彎道環流原理，又稱彎道環流水沙分流原理。
水流在彎道段內作曲線運動所產生的離心力，使表流指向凹岸，底流指向凸岸，在斷面內形成封閉的橫向環流。此環流與縱向水流結合在一起，形成順主流方向呈螺旋形向前運動的水流。
基本介紹
- 中文名：彎道環流
- 外文名：circulationcurrent in river bend
原理,變化,
由實際觀察可知，在天然河道上，一般彎道部分占80%~90%，所以河道基本上都是彎曲的。河流在直線河段上的水深、流速、含沙量的分布是比較均勻的。而在彎道上相反，因離心力的作用，使凹岸水面雍高凸岸水面降低。河流的流速分布是表層大，底層小。因離心力的大小與水流流速的二次方成正比，故離心力的分布也是表層大底層小。由於水面差而產生的側壓力沿水深為一常數，其方向和離心力相反。這兩種作用力合力的方向，就是水流運動的方向。這樣彎道表層水流由凸岸流向凹岸，底層水流則有由凹岸流向凸岸，從而形成橫向環流。和縱向流動疊加後，整個水流則呈螺旋狀前進。在凹岸，水流從上向下，且流速較大，含沙量較小，因受重力的作用，底流中的泥沙便淤積在凸岸，形成水淺流緩的淺灘。如果凹岸不堅固，還會出現彎道不斷向下游移動的現象。
根據彎道環流水沙分流原理，若將取水口布置在凹岸適宜的位置，則可引取表層較清的水流，而含有大量推移質的底流則運離取水口，流向凸岸，使入渠泥沙大大減少。這對於防止泥沙入渠是十分有利的。相反，若取水口設在凸岸，則將引進大量泥沙。
原理
彎道水流內部的旋轉運動，在橫斷面上的投影呈環形，與主流疊加在一起呈螺旋式向前運動。彎道中可能只有一個大的環流，也可能有大小不同的幾個環流，環流可以占據整個河道橫斷面，也可能只占據河道橫斷面的一部分。
水流作曲線運動時必然產生離心力。在離心力的作用下，彎道凹岸水面升高、凸岸水面降低，形成水面橫比降。離心力的大小與縱向流速的平方成正比，縱向流速沿水深分布是不均勻的，水面大，河底小，因此離心力沿水深分布也是上大下小。而由水面橫比降所引起的橫向壓差則沿水深不變，二者合成後，上層水體所受的力指向凹岸，下層水體所受的力指向凸岸，從而使上層水體向凹岸流動，下層水體向凸岸流動，形成了環流（見圖）。彎道環流的流速大小與縱向平均流速、河道彎曲半徑和水深等因素有關。
變化
沿水深各處環流的強度是不同的，水面和靠近河底處環流強度較大，水流中部附近環流速度等於零。環流強度沿程也是變化的。在同一橫斷面上不同部位環流的強度也不同。
流量變化時，環流情況也有變化。在彎道進口處，中枯水期雖然水深和流速較小，但因彎曲半徑小，其環流較洪水時強。在頂沖點附近，洪水期有較大的水深和流速，其環流較中枯水期強。
彎道環流是彎道水流的主要特徵，它是引起泥沙橫向搬運的主要動力，是促使彎道凹岸沖刷和凸岸淤積變形的主要原因。
