。 (7)粒子成像测速技术：通过拍摄并测量流场 依托三峡大学香溪河水生态与环境野外观测站，本 中跟随流体运