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副流

伴随河道主流而形成的水体内部旋转运动。副流的种类和特性纵轴副流 沿河道纵向螺旋状前进的水流。它可以发生在弯曲河段,也可以发生在顺直河段。有人将此统称为副流,也有人认为与主流运动总方向一致的螺旋流,应属于主流(见环流)。横轴副流 沿河道横向旋转的水流,常呈旋滚状,也称滚流。横轴副流大都发生在河床纵断面突然变化之处,如图1所示。沙波后面的凹塘

伴随河道主流而形成的水体内部旋转运动。

副流的种类和特性

纵轴副流 沿河道纵向螺旋状前进的水流。它可以发生在弯曲河段,也可以发生在顺直河段。有人将此统称为副流,也有人认为与主流运动总方向一致的螺旋流,应属于主流(见环流)。

横轴副流 沿河道横向旋转的水流,常呈旋滚状,也称滚流。横轴副流大都发生在河床纵断面突然变化之处,如图1所示。沙波后面的凹塘,浅滩后面的深槽和潜丁坝下游等部位均会有横轴副流出现

图1 横轴副流

斜轴副流 水流除有横向旋转外,还有纵向流动,常呈螺旋状运动。如在沙波和浅滩后面,当水流与其顶脊线不相垂直时产生的副流,就是斜轴副流,如图2所 示。

图2 斜轴副流

竖轴副流 即回流,回流一般发生在河床平面形态突然改变之处,如河宽扩大段,河宽束狭段上游,挖入式港池和引水渠口门以及闸孔桥墩的下游和丁坝之间等,如图3所示。回流是由水流的离解作用产生的,在水流的分离面上出现摩擦力,其大小与主流的速度成正比。在摩擦力的作用下,分离面附近的水流随主流一起向下游运动,称摩擦流;为了填补留下来的水流空隙,边壁附近的水体要流进来补充,称为补偿流,其流向与主流流向相反,这就构成了一个旋转的平面水流。在回流区,摩擦流,一般流带较窄,流速较大,补偿流相反,流带较宽,流速较小。相对于主流而言,摩擦流含沙量较小,在垂直于交界面方向,存在着含沙量梯度,通过水流的紊动扩散作用,促使主流区的泥沙穿越交界面向摩擦流区输移。进入摩擦流区的较粗泥沙,在运转过程中不断沉积,一部分未能沉积的,进入补偿流中将继续沉积。由于补偿流带尾部流速甚小,大部分泥沙将沉积下来。回流与主流的交界面并不稳定,时而偏主流一侧,时而偏回流一侧,回流范围时大时小,又受到主流条件变化的影响,靠近交界面的回流淤积易受冲刷,一般呈冲淤交替状态。远离交界面的回流淤积,基本上为累积性淤积。经分析,主流进入回流区的沙量与回流交界面处主流的平均流速、平均含沙量、主流与回流水深和回流区的宽度成正比,并与主流的交角有关。回流区淤积是必然的,因而选择船闸的引航道和引水渠口门的位置,应避开回流区或采取工程措施削弱以至消除回流。以护岸和加深航道目的布置丁坝时,为了使丁坝间的坝田充分淤积又不使丁坝的间距过短,应以丁坝形成回流区的平面尺度为依据。

图3 河宽扩大处的回流

副流的影响

副流对于泥沙运动和河床演变有着显著的影响,它是引起泥沙横向输移和形成河床形态多样化的重要原因。我们可以根据副流的运动规律,在河道中建造适当的建筑物,使泥沙按照人们所希望的情况发展。