泥沙模型时间变态影响消减措施探讨

张幸农，高翔宇，窦希萍

(南京水利科学研究院，江苏 南京 210029)

目前，我国长江、西江等黄金水道航道整治任务艰巨而繁重，逐步由以往的单滩或局部河段整治转向长河段的系统整治，因而迫切需要进行长河段泥沙模型试验，研究解决诸多工程中的关键技术问题。然而，对于长江中下游河段泥沙模型，因原型河道泥沙粒径很细，为满足泥沙运动相似要求，须采用轻质沙作为模型沙，由此产生了模型水流运动时间比尺和泥沙冲淤时间比尺不一致，即所谓的时间变态，从而影响到水流运动与泥沙冲淤的相似性，最终造成模型河床冲淤变形与原型河道不相似，甚至对长河段模型，使得试验无法进行，有可能成为最突出的相似性偏离问题。

关于泥沙模型时间变态问题，目前已有不少相关研究成果。近几十年来，欧美发达国家由于较少进行泥沙模型试验，因而大多数为我国学者的研究成果。例如，王兆印等[1]曾以流速形式表达连续方程，分析了时间变态影响的部分性质，所得一些试验资料与有关试验结果相同；吕秀贞等[2]定性和定量地分析了涨、落峰过程中模型沿程水位、流速及水流挟沙能力的偏离程度；张红武等[3]论述了黄河高含沙模型时间变态问题及解决途径的可能性；陈稚聪等[4]分析了时间变态与水流挟沙力关系；惠遇甲等[5]也分析了时间变态对模型相似影响，并提出相应的对策；邵学军等[6]通过模型试验和数值模拟计算，探讨了划分恒定流和非恒定流历时比例问题，并以三峡上引航道冲沙模型为实例，提出新方法；……