冰塞渗流阻力特性的实验研究
冰塞引起的上下游水位变化与内部水流阻力有关,其堆积演变形成的固液多孔介质中存在渗流问题,且渗流阻力对上下游水头压力具有一定影响.本研究基于实验室冰水力学模型实验,通过设定不同的水力条件,获取不同冰塞剖面形状及沿冰塞剖面累积方向冰盖下流速分布,采用非达西渗流理论对冰塞内渗流阻力进行率定,获得了渗流阻力能量损失的变化特征.结果表明,渗流阻力能量损失占总能量损失的比例为11%~21%,冰厚较大位置可达到42%,沿冰塞累积方向,渗流能量损失占比与冰厚和水深之比呈典型的正相关.渗流流量为河道内重要的槽蓄水量,孔隙率在0.39~0.51之间,冰厚与水深之比在0.6~1.4之间时,渗流流量占总流量的9%~26%.渗流流量的变化受孔隙率、冰塞结构及水力特征等共同影响,冰颗粒均匀且随机堆积情况下,冰塞厚度越厚,冰体排列越紧密,孔隙率和渗流系数越小,流体通过多孔介质的比表面积越大,渗流能量损失也越多.本研究进一步明晰了冰塞阻力机理及渗流阻力在冰塞中的重要性,为受凌汛灾害困扰流域解决实际问题提供理论科学依据.
冰塞;水流阻力;非达西渗流;能量损失;试验研究
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TV83(治河工程与防洪工程)
国家自然科学基金项目;内蒙古自治区自然科学基金项目
2021-09-15(万方平台首次上网日期,不代表论文的发表时间)
共10页
959-968