摘要
在自然界中，复式河道十分常见。每当洪水季节，河道流量增大，水流形成漫滩，边滩与河道主槽共同行洪，构成了典型的复式河道断面。与单一河道相比，复式河道存在滩槽间水流的相互作用，调整了断面整体的水流结构及边界剪切应力分布，使得水流运动更加复杂。研究复式河道水流运动特性，分析滩槽水流运动机理，揭示其内在规律，对水利资源的开发利用、河道整治、洪水水位预测等具有重要意义。 本文提出了计算竖直与水平分割线上的表观剪切力经验公式，用于反映滩槽间水流的相互作用。该经验公式可以被用于计算过流能力、边界剪切应力及水面曲线。得到的主要结论如下: (1)采用“动量传递——平衡偏离”假设，建立了竖直与水平分割线上的表观剪切力经验表达式。新建立的表达式中只含一个经验系数β12，因此在工程实践中校验和应用较为方便。另根据“动量传递——平衡偏离”假设，复式河道的综合糙率也同样可以确定。 (2)复式河道过流能力计算方法可被划分为经验分割方法、经验修正方法和表观剪切应力方法。与经验分割方法相比，经验修正方法和表观剪切应力方法拥有更高的计算精度。然而经验修正方法和已有的表观剪切应力方法都只适用于特定的河道断面。本文提出的计算方法通过引入经验系数β12反映断面形态及边界粗糙度的影响，克服了已有方法采用固定值系数的局限性。 (3)基于所提出的假设，确定了复式河道综合糙率计算方法。综合糙率加权因子计算方法仅适用于单一河道，而回归分析方法缺乏普适性。本文提出的综合糙率计算方法考虑了滩槽间水流相互作用的影响，适用于各类断面形态的糙率计算，与加权因子方法和回归分析方法相比，综合糙率的计算精度更高。将该方法应用于桑布尔河的水面曲线计算，水位计算结果表明该方法具有一定的适用性。 (4)基于本文提出的一维水力计算方法，采用VisualBasic与Fortran混合编译的方式，开发了水力计算程序。结合算例介绍了计算程序的使用方法、界面和主要功能，验证表明开发的一维水力计算程序具有便捷、精准、计算快速的特点。
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