河流弯道角度和流量对河流弯道冲刷影响研究

贺丽丽 郭向红 赵俊刚 全炳欣 梁世春

（1.太原理工大学水利科学与工程学院 山西太原030024；2.山西省交通规划勘察设计院有限公司 山西太原030012）

随着社会经济的发展，我国公路建设规模越来越大。不少公路路段由于地形限制与河道并行，存在沿河公路路基侵占河道、压缩河床过水断面，致使河道中水位升高，流速增大，河道冲刷加剧等问题出现[1]。天然河道弯曲型居多，水流进入弯道后，由于离心力的存在，水流改变原有平稳的流态，凹凸两岸出现水面横向比降，并在顺水流方向不断改变，出现三维螺旋流[2]。河流弯道独特的水流特性也使得弯道中泥沙的运输也变得复杂，位于河流弯道的泥沙常常出现两岸不同程度的冲刷或者凹岸冲刷凸岸泥沙淤积的现象[3]。位于河道凹岸的公路路基边坡和坡脚很容易被水流冲刷致使河床的不断下切，造成路基土体流失，以致变形垮塌[4-6]。所以，合理确定路基防护物基础埋深的大小显得十分重要。因此，本文运用物理模型试验，研究河道流量和弯道角度对河流弯道冲刷深度的影响，为沿河公路路基冲刷计算提供理论支持。

1 材料与方法

1.1 试验系统

试验在太原理工大学水流试验大厅进行，试验系统布置如图1 所示。试验系统由进水箱、河道、退水箱、循环管道构成，进、退水箱及河道均由有机玻璃制成，进水箱体积为1.5 m×1 m×1.2 m，河道由直段和三组弯段（15°、30°、45°）组成，河道断面为矩形断面，规格为0.3 m×0.3 m，二者依靠法兰连接成完整的河道，退水箱体积为1.8 m×1 m×1.15 m，循环输水管道则是由钢管制成，连接进退两水箱，按照直径不同分为D50 和D100 两种方便输送不同流量大小的水流。……