弯曲河道水流流态复杂，流速分布不均匀，在弯曲航道航行中的船舶操纵困难，容易发生水上交通事故。因此，对于弯曲河道，尤其是窄深急弯河道通航水流条件的研究显得尤为重要。天然河流在形成过程中受地质、降雨、重力等影响，基本上都是弯曲的。弯道水流在重力和离心力的共同作用下，水流结构沿纵向及横向重新分布，使其流态变得十分复杂，严重影响船舶航行安全。并且弯道处水流特性受弯道几何结构影响较大，弯道宽深比、弯曲半径、弯曲度等的变化会引起弯道内水面形态、流速分布、横向环流等发生改变。本文依托山秀船闸枢纽整体试验研究，将物理模型试验与三维数值模拟相结合，分析了山秀电站坝址上游急弯河道通航水流条件并采用RNG k-ε模型模拟了不同弯曲半径以及弯曲度下弯道水流的变化规律，对于深入了解弯道水流结构变化规律并采取合理的方式改善弯道通航水流条件具有重要意义。本文主要工作内容包括：
　　（1）采用XKVMS-03型大范围表面流场仪测量并采集模型急弯河段的表面流速，分析天然窄深急弯河段的水位流速变化规律。结果表明，弯道处最大横比降位于弯顶附近；水流进入弯道时主流向凸岸侧偏移，经过弯顶后又向凹岸侧偏移，最大流速位于弯顶靠凸岸侧附近；随着流量的增大，水流进入弯道时主流越向凸岸偏移，水流条件越差。
　　（2）对山秀模型上游急弯段进行三维数值模拟进一步分析天然急弯河道水流结构，同时利用山秀枢纽实测水文资料对数模进行验证，结果表明该数学模型计算值与实测值基本吻合，可以用于弯道水流的研究。分析数值模拟结果发现，弯道内水流流速沿垂线分布发生改变并且呈现一定的规律，弯道环流结构及强度沿程变化。
　　（3）采用RNG k-ε模型模拟了不同弯曲半径下弯道水流结构的变化规律，研究结果表明：弯道弯曲半径的变化对弯道横比降、弯道流速分布、横向环流及紊动能都有影响。弯曲半径越小，主流越集中，凹凸岸的流速差越大。
　　（4）采用RNG k-ε模型分别对相同弯曲半径下弯曲度为60°、90°、120°、150°、180°的弯道进行了数值模拟，模拟结果表明：除了弯曲半径以外，弯曲度的变化同样引起上述弯道水流特性的改变，其变化规律具体表现在，弯道水位横比降、主流位置、流速分布、环流结构及强度等。