相似理论的研究进展.doc

宁夏大学硕士生考试考查卷面纸 2013～2014 学年度第二学期 姓 名 王艳伟 学 号 12013130620 院（所、部） 土水学院 年 级 2013级 专 业 水利工程 研究方向 节水灌溉理论与技术 课 程 相似理论与水工测试技术 考试方式 考查 主考教师评语：成绩： 主考教师签名： 2014年 月 日 水文相似的研究进展 王艳伟 (宁夏大学土木与水利工程学院，宁夏银川，750021) 摘 要 水文相似是近年来工程水文领域研究的热点问题，本文主要从水文相似的概念和水文模型试验测量技术的应用及发展趋势两个方面阐述水文相似的研究现状，并指出了目前存在的一些问题，以期对水文相似的研究具有参考价值。 关键词 水文相似 概念 水文模型试验测量技术 Abstract Hydrologic similarity is the hot problem of research for the engineering hydrology in recent years, the paper summarize the research status of hydrologic similarity from the concept and the application and development trend of hydrologic model test measurement technology, in addition, points out some problems of the research, which?has the reference value to the?research on hydrologic similarity。 Keyword hydrologic similarity concept hydrologic model test measurement technology 1 引 言 随着社会经济的高速发展，各种水利工程开发利用日新月异，大量工程的实施，对水生态环境产生深刻的影响。因此，如何科学高效地开发利用河流海岸资源，协调开发利用与环境保护之间的关系成为水利科学研究中的热点问题，这些问题的解决需要不断提高水文模型试验测量技术的水平。本文着重论述水文模型试验测量技术的研究现状及其发展趋势，以期对实现水利工程的可持续发展具有参考价值。 2 水文相似的概念 在工程领域，物理模型试验是通过对试验中主要因素进行独立控制，使得工程中发生的现象在实验室中得以再现出来的一种常用方法，其指导理论即为“相似理论” [1]。物理模型试验中的相似理论结合了数学解析法和试验法的优点，所谓 “相似”指组成模型的每个要素必须与原型的对应要素相似，这些对应要素包括几何要素和物理要素。在作为水文学理论基础的流体力学领域中，若两种流动现象相似，一般应满足: 几何相似、运动相似和动力相似[2]。 参照物理模型试验及流体力学的相关原理，水文相似可定义为研究流域间水文响应关系的科学，并用来定量指示流域间水文特性的区别与联系，是水文科学发展水平的标志。流域水文相似由驱动力、结构及水动力等方面要素组成 [3]。水文相似的三要素是构成流域水文系统不可或缺的3个组成部分。 3 水文模型测量技术的研究现状 3.1 流速测量技术 流速分布是流体运动的主要特性之一，既是理论分析的基础，也是验证理论的标准，同时还为工程实践提供可靠依据，流速测量是水文模型试验测量技术中最核心的内容，一直是国内外研究的重点和热点。21世纪以来，流速测量技术取得了较快的发展[4-5]，从单点流速测量发展到多点测量，从单向到多向，从稳态向瞬态发展，从毕托管、旋浆流速仪、热线热膜流速仪、电磁流速仪发展到超声波多谱勒流速仪等技术。 毕托管是一种古典的测量仪器，从原理上说，毕托管测速基于流体力学的能量方程在定常、理想无黏、不可压假设下即成为伯努利方程的原理。一般来说，由于受到上述条件的限制，毕托管只用于平均速度测量或流量测量，且流速宜大于0.15m/s，适用于测量稳定流，目前已经很少用于水文模型试验测量。 旋浆式流速仪基本原理是将固定在传感器支架上的旋桨置于水流中的施测点，旋桨正对水流方向，由于动水压力作用会产生转动，流速越大，转动越快。采用适当的传感器和计数器，记下单位时间转数，就可根据率定曲线求出流速。 旋浆式流速仪主要有