河道水流流速分布

河道过水断面上各点时均流速的分布规律。

在二维均匀流中，水流由于受到来自底部紊动涡体的作用，时均流速沿水深的分布是不均匀的，水面附近流速较大，河底附近流速较小，由河底向水面分成直线层、过渡层、对数区和外层区。

（1）直线层。也称黏性底层，该层内流动为层流，只有黏滞切应力，流速分布成直线变化，计算公式为

式中，u为距河底y处的点流速；u_*=

（2）过渡层。该层流动由层流向紊流过渡，黏滞切应力与紊动切应力同时存在，流速分布由直线变化向对数曲线变化规律过渡，无统一计算公式，近似按直线层或对数区公式计算。

（3）对数区。该区的流动是紊流，以紊动切应力为主，流速分布呈对数曲线规律，一般公式形式为

式中，A和B是系数，与床面粗糙情况有关，通过实际资料确定，如爱因斯坦（H.A.Einstein）根据坎利根（G.H.Kenlegan）的分析提出的计算公式为

式中，k_s为床面粗糙高度，可取床沙代表粒径；x为反映k_s对流速分布实际影响的系数，与k_s/δ值有关，δ为近壁层流层的厚度。对数区上界位于y⁺=0.2δ₀处，δ₀为边界层厚度，在河流中等于水深。

直线层、过渡层和对数区合称为内层区，区内流速分布主要受床面的影响。

（4）外层区。该区内流动仍属紊流，但流速分布除受床面的影响外，还要受到上游来流条件和上部边界条件的影响，因而其分布规律偏离对数曲线而有一流速增值，公式的一般形式为

式中，π为尾迹强度系数；κ为卡门常数；ω为函数符号，尚无理论解，只有一些近似假设；π和κ通过实测资料确定。

在实际工作中，通常将对数区的流速分布公式推广到全部水深，根据全部水深上的流速分布资料来确定对数流速分布公式中的系数，再将对数流速分布公式用到全部水深上去。这样做有一定近似，但从实用观点看已基本满足要求。

在宽深比不大（b/h＜6～10，b为河宽，h为水深）的河槽中，断面上任一点的水流不仅受到来自河底紊动涡体的作用，还同时受到来自河岸紊动涡体的作用。纵向流速不仅沿水深变化，沿断面横向分布也是不均匀的，接近河岸的垂线与河心的垂线流速分布相差较大，岸边垂线的最大流速往往不在水面上。河槽过于窄深时，河中心垂线的最大流速也不在水面。

在挟沙水流中，泥沙颗粒的存在对水流紊动结构有一定影响，因而其流速分布与清水水流也有所不同。