水库不平衡输沙及淤积形态.PDFVIP

水库不平衡输沙及淤积形态 第二章 水库异重流 1 在水库中，只要表层有一定清水，浑水潜入库底形成异 重流是一种较普遍的现象。异重流的流动以及其中泥沙 淤积和输送等较之明流在现象上有很大的不同，是研究 水库淤积所必须了解的。它在水库淤积与冲刷过程中就 会有特殊的表现。 2 2 －1 水库异重流 3 2 －1－1 水库异重流的现象 挟沙水流（浑水）进入蓄有清水的水库后，在一定条件下便潜 入库底而形成异重流，其典型情况如图 2 －1 所示。 4 浑水潜入形成异重流的地方，称为潜入 点。当异重流沿底部运动时，由于交界 面的切应力，常常带动上层清水，从而 在清水中形成较弱的环流，而且这种环 流有时能明显看出，并使潜入点附近成 为汇点，上游来的浑水与水库表层清水， 均在该点汇合，潜入下去。因此该点常 聚集大量漂浮物，这点常成为判断潜入 点位置的标志。潜入位置在平面上的分 布并不是直线,而是具有舌状（图 2-2 ）， 这是由于中间部分流速较大的缘故。 5 6 2-4 1973 9 [2] 20 图 为丹江口水库 年 月观测到的一次中层异重流 。水深 m 以上表层清水温度为250C 40 150C以下， ，水深 m 以下底层冷水温度为 潜入点浑水平均含沙量为0.285 kg / m3 ，这样表层清水（热水）密度为 0.9971 g / cm3 。中层浑水密度为0.9974 g / cm3 ，底层冷水密度（在不计 含盐量时为0.9991 g / cm3 ）。可见浑水潜入中层是必然的。 7 2 －1－2 异重流的稳定流动 异重流的运动较之明流运动在现象上有很大的差别。这里最本质 的差别是，浑水异重流的流动发生在清水里，受到清水的浮力。要想 消去这个浮力，可对清水与浑水同时施加与重力加速度相等的反相加 速度−g 。此时上层清水的容重为零，便可不予考虑，而下沉浑水的 容重为 ′ ρ ρ − ′ ′ 0 ′ ′ (2 1 1) ρ ρ (ρ ρ ) ρ η ρ － － g − g − g g g g 0 0 ′ ρ 由于清水的浮力，浑水的重力加速度减小到ηg 的量级常为 10-3~10-1 ，故异重流的重力作用大为减弱，与此同时，压力、惯性力 和阻力就相对地显得突出。 为了进一步了解这种质