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Analyticalsolutionfortheverticaldistributionofthelongitudinaltime - averagedvelocity
inice - coveredchannelbasedontheeddyviscositymodel
1,2
1,2
2
1,2
3
WANGFeifei ,HUAIWenxin,CHENHailiang,SUNBin ,LIZhiwei
(1.YellowRiverLaboratory,ZhengzhouUniversity,Zhengzhou 450001,China;
2.SchoolofWaterConservancyandTransportation,ZhengzhouUniversity,Zhengzhou 450001,China;
3.StateKeyLaboratoryofWaterResourcesandHydropowerEngineeringScience,WuhanUniversity,Wuhan 430072,China)
Abstract:Theexistenceoficecoversignificantlychangestheflowstructureoftheriver,whereintheverticaldistribu
tionofthestreamwisevelocityisparabolawithrespecttothezeroshearstressplane.Giventhataccuratelypredictingthe
velocitydistributionisthebasisofcalculatingtheflowdischarge ,thesedimenttransportrate,andthebedevolutionfor
ice - coveredchannels,ananalyticalsolutionfortheverticaldistributionofthelongitudinaltime - averagedvelocityinice -
coveredchannels ,whichhasaclearphysicalmeaningandcontinuousvelocitygradient,wasderivedbyapplyingthe
two - layerhypothesisandtheeddyviscositymodel.Meanwhile ,theapplicationconditionsofthefrequentlyusedlog - law
velocityformulaandtwo - powerlawvelocityformulawereclarified.Byusingavailableexperimentaldataandfielddata
reportedintheliterature,thevalidityandaccuracyoftheanalyticalformulapresentedherewerethencomparedwith
thatoftheexistinglog - lawvelocityformulaandtwo - powerlawvelocityformula.Basedonthevalidatedanalyticalfor
mula,thesensitivityoftheverticaldistributionofthelongitudinaltime - averagedvelocitytothephysicalcharacteristic
parameterswasalsoexplored.Theresultsshowthatthecalculatedvaluesofthestreamwisevelocitybythepresentedan
alyticalformulaareingoodagreementwiththemeasureddataandhavehigheraccuracythanthatofthelog - lawformula
andthetwo - powerlawformula.SensitivityanalysisdisplaysthattheReynoldsnumberhaslittleinfluenceonthevertical
distributionofthelongitudinaltime - averagedvelocity ,whereastheverticaldistributionofthevelocityissensitivetothe
relativevalueoftheicecoverroughnessandthechannelbedroughness.Themaximumvalueofthelongitudinaltime -
averagedvelocitytendstothesmoothboundary.Theseresultsareconsistentwithpreviousnumericalresultsobtainedby
the k - εturbulencemodel,whichagainconfirmsthevalidityofthepresentedanalyticalsolution.
Keywords:ice - coveredchannel;longitudinaltime - averagedvelocity;verticaldistribution;eddyviscosity
(责任编辑:李福田)
2022年度 《水利学报》 优秀论文公告
为不断提高 《水利学报》 的论文质量和学术影响力,鼓励学者们发表高质量、高影响的论文,促
进水利科技的创新发展,我刊今年继续开展优秀学术论文评选活动。经 《水利学报》 编委会推荐、编
委会主任审定,以下论文为 2022年度 《水利学报》 优秀论文,现将论文名单公告如下:
2022年度 《水利学报》 优秀论文
第一作者姓名 第一作者单位 论文题目 所在刊期
张金良 黄河勘测规划设计研究院有限公司 多沙河流水库 “蓄清调浑” 运用方式及其设计技术 第 1期
黄 艳 水利部长江水利委员会 面向流域水工程防灾联合智能调度的数字孪生长江探索 第 3期
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程晓陶 中国水利水电科学研究院 变化环境下洪涝风险演变特征与城市韧性提升策略 第 7期
林 鹏 清华大学 低热水泥碾压混凝土坝适应性智能通水策略研究 第 9期
夏 军 武汉大学 2022年长江流域极端干旱事件及其影响与对策 第 10期
赵 勇 中国水利水电科学研究院 中国 “双 T” 型水网经济格局建设构想 第 11期
王佳俊 天津大学 高心墙堆石坝原生集成式智能无人碾压系统研发及应用 第 12期
《水利学报》 编辑部
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