无粘性均匀沙的起动条件与起动标准

根据现有成果 ,直接导出了起动切应力、起动流速与起动概率之间的关系。利用这些关系 ,计算了国内外数十种无粘性沙起动条件所对应的起动概率。

非均匀沙起动标准的比较研究

本文介绍了泥沙起动的多种判断标准。文中指出，定性标准不宜作为非均匀沙的分级起动标准。对推移质输沙率标准和取样标准的比较研究结果表明，ＰＫＭ标准要求的输沙率偏低，就试验的实际起动粒径而言，ＡＷ标准要求的输沙率比ＨＨ标准要求的输沙率低。

均匀沙起动标准的探讨

首先根据前人研究成果,对描述泥沙起动状态的3类参数(即泥沙运动强度参数、水流运动强度参数和起动概率)进行了分析,指出起动概率是最基本的参数,其他参数可通过起动概率求得,而无因次输沙率是最实用的参数。分析得出对均匀沙以起动概率p=0.022 75作为起动标准是合适的,相应的无因次起动输沙率Φc=5.35×10-4,与以往的研究成果对比可知,该起动标准有一定精度。

泥沙起动判别标准探讨

分析了现有起动标准的不足之处。在制定起动标准时,不但要考虑水流条件,还必须考虑泥沙颗粒在床面的相对位置。对同一粒径的泥沙颗粒,其起动条件不是一个常量,而是位于一个区间,它随颗粒在床面的相对暴露度而变化。根据力学原理,推导了泥沙颗粒起动时的临界无量纲切应力公式,并对其系数取值进行了理论计算。计算结果表明,对同一粒径、在同一起动状态下,泥沙颗粒的起动临界条件并非一个常量。并从理论上分析得到了临界值的范围,对个别及少量起动,其无量纲临界切应力为0 021～0 042及0 041～0 062。

粗化床面发展过程中非均匀沙起动试验研究

非均匀沙在水流作用下会形成表层粒径大于底层的床面粗化现象,同时表层粗颗粒还会形成聚集结构体。已有非均匀沙起动研究仅考虑粒径差异,对多颗粒组成的粗化结构体及其影响问题考虑不足。在水槽中开展了非均匀沙床面粗化发展过程试验,分析了粗化床面条件下的起动条件及起动判别标准。结果表明,粗化床面发展可分为中粗颗粒出露、中颗粒结构体形成、粗颗粒结构体形成等3个阶段,粗化结构体对泥沙颗粒的起动和输移造成较大影响。粗化床面条件下非均匀沙起动临界希尔兹参数为0.015 5~0.023 5,小于均匀沙床面。USACE输沙率标准不适用于非均匀沙粗化床面,而Parker标准与韩其为标准均可在一定程度上反映非均匀沙粗化对泥沙起动的影响,其中韩其为标准与实测值更接近。

减速流条件下床面泥沙起动试验研究

减速流在工程上称为壅水,为非均匀流的一种流态形式。减速流下的床面泥沙起动研究成果,在水利工程中有着重要的应用价值。通过该条件下的河道开展概化水槽试验,结合天然实测资料以及4家经典的起动流速公式对比分析,结果表明4家经典公式均较适用于水槽试验中的减速流条件,只是在起动粒径的选择上略有差异。根据水槽试验的成果得出选取取样标准为床面泥沙起动标准具有较好的精确性,选取d95作为起动的代表粒径;并验证了减速流条件下泥沙起动大体满足希尔兹曲线;通过功率起动公式的验证,得到无量纲起动功率为0.019 1,可以将其作为床面泥沙起动的标准。

均匀无黏性单颗粒泥沙起动切应力的探讨

为了进一步揭示泥沙起动切应力的变化规律,引出隐蔽角的概念。结合前人提出的暴露角概念,考虑了泥沙颗粒与其上、下游支撑颗粒的相对位置对泥沙颗粒起动的影响,推导出新的泥沙起动无因次起动切应力公式;得出了无因次临界起动切应力随泥沙颗粒位置及起动标准的变化关系,重新确定了泥沙颗粒起动最难和最易时的位置关系,计算出了单颗粒泥沙在弱动、中动及普动标准下的起动切应力变化范围分别为1. 16×10^-4~0. 039 4、1. 69×10^-4~0. 057 8及2. 58×10^-4~0. 088 1。与其他学者的研究成果相比,得到的成果涵盖了大部分学者的取值范围。

有压洞内泥沙起动试验研究

为研究有压洞内泥沙起动规律,对14组不同粒径泥沙颗粒进行有压洞内泥沙起动试验,得到其对应的泥沙起动断面平均流速,与一般情况下泥沙起动流速对比发现相同粒径泥沙颗粒在有压条件下较普通明渠容易起动。将推导得到有压洞内泥沙起动断面平均流速公式与其他公式进行比较,发现所构建公式的计算值与实测值吻合较好,可见利用该公式计算有压洞内泥沙颗粒起动流速较为合适。

非均匀沙起动的有关问题

本文对非均匀沙起动的有关问题进行了分析和研究.首先分析了非均匀沙的起动机理，指出非均匀沙起动研究应该考虑向暴作用，并有必要考虑脉动作用力的影响。通过对各种泥沙起动标准的分析，推荐了联系推移质取样分析或推移质输沙率的定量标准。最后，针对目前研究之不足，试述了非均匀沙起动研究的努力方向。

无粘性泥沙颗粒起动流速公式探讨

文章从无粘性泥沙颗粒起动的特点出发,在颗粒粒径相差不大的基础上,参考前人的泥沙起动临界状态的定性标准,用泥沙颗粒的最大和最小起动流速来定义泥沙的起动标准,用角度表征泥沙颗粒在床面的绝对暴露度,采用经典力学与数学分析相结合的方法,采用指数型垂线分布流速,得到了粗颗粒散体泥沙颗粒的最大和最小起动流速的公式。