涌波

非定常流中产生的水流波动

涌波是非定常流中产生的水流波动。

简介

明槽急变非定常流中产生的一种水流波动。它是重力波的一种，主要是由惯性力和重力造成的。涌波所到之处会使断面的流量和水位(或水深)发生急剧变化。涌波面高出或低于原水面的空间称为波体，波体的前锋称为波额。这种非定常流的突变特性，使水力要素不再是距离和时间的连续函数，故水力学上又称为不连续波。

分类

涌波按它传到之处的水面涨落情况，可分为涨水涌波（或正涌波）和落水涌波（或负涌波）；按传播方向和水流方向的关系可分为顺水涌波和逆水涌波。渠道闸门迅速开启时，闸的下游流量骤然增加，水位迅速上涨形成涨水涌波和顺水涌波，合称顺涨涌波，同时在闸的上游出现落水涌波和逆水涌波，合称逆落涌波。闸门迅速关闭时，下游出现顺落涌波，上游出现逆涨涌波。涌波在静水中的传播速度，可以下式表示：。

式中z为原水深；h为波高；g为重力加速度（见图1）若把涌波看作是若干小波的叠加，则流量每增加ΔQ,即有一波高为Δh的小涌波出现。在涨水涌波情况下，波高h是若干小波之和,任一小波的累积波高都比前面的大Δh，波速也比前面的大Δc。于是,后面水深大于前面水深；后面波速大于前面波速，从而形成陡峭的波额，甚至出现翻滚前进的活动水跃（图2）。闻名于世的钱塘江涌潮就是这样形成的，只是因为它是涨潮中出现的涌波，所以叫作涌潮。相反，在落水涌波出现时，水深变浅，后面的小波波速小于前面的，因此波额拉长，波峰不明显。

危害和防治

小型涌波经常出现在水电站下游或感潮河段，往往不被人注意；只有那些灾难性的大型涌波，才会引人注目。海底火山爆发、地震、海岸山崩以及炸弹在水下爆炸等，都会在海洋中激起在水面上行进的巨大波浪。初激的波形可能很不规则，但传播一定距离后，波形变得圆滑，称为孤波（见液体自由表面波）。孤波行进到岸边时，深度变浅，速度变慢，波高增加，形成波额不连续的涌波。巨大的涌波会形成海啸，涌上海岸，侵入陆地，给沿海居民的生命财产造成巨大危害。在水库中出现类似海啸性的涌波，也有极大的危害性。造成水库涌波的主要原因是库岸出现坍塌或滑坡。库岸的小型坍塌是时常发生的，危害性不大；如果出现大型滑坡，上万方至上亿方的滑体以每秒几十米的滑速冲入水库，水体就会被激起巨大的涌波，朝滑体运动方向以排山倒海之势冲向对岸，波高可达数十米乃至上百米。两侧水体也被带动产生次生波。由于库区的形状和水深变化极为复杂,涌波到达岸边的时间也非同时，涌波会爬坡而上,还会发生反射和折射，使整个库区水面出现极为复杂的波动现象。波额到达坝址，可能会翻越坝体，危害坝体和下游。因此，在兴建水库前，对库区可能激起的涌波的因素必须制定防范措施。

参考文献

1.词条作者：赵世俊《中国大百科全书》74卷（第二版）物理学词条：流体力学：中国大百科全书出版社，2009-07：552页

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