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针对传统异重流观测方法不利于对异重流进行实时追踪的问题,基于浊度型清浑水交界面的概念,提出浊度型清浑水交界面识别方法,并将其应用于紫坪铺水库汛期浑水异重流观测。 该方法利用浊度值突变能判定异重流交界面位置,利用浊度型清浑水交界面描述异重流前锋厚度和浓度外边界线,并将异重流交界面位置确定在1.2~3.5m厚的水层内,同时还分析了地形变化对异重流运动规律的影响。 异重流原型观测结果表明,浊度型清浑水交界面识别方法可以作为水库汛期监测异重流的有效手段。
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水利水电科技进展,2013,33(6)摇 Tel:025 83786335摇 E鄄mail:jz@ hhu. edu. cn摇 http: / / kkb. hhu. edu. cn
第 33 卷第 6 期
Vol. 33 No. 6
水 利 水 电 科 技 进 展
Advances in Science and Technology of Water Resources
2013 年 11 月
Nov. 2013
基金项目:国家自然科学基金(51109148) ;四川大学青年教师科研启动基金(2011SCU11113)
作者简介:严忠銮(1988—) ,男,福建连江人,硕士研究生,主要从事环境水力学研究。 E鄄mail:yanzl0213@ 163. com
通信作者:安瑞冬(1983—) ,男,天津人,副研究员,博士,主要从事环境水力学研究。 E鄄mail:anruidong@ scu. edu. cn
DOI:10. 3880 / j. issn. 1006 7647. 2013. 06. 015
浊度型清浑水交界面识别方法及其
在水库异重流观测中的应用
严忠銮
1
,安瑞冬
1
,李摇 嘉
1
,李摇 永
1
,邓良胜
2
(1. 四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室,四川 成都摇 610065;
2. 四川省紫坪铺开发有限责任公司,四川 成都摇 610091)
摘要:针对传统异重流观测方法不利于对异重流进行实时追踪的问题,基于浊度型清浑水交界面的
概念,提出浊度型清浑水交界面识别方法,并将其应用于紫坪铺水库汛期浑水异重流观测。 该方法
利用浊度值突变能判定异重流交界面位置,利用浊度型清浑水交界面描述异重流前锋厚度和浓度
外边界线,并将异重流交界面位置确定在 1郾 2 ~ 3郾 5 m 厚的水层内,同时还分析了地形变化对异重
流运动规律的影响。 异重流原型观测结果表明,浊度型清浑水交界面识别方法可以作为水库汛期
监测异重流的有效手段。
关键词:浑水异重流;清浑水交界面;水库观测;水温
中图分类号:TV145
+
. 24摇 摇 摇 文献标志码:A摇 摇 摇 文章编号:1006 7647(2013)06 0071 05
Turbid interface identification method of turbidity currents and its application in field observation at Zipingpu
Reservoir / / YAN Zhongluan
1
, AN Ruidong
1
, LI Jia
1
, LI Yong
1
, DENG Liangsheng
2
(1. State Key Laboratory of Hydraulics
and Mountain River Engineering, Sichuan University, Chengdu 610065,China; 2. Sichuan Province Zipingpu Development
Co. , Ltd. , Chengdu 610091, China)
Abstract: The turbidity currents are observed in traditional methods which aren爷 t suitable for the real鄄time observation.
Therefore, based on the concept of the turbidity鄄interface between turbid water and clear water, this paper proposes an
interface identification method that can be applied in the field observation of turbidity currents at reservoir during floods. By
analyzing the sudden change in water turbidity, this method can locate the position of the interface within a water layer thick
of about 1郾 2 m to 3郾 5 m. Then the front thickness and outer boundary of transition region can be illustrated by using the
concept of the interface proposed in the present paper. In addition, the paper also analyzed the impact on the performances
of turbidity currents caused by topography variation. On all accounts, the results show that the method is effective for
monitoring the turbidity currents at reservoir during the floods.
Key words: turbidity currents; interface between turbid water and clear water; reservoir observation; water temperature
摇 摇 汛期暴雨冲刷河道两岸,挟带大量泥沙形成浑
水入库,在适当条件下,浑水会潜入库底形成水库水
沙异重流,并可能运动到坝前,通过泄水建筑物排出
库外。 但若后续能量不足,异重流携带的泥沙将沿
程落淤,减小水库有效库容,长此以往势必影响水库
的使用寿命。 因此,研究异重流的运动特性能够对
水库的淤积情况进行预测,为实现人工塑造异重流
以及水库异重流多目标调度提供科学依据,具有重
要的工程意义和学术价值。
国内外针对异重流的研究开展已久,主要的研
究成果集中在模型试验和数值模拟方面。 Alexander
等
[1]
在 2002 年利用玻璃水槽,通过改变入流流量和
水槽坡度进行异重流试验,得到前锋厚度与流量、坡
度、粒径及含沙量的关系;An 等
[2]
在 2010 年针对浑
水异重流潜入点的水力学特性,在两相流玻璃水槽
中进行了 16 组试验,利用粒子成像测速( PIV) 对浑
水异重流潜入点附近的流场进行了测量,得到了潜
入点 附 近 水 体 的 反 向 速 度 及 回 流 图 像; Francois
等
[3]
在 2004 年采用二维数学模型模拟了不同底坡
倾角条件下的异重流运动情况,计算得到异重流运
·17·
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