冰塞渗流阻力特性的实验研究

• 作者: 赵水霞 SHEN Hung Tao
• 来源期刊: 水利学报
• 关键词: 冰塞 水流阻力 非达西渗流 能量损失 试验研究
• 年，卷（期）: 2021,（8）
• 页码范围: 959-968
• 页数: 10页
• 分类号: TV83
• 语种: 中文
• DOI: 10.13243/j.cnki.slxb.20200912

摘要

冰塞引起的上下游水位变化与内部水流阻力有关,其堆积演变形成的固液多孔介质中存在渗流问题,且渗流阻力对上下游水头压力具有一定影响.本研究基于实验室冰水力学模型实验,通过设定不同的水力条件,获取不同冰塞剖面形状及沿冰塞剖面累积方向冰盖下流速分布,采用非达西渗流理论对冰塞内渗流阻力进行率定,获得了渗流阻力能量损失的变化特征.结果表明,渗流阻力能量损失占总能量损失的比例为11％～21％,冰厚较大位置可达到42％,沿冰塞累积方向,渗流能量损失占比与冰厚和水深之比呈典型的正相关.渗流流量为河道内重要的槽蓄水量,孔隙率在0.39～0.51之间,冰厚与水深之比在0.6～1.4之间时,渗流流量占总流量的9％～26％.渗流流量的变化受孔隙率、冰塞结构及水力特征等共同影响,冰颗粒均匀且随机堆积情况下,冰塞厚度越厚,冰体排列越紧密,孔隙率和渗流系数越小,流体通过多孔介质的比表面积越大,渗流能量损失也越多.本研究进一步明晰了冰塞阻力机理及渗流阻力在冰塞中的重要性,为受凌汛灾害困扰流域解决实际问题提供理论科学依据.