山區卵礫石河道水流阻力計算

作者：羅銘,黃爾,王協康,楊奉廣

摘要：卵礫石河道廣泛存在于山區河流中,在卵礫石河床近底層的水流流速低于上方流速,速度剖面出現拐點,類似于自由剪切流動,傳統的指數型和對數型水流阻力公式計算誤差偏大。將自由剪切流理論類比到山區卵礫石河道,并考慮山區河流特殊流態、流場和剪切力的影響,引入雷諾數(Re)、弗勞德數(Fr)和摩阻流速利用水槽數據進一步修正了該類水流阻力公式。篩選位于意大利南部的亞平寧山脈140條山區河流野外數據對新公式進行驗證,并檢驗對比了已發表的多個山區河流阻力公式。結果表明:修正后的水流阻力公式Nash-Sutcliffe效率指數最接近1、均方根誤差最小、相對誤差最小。自由剪切流動的類比是從湍流結構角度推導河道水流阻力,能更好地闡釋特殊水流結構,進而提高計算精度。

發文機構：四川大學水力學與山區河流開發保護國家重點實驗室

關鍵詞：山區河流卵礫石河道阻力系數自由剪切流亞平寧山脈mountainous streamsgravel-and boulder-bedresistance factormixing layer flowApennines

分類號： TV133[水利工程—水力學及河流動力學]