冲积河流粗化后的床面沙粒阻力

通过理论分析提出了与泥沙起动水力条件及泥沙重度有关的泥沙等效粒径的概念及其计算方法,并在此基础上提出了一种计算粗化后床面沙粒粗糙尺度的简化公式,对其取值方法及区间进行了说明。该式表明床面上沙粒粗糙尺度不仅与泥沙颗粒的重度及水的重度有关,且与一定水流条件下形成粗化层时床面上泥沙颗粒的最大起动粒径有关。采用国内外70组天然河道及试验室实测资料,对本文提出的床面沙粒阻力计算公式进行了验证,结果表明该公式的计算精度令人满意。该公式可以用来计算冲积河流粗化后的床面沙粒阻力。

动床沙粒阻力与底沙输移

本文在输沙实验的基础上,从研究水流结构着手,分析了水流和泥沙之间的相互作用关系,讨论了动床沙粒阻力和底沙输移规律.结果表明,动床沙粒阻力与输沙有关.本文还导得动平床情况下的流速分布公式、阻力公式和输沙率公式,使动床的水流运动和输沙过程得以联解.通过295组水槽实测资料详尽的验证,证明本文结果与实测资料是一致的.

动床沙粒阻力计算的研究

沙粒阻力的计算是泥沙运动力学的重要问题,以往的研究大多是将沙粒阻力与床沙特征粒径联系在一起。泥沙在起动时其阻力即为沙粒阻力,因而可以利用泥沙的起动阻力来研究沙粒阻力的计算问题,这也是一种较为直接的方法。利用泥沙起动的Shields曲线与明渠阻力特性之间的相似性,结合实测泥沙起动资料给出了沙粒阻力的计算公式。该公式表示的沙粒阻力系数仅是能坡的函数,从而避免了采用相对水深时床沙代表粒径选择的困难。验证结果表明,本文提出的公式在计算精度上要优于现有的其它沙粒阻力的计算公式。

动床沙粒阻力计算的研究

沙粒阻力的计算是泥沙运动力学的重要问题。基于泥沙的起动阻力来研究沙粒阻力的计算,是一种较为直接的方法。利用泥沙起动的Shields曲线与明渠阻力特性之间的相似性,结合实测泥沙起动资料给出了沙粒阻力的计算公式。该公式表示的沙粒阻力系数仅是能坡的函数,从而避免了采用相对水深时床沙代表粒径选择的困难。验证结果表明,该公式要优于其他沙粒阻力的计算公式。

平整输沙床面水流阻力研究

水流阻力对于研究水流结构、推移质运动和输沙率等问题具有重要意义。影响水流阻力的因素有床面泥沙级配、水流条件、床面结构和推移质输沙率等,综合考虑床面泥沙条件、水流条件和推移质输移情况,将平整非均匀床面的水流阻力划分为沙粒阻力和输沙阻力。基于床面粗化过程中推移质输沙率的变化规律,将床面表层粗化程度系数表示为相对输沙率的函数,结合粗化完成床面和均匀床面的阻力公式,建立了包含床面结构参数的床面沙粒阻力公式。基于滚动和跃移推移质运动特性的差异,分析了滚动推移质在床面上的受力,得到了水流搬运滚动推移质消耗的能量,并与bagnold建立的计算公式进行对比,结合不同水流强度下滚动和跃移推移质的占比,建立了输沙阻力公式,由实测粗化床面资料确定了床面表层粗化程度系数,最终建立了适用于平整非均匀输沙床面的水流阻力计算公式。经实测资料验证并与其他学者的阻力计算公式进行分析对比,公式的均方根相对误差(RMSRE)仅为0.094,比其他学者阻力计算公式的相对误差值更小,表明该阻力计算公式具有更高的计算精度。

冲积河床的河床阻力

本文利用５２０组水槽实验资料对修正的ＥｎｇｅｌｕｎｄＦｒｅｄｓｏｅ（１９８２）床面阻力公式进行了检验，该公式虽然反映了阻力变化的趋势，但公式的总体精度有待进一步提高．作者通过分析影响床面阻力的水沙因子，利用泥沙实验数据建立了新的床面阻力公式，并利用第一作者收集整理的国内外２２６１组水槽实验资料和５９２组河渠观测资料进行了检验，检验结果表明该公式的精度令人满意．

沙垄阻力的理论分析与试验研究

本文将沙垄上的水流划分为三个区域,即迎水面边界层区、迎水面势流区及背水区。在此基础上通过边界层理论的分析,给出了沙粒阻力系数、形状阻力系数及平均流速的计算公式,并用作者及其它几家试验资料进行了验证,结果符合较好。

砂卵石河流粗化完成后细沙补给对河床阻力的影响

结合Venditti关于细沙补给对河床活动性影响的分析,引用修正后的Einstein-Barbarossa方法对河床阻力进行划分,探讨了细沙补给对砂卵石河流冲刷粗化完成后河床阻力变化的影响。研究结果表明:在一定量细沙补给的条件下,沙粒阻力与床面阻力的比值先减小后增大,形状阻力与床面阻力的比值先增大后减小;水流克服表面阻力损失的能量随沙粒阻力减小而减少,进一步导致水流损失的机械能减小,河床上大颗粒泥沙获得的能量增大进而导致其活动性增强;河床上活动的泥沙颗粒与裸露大颗粒泥沙之间不断接触碰撞形成局部能量交换,裸露大颗粒泥沙通过水流方向的动量交换所产生的颗粒剪应力增大,这可能也是河床上大颗粒泥沙活动性增强的一个原因。

河床阻力研究综述

总结归纳了国内外沙粒阻力及沙波阻力计算方面取得的主要成果,认为计算沙粒阻力的关键在于沙粒当量粗糙度ks1的选取,目前在ks1的选取上主要有4种代表性观点,而沙波阻力主要有基于沙波几何形态与基于水流泥沙条件两类计算方法。同时,通过分析现有公式存在的不足,结合河床微观形态具有自相似性的特点,提出可将分形维数引入阻力计算公式中,以更加全面直观地反映粗糙形态对河床阻力的影响。

黄河河口动床阻力分析与计算

对不同形式的阻力公式进行了分析总结,并利用M ann ing-Strickler综合阻力公式及E inste in H A单元阻力公式对黄河河口区阻力进行了求算。结果表明:将阻力分解为沙粒阻力和沙波阻力后合成计算,求得的黄河河口动床阻力比较符合实际。

床面总阻力系数的研究及应用

为验证考虑沙波阻力后能否有效提高水流挟沙力公式的计算精度,本文归纳了常用的床面总阻力系数的计算方法,提出了更为简洁的总阻力系数公式,并将该公式应用于一般形式的水流挟沙力公式,采用近岸实测数据进行验证分析。

含沙波明渠水流摩阻流速模型研究

当河流中存在沙波时,工程上常采用爱因斯坦的水力半径切割法求解河床阻力,该方法中将水力半径划分为平整床面对应的水力半径R'b和沙波存在时额外增加的水力半径Rb″。不同学者在利用对数公式求解平整床面摩阻流速时,床面粗糙度ks的取值不同,本文利用348组实测平整床面数据对ks进行率定,率定结果表明ks可用中值粒径d50代替。由于紊流对数流速公式只适用于紊流粗糙区,为求解紊流过渡区内流速,爱因斯坦在公式中加入修正系数χ,本文通过分析经典的尼古拉兹管流试验数据得到了χ的统一表达式。此外,由于Rb″是由床面不平整而产生的,通过分析实测数据,找出了静平整床面以及动平整床面所处的区域,并且求出其表达式,解决了爱因斯坦原始文献中求解Rb″时不能剔除动平整床面的难题,最后,在实测数据的基础之上,得到了Rb″的统一表达式。通过与935组实验数据和40组野外实测数据比较,发现本文摩阻流速模型的计算值与实测摩阻流速值吻合度较好。

受泥石流入汇影响主河床冲刷粗化稳定试验研究

受泥石流入汇影响 ,主河床随不同河段级配常呈显著差别。特设计了 1 0组床沙分段组成的粗化模式进行试验 ,认为清水冲刷只有在该段上游没有泥沙起动输移至研究区域时 ,才是严格意义上的清水冲刷粗化 ,否则应研究上游区段冲刷输移量及其沿程沉积量和对下游区域的影响程度。此外 ,还研究了受分段影响区域的初始和粗化稳定后床面高度统计量变化幅度以及稳定后沙粒阻力的表示方法 ,得出了利用床面高度变化统计量均方差σ比用床面糙度尺寸Ks选取的代表粒径更能体现综合糙率曼宁系数n值。