副流的特点及影响分析

2023-11-20 理论教育版权反馈

【摘要】：副流与紊流内部的漩涡不同，它的规模大，旋转中心和位置是稳定的、明显的。副流的存在，往往是河床冲淤的主要原因，对河道中设置人工构造物以后各种副流，必须予以注意。图6-6涵洞出口的平轴副流（立面图）图6-7桥台或丁坝附近的立轴副流（平面图）3.顺轴副流顺轴副流是顺主流方向呈螺旋形向前运动，又称为螺旋流。

水流的紊动与泥沙运动有密切关系，直接影响河床变形。天然河道中的水流为紊流，紊流特性已在水力学中讲述，下面只介绍引起河床变形的几种河道副流。

河道中的水流，由于槽壁的限制而决定了总的流动趋势，按总的流动趋势运动的水流称为主流。由于过水断面形状的改变或河湾的影响，伴随着主流，在水流内部形成一种规模较大的旋转运动，这种旋转运动的水流从属于主流而存在，称为副流。

副流与紊流内部的漩涡不同，它的规模大，旋转中心和位置是稳定的、明显的。副流的存在，往往是河床冲淤的主要原因，对河道中设置人工构造物（桥梁、堤坝等）以后各种副流，必须予以注意。

1.平轴副流（又称滚流）

在水工建筑物（闸、坝等）下游和涵洞出口河槽中，急流与天然状态的缓流衔接处，出现的水跃就是水面的平轴副流（面滚）；出口河槽铺砌末端的垂裙下游，常出现底滚而造成局部冲刷，也属于平轴副流（图6-6）。

2.立轴副流（又称回流）

在河槽宽度突变处的局部范围内，存在着与主流分离的回流（漩涡），如图6-7所示，就是立轴副流。在桥台前缘或丁坝端部附近，河床受立轴副流的急剧冲刷，产生很深的冲刷坑，冲起的泥沙又被带到下游回流区内沉积下来。

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图6-6　涵洞出口的平轴副流（立面图）

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图6-7　桥台或丁坝附近的立轴副流（平面图）

3.顺轴副流（又称螺旋流）

顺轴副流是顺主流方向呈螺旋形向前运动，又称为螺旋流。通过河湾的水流，螺旋流十分明显，如图6-8（a）和图6-8（b）所示；面流冲向凹岸，底流冲向凸岸，导致凹岸冲刷，凸岸淤积。河湾不断地发展，并且水面形成横比降，使凹岸水面升高。

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图6-8　河湾螺旋流

（a）平面图（面流→，→底流）；（b）横断面图；（c）水柱受力图

河湾螺旋流是水流承受离心力和重力共同作用的结果。在河湾段，取一个底为单位面积、高为h的水柱，其受力状态如图6-8（c）所示。图中P1和P2为两侧水压力，T为底面摩擦力，F为离心力，G为重力，则沿y轴方向力的平衡方程式为

F+T+P1-P2=0

若河湾的平均半径为R，河宽为B，水面比降为I，断面平均流速为v，则， pagenumber_ebook=150,pagenumber_book=144 ，其中ρ为水的密度，g为重力加速度，代入平衡方程式，并将T略去不计，则可得

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水面横比降I和凹岸水面升高值ΔH为

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直河段中，也会出现螺旋流。涨水时的水面呈现河心高两岸低的横比降，面流由河心流向两岸，底流由两岸流向河心，形成一对螺旋流，如图6-9（a）所示。退水时也将形成一对螺旋流，但旋转方向恰好相反，如图6-9（b）所示。

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图6-9　直河段螺旋流

（a）涨水时；（b）退水时

副流的特点及影响分析

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