山区卵砾石河道水流阻力计算

作者：罗铭,黄尔,王协康,杨奉广

摘要：卵砾石河道广泛存在于山区河流中,在卵砾石河床近底层的水流流速低于上方流速,速度剖面出现拐点,类似于自由剪切流动,传统的指数型和对数型水流阻力公式计算误差偏大。将自由剪切流理论类比到山区卵砾石河道,并考虑山区河流特殊流态、流场和剪切力的影响,引入雷诺数(Re)、弗劳德数(Fr)和摩阻流速利用水槽数据进一步修正了该类水流阻力公式。筛选位于意大利南部的亚平宁山脉140条山区河流野外数据对新公式进行验证,并检验对比了已发表的多个山区河流阻力公式。结果表明:修正后的水流阻力公式Nash-Sutcliffe效率指数最接近1、均方根误差最小、相对误差最小。自由剪切流动的类比是从湍流结构角度推导河道水流阻力,能更好地阐释特殊水流结构,进而提高计算精度。

发文机构：四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室

关键词：山区河流卵砾石河道阻力系数自由剪切流亚平宁山脉mountainous streamsgravel-and boulder-bedresistance factormixing layer flowApennines

分类号： TV133[水利工程—水力学及河流动力学]