丁壩回流區(qū)實驗概論

1、實驗二丁壩回流區(qū)實驗1實驗?zāi)康暮鸵蠖问呛降勒喂こ讨凶罱?jīng)常使用的建筑物，當(dāng)水位低于丁壩壩頂高程時，水流受到丁壩雍阻，迫使水流流向河心，繞過壩頭下泄，在壩下游形成回流區(qū)。不同的丁壩布置形式，所形成的回流區(qū)范圍不同，并直接阻礙到整治工程中丁壩間距的布置。因此，丁壩回流區(qū)范圍、回流區(qū)形態(tài)轉(zhuǎn)變及其回流強度大小，是航道整治工程中需要緊密關(guān)注和研究的問題。2實驗內(nèi)容觀測和記錄丁壩壩體在某一水流強度情形下的壩下游回流區(qū)流態(tài)和范圍大小，同時測量回流區(qū)范圍內(nèi)的回流流速平面散布。3實驗原理如下圖，將丁壩放置在順直水槽中。各個斷面在水槽雙側(cè)和水槽中間設(shè)置3條測流垂線。實驗時測量并記錄每條垂線處的水位和每條垂線水

2、深為、和處的流速。依照測量記錄的數(shù)據(jù)分析把握丁壩周圍的水流特性，丁壩下游回流區(qū)流態(tài)和范圍大小，回流區(qū)范圍內(nèi)的回流流速平面散布。4實驗步驟1 .閱讀和把握實驗?zāi)康?、實驗要求和實驗?nèi)容。2 .熟悉和把握周密水位儀的利用原理與操作方式。3 .熟悉和把握旋漿式流速儀的利用原理與操作方式。4 .開啟水泵，調(diào)劑水槽尾門，維持沿程水流恒定狀態(tài)5 .放置丁壩，待水流穩(wěn)固后，采納木砂示蹤劑觀測流線、回水區(qū)域6 .在丁壩前后測流斷面上沿水槽寬度設(shè)置3個測流垂線，測量記錄水位流速7 .整理實驗數(shù)據(jù)提交實驗功效報告5實驗數(shù)據(jù)記錄表1長丁壩水位流速測量記錄表截面位置(m)水位(cm)cm/s)編號(cm/s)11右岸2

3、平均322.1左岸1012右岸2平均3左岸13右岸2平均3左岸14右岸2平均3表2短壩水位流速測量記錄表截面位置(m)水位(cm)各相對水深處測量流速(cm/s)垂線平均流速編號(cm/s)9.8126.426.41右岸243.243.2平均9.8327.827.8左岸9.312右岸9.52平均9.43左岸13 右岸9.02平均3左岸14 右岸9.02平均3注：垂線1距左岸10cm左右，垂線2于中間，垂線3距右岸10cm左右6實驗數(shù)據(jù)處置水位沿程轉(zhuǎn)變|依照表1與表2中測量所得數(shù)據(jù)整理出水槽沿程各斷面水位轉(zhuǎn)變?nèi)绫?、表4,并依此繪出水位沿程轉(zhuǎn)變圖。|表3長丁壩下水位沿程轉(zhuǎn)變表測量位置斷面1斷面2

4、斷面3斷面4左岸(cm)10右岸(cm)平均(cm)距離(m)水位沿程變化圖4 0 5234 8 石 2g o.lg.9.8.8.7.，區(qū)1S美一左岸T-右岸*平均45s電離土水口長度就表4短丁壩下水位沿程轉(zhuǎn)變表測量位置斷面1斷面2斷面3斷面4左岸(cm)右岸(cm)9.89.39.59.09.0平均(cm)距離(m)9.89.4水位沿程變化團左岸T-石尾沿程轉(zhuǎn)變依照表1、表2所測得水槽沿程各斷面的流速情形，取得各測桿所在位置出的流速沿程轉(zhuǎn)變?nèi)绫?與表6,并繪出各測桿垂線的平均流速沿程轉(zhuǎn)變圖。表5長丁壩下流速沿程轉(zhuǎn)變表斷面1斷面2斷面3斷面4左岸平均中間平均右岸平均05050505050506

5、5-544332211翅根£降垂線平均流速出水口距廢T-中同T-右岸表6短丁壩下流速沿程轉(zhuǎn)變表測桿位置斷面1斷面2斷面3斷面4左岸平均26.4中間平均右岸平均43.227.8垂線平均流速0505050506-55443322出水口距離T-左岸*中間T-右岸分析流速沿水深散布情形，別離取長丁壩情形下的丁壩位置前斷面1的三條垂線與丁壩位置后斷面3的三條垂線別離作流速沿水深散布如表7,繪制流速沿水深散布圖，作相應(yīng)擬合。表7流速沿垂線散布表截面位置各相對水深處測量流速（cm/s）編號(m)(cm)9.9119.829.9322.1139.023流速7木砂示蹤劑觀測丁壩會對水流結(jié)構(gòu)造成阻礙，產(chǎn)

6、生回流區(qū)，現(xiàn)在為觀測流線轉(zhuǎn)變與回流區(qū)的特性，可加入示蹤木屑來觀測水流結(jié)構(gòu)，現(xiàn)場回流區(qū)如下圖。丁壩后回流區(qū)木砂示蹤圖8實驗結(jié)果分析1.水位沿程轉(zhuǎn)變：在丁壩前，斷面1至斷面2水位慢慢雍高；到丁壩后，水位開始降低,由于丁壩安置于左岸，左岸水位下降尤其明顯。2流速沿程轉(zhuǎn)變：不論在左岸加入長丁壩或短丁壩，由于水槽斷面的減小，中間與右岸流速沿程增大，且增大幅度明顯，左岸由于受到丁壩的阻擋作用，流速沿程急劇減小。3.流速沿著水深分布：在丁壩前的斷面1處，流速沿水深散布大體成對數(shù)型，流速從水面至水底慢慢減小，且中間的流速整體大于兩岸流速，考慮到實驗進程中在測量處水深時部份螺旋槳由于測量誤差暴露于空氣中，擬合時忽略最上部的流速點；在丁壩后的斷面3處，流速沿水深散布也大體知足對數(shù)散布，但現(xiàn)在左岸流速較右岸與中間明顯減小，這是丁壩阻擋水流的結(jié)果。9實驗試探題解析一、丁壩呈上挑、正挑、下挑不同布置形式時，壩下游回流區(qū)會發(fā)生什么轉(zhuǎn)變？答：丁壩下游回流區(qū)內(nèi)，水流結(jié)構(gòu)與回流區(qū)大小均與壩軸線布置有關(guān)，橫軸螺旋流的方向與丁壩軸線方向有關(guān)：上挑丁壩情形下，螺旋流指向壩田；下挑丁壩情形下，螺旋流方向相反；丁壩呈正挑時，螺旋流介于二者之間。二、丁壩布置在彎曲河段凸岸或凹岸側(cè)時，丁壩下游回流區(qū)又會發(fā)生什么