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天然河流中存在着大量主支流交汇现象,交汇区域又具有独特的水流特性,例如,交汇口上游壅水、回流分离区及水流加速区等,这些性质对泥河道整治、污染物扩散与滞留等问题都具有重要的指导作用。本文以黄河宁蒙河段复杂的干支流分布为背景,在总结前人研究成果的基础上,对交汇角度为45°的斜接型交汇水流分别设计并进行了物理模型试验和数值模型试验研究,其中物理模型试验水槽分1‰比降的矩形水槽和复式水槽两种,数值模型只针对矩形水槽进行模拟运算。每种地形通过改变1:1、1:2、1:3、1:4四种汇流比RQ进行试验测量和数值模拟。进而比较分析交汇角度分别为45°、60°、90°时模型试验的流速数据,对斜接型交汇水流运动特性进行了系统的阐述。 本研究主要内容包括:⑴结合以往的研究成果,通过理论分析斜接型交汇水流的运动特性,得出了影响斜接型交汇水流运动特性的最主要的三个因素:汇流比RQ;河床形态;交汇角度。⑵进行水槽物理模型试验及数值模型模拟运算,通过对得到数据进行分析得到了:交汇角度为45°条件下,当模型尺寸大小、地形条件相同,而改变汇流比RQ时,RQ越小(即主流流量越小,支流流量越大),流速变化范围越大,主支流混掺紊动情况越明显,分离区面积增大,主支流上游越易壅水;在汇流比、交汇角度、形体尺寸等条件不变的情况下,改变交汇区域地形,地形越复杂交汇区域紊动情况也越剧烈;在只改变主支流交汇角度的情况下,交汇角越大,越不利于下游水流顺畅,但最大流速区在交汇口下游向对岸移动,易对交汇区域岸边产生冲刷,因此在实际工程中应综合考虑现实问题来确定所要设计的交汇角度。⑶所得数值模拟结果与物理模型试验结果吻合良好。