研究带有人工粗糙度涵洞上下游的水面剖面特征

《Journal of Ecohydraulics》：Study of water surface profile upstream and downstream of culverts with artificial roughness

研究人工粗糙度布置及纵坡对涵管上下游水位的影响，发现上游水位均高于下游，右岸水位高于左岸，纵坡增大导致平均水位上升，最大粗糙度（0.33倍开口高度）时水位最高，粗糙度高度与最大流量正相关。

　　

摘要

流体通道中存在水力结构可能会导致各种流动参数发生变化，包括水位。本研究通过在涵洞内设置不同类型的人造粗糙面，来探究涵洞上下游水位的变化情况。此外，还通过148次实验研究了涵洞的四种不同纵向坡度对水流的影响。实验在一条直形水槽中进行。结果分析表明，在所有测试场景中，涵洞上游的水面高度均高于下游。同时，在所有情况下，涵洞上下游的平均水位在靠近右岸的区域都高于靠近左岸的区域。另一个重要发现是，平均水位随着涵洞坡度的增加而上升。此外，在采用最大高度和宽度（即涵洞开口高度的0.33倍）的人造粗糙面结构的实验中，观察到了最高的水位。这一发现对于涵洞设计和优化过程中的水流水平预测具有重要意义。最后，人造粗糙面的高度增加与更高的最大流量水平相对应。