Incipient Motion of Bed Load Sediment and Its Application in the Three Gorges Hydro Project

A formula for the calculation of critical shear stress of non-uniform sediment was developed by on river bed has been established while considering the relative degree expose of grains.The values of the Coeffi- cients in the formula have been obtained.The formula has been verified with prototype observation data, flumes data of both nature and lightweight sand.The computed results fully reflect the characteristics of thresh- old motion of non-uniform sediment.The result have been used in some physical mo...

典型非均匀推移质输沙率公式适用性比较

基于等中值粒径的“单、双峰型级配”推移质输沙试验以及“驼峰”输沙率试验数据,选择Einstein、吴伟明、Wilcock和吴保生等4种典型非均匀推移质输沙率公式计算“单、双峰型级配”推移质输沙率,将两种级配的输沙率比值及曲线形态与试验成果对比分析。结果表明:吴伟明公式在反映“单、双峰型级配”推移质输沙差异上表现最好,这4种公式均无法反映“驼峰”输沙率现象。基于多参数考虑的Patel公式较这4种公式能更好地反映上述两种现象。充分考虑床沙级配对分组沙起动切应力和输沙有效Shields数的影响,是提高非均匀推移质输沙率公式精度和适用性的关键。

无黏性非均匀沙的参数自适配起动切应力计算方法

非均匀沙起动条件的确定是研究非均匀沙输移的关键。工程实际应用中有修正法和等效粒径法两种,两种方法中含有的参数率定需要已知分组沙起动切应力测定值,且取值依赖率定数据集。基于两种方法在理论上计算的分组沙起动切应力相等思想,结合吴伟明提出的修正法与王涛提出的等效粒径方法,将两种方法中含有的率定参数作为自适配参数,通过函数拟合确定,拟合适配过程不依赖分组沙起动切应力数值。实践检验表明,通过自适配确定参数可以提高泥沙起动切应力计算方法的适用范围,精度更高。成果可以为非均匀沙起动条件计算提供新思路。

引黄滴灌不同含沙率对灌水器堵塞影响和试验研究

灌水器堵塞是影响黄河水滴灌灌水质量的关键因素。对8种不同灌水器与1‰(1 kg/t)、2‰(2 kg/t)、4‰(4 kg/t)3种含沙率进行模拟试验,重点研究了引黄滴灌不同类型滴灌灌水器的流量变化规律和堵塞效应。试验结果表明:灌水器的流量衰减率随着灌水历时的增加而增大,灌水300 h后衰减率整体达到43%~72%;流量衰减率随着含沙率的增加而增大,低泥沙含量时(1‰),75%的灌水器呈现中度堵塞情况,高泥沙含量时(4‰),100%的灌水器呈现重度堵塞。灌水器N-1.6与N-2.0B在3种不同含沙率下的灌水均匀度均达到80%以上,可以满足作物的灌溉需求。灌水器的流量衰减与灌水器的流道长度呈正相关,随着流道长度的增加,灌水器抗堵塞性能降低,流量衰减率增大。流道内沉积泥沙的中值粒径与灌水器设计流速呈负相关,随着设计流速的增加而减小。灌水器流道内0~30μm粒径的沉积泥沙体积比随含沙率的增加而不断降低。研究成果可为解决引黄滴灌灌水器堵塞问题提供参考。

粗细化过程中的非均匀沙起动流速

本文对处于淤交替 (粗化细化 )过程下的宽级配非均匀沙起动特点进行了分析 ,文中首先探讨了均匀沙起动流速的表达方式 ,然后引入非均匀沙暴露高度和泥沙粒径的关系和研究成果 ,导出了宽级配非均匀沙分级起动流速的计算公式 ,通过实验资料检验符合良好。

泥沙起动临界切应力研究

泥沙起动是河流动力学基础理论中最基本的问题之一.从非均匀沙起动的特点出发,研究了泥沙颗粒起动的内在机理及水力、泥沙因素在泥沙起动中的作用.通过对瞬时作用流速及起动标准、泥沙颗粒在床面的相对暴露度、附加质量力等问题的分析及其表达式的引入,使泥沙起动在理论上进一步完善.采用泥沙颗粒沿床面滚动的模式,推得了非均匀沙起动临界无因次切应力公式.该公式包含了与水流脉动及泥沙颗粒相对暴露度相关的系数.对公式中的系数进行了理论分析,并采用实测资料进行了检验,证明了公式的合理性.

强潮河口围海工程对水动力环境的影响

针对强潮河口边界地形复杂、岛屿众多、悬沙分布在口门以上、河段存在高含沙量浑浊带以及底沙级配分布宽的特点,给出了贴体正交曲线坐标系下非均匀悬沙、底沙数学模型的基本方程、初始条件、边界条件及动边界处理技术,对计算中经常遇到的几个关键问题提出了解决方法。计算的18个潮位站潮位过程与原型吻合良好,8个断面的46条垂线同步流速、流向过程计算值与实测值吻合较好。在此基础上,探讨了多连通域复杂边界条件下非均匀不平衡悬沙与底沙的长时期的底床变形模拟问题。以瓯江口温州浅滩围海工程为例,应用二维潮流泥沙数学模型,研究了强潮河口围海工程对水动力环境的影响问题,包括该工程引起的潮量变化、各水道流速变化及长时期的底床变形。

斜坡上非均匀沙起动条件初探

在经典力学的基础上 ,以某一概率作为定量起动标准。考虑到床面颗粒的相互隐暴影响 ,引入了等效粒径来研究泥沙的起动条件。推导了斜面上非均匀沙的起动条件。计算得到了泥沙起动时临界无量纲切应力参数。采用实测资料对文中所得结论进行了验证 。

粗细泥沙挟沙能力研究

文中导出了均匀沙、非均匀粗细泥沙平衡和不平衡状态下的挟沙能力公式 ,反映出含沙量、来沙量、级配和粘性对挟沙能力的影响。

海啸波作用下泥沙运动——Ⅱ.床沙组成变化分析

在波浪水槽实验的基础上,对海啸波作用下的床沙组成变化规律开展研究。实验采用1/10～1/20的组合坡度,选取N波作为入射波。实验对波高进行采集,对波浪的上爬、回落和水跃过程进行拍摄记录,对每个波作用后的地形进行测量,并对初始和最终的床面顶层泥沙进行采样筛分。实验结果表明,N波作用下泥沙在离岸区水跃发生区域堆积,淤积沙坝泥沙粒径呈粗化趋势。同时采用规则波和非规则波进行对比,波浪作用后形成岸滩也为沙坝剖面,淤积沙坝泥沙粒径呈细化趋势,结果均遵循elikogˇlu提出的泥沙运动的基本规律,细颗粒泥沙会在强烈的紊动作用下从床面中被筛选出来,并被搬运到低紊动地区,此过程造成了剧烈紊动区泥沙的粗化。

非均匀沙起动规律研究

从非均匀沙受力分析出发 ,将非均匀泥沙起动所受到的附加作用力分为两部分。用滚动平衡方程式建立了能反映非均匀沙不均匀性的起动流速公式。利用天然河流实测资料和水槽实验资料率定计算公式中的系数 ,并用其它天然河流和水槽资料进行了验证。结果表明 。

坡面非均匀沙起动规律研究

文章根据细颗粒泥沙起动特点 ,在坡面泥沙受力分析中 ,考虑了粘着力的作用 ,采用目前国内普遍使用的暴露度概念来反映非均匀沙的荫暴作用 ,将统计方法得到的暴露度引用到泥沙的起动公式中。采用滚动模式建立了坡面粘性非均匀泥沙的起动公式 ,并用试验资料进行了验证。通过试验资料验证的结果表明 ,在坡面粘性泥沙的起动中 ,考虑暴露度和粘性是合理的。

非均匀风沙起动规律研究

文章将非均匀沙水流起动研究方法中采用的暴露度的概念引入到天然风沙起动的研究中,对暴露度的统计规律进行了分析。利用风沙颗粒起动时力矩平衡的条件,建立了天然风沙起动公式,用风洞试验资料进行了验证。计算结果表明,在非均匀沙起动粒径与平均粒径相当的条件下,混合沙的起动风速较小的结论,与实际情况相符。说明在天然风沙起动研究中采用暴露度来反映风沙不均匀性对起动的影响是合理的。

斜坡上非均匀沙分组起动流速

在经典力学的基础上,以某一概率为定量标准,根据斜坡上泥沙的受力状态,采用滚动模式进行理论推导,考虑了作用流速和颗粒位置的随机性、非均匀沙不同粒径之间的相互作用及不同倾角的影响,推导了斜坡上非均匀沙分组起动流速公式,通过实测资料验证表明,计算值与实测值符合较好.

近底水流结构对非均匀沙起动影响的研究

通过考察水流结构的改变 ,研究了非均匀沙的起动。由于非均匀泥沙的存在 ,影响水流近底结构 ,改变底部水流对泥沙颗粒的作用。基于泥沙颗粒只在小范围对水流结构有影响的假定 ,推导了以粒径为参变量的水流流速公式。并以该流速公式为基础 ,按照颗粒极限平衡的受力得出了非均匀沙的起动公式。经过用实验资料的验证 ,公式在大部分粒径范围内与实际值比较吻合。

非均匀悬移质输沙过程概化模型

对非均匀悬移质输沙过程进行了系统描述,建立了非均匀悬移质输沙的概化模型。讨论了概化模型的两种理想过程的解,基于实测数据对解式进行了验证,结果表明概化模型是合理的。指出了一类挟沙能力计算公式存在的问题,总结了非均匀沙实际输沙过程的一般规律。要揭示非均匀悬移质输沙机理,不仅要准确计算均匀沙平衡输沙的挟沙能力,而且应探求浑水中不同粒径泥沙自身的运动特性和颗粒间的相互影响。

唐家山堰塞湖下游河床泥沙起动流速研究

对均匀沙在陡坡上的起动机理作了分析。利用几何关系对均匀沙的暴露度概率密度函数进行修正,修正后的概率密度函数随着相对暴露度的变化而变化,并且有实验数据的间接支持。运用概率论与力学相结合的方法,以相对暴露度为基础,导出了泥沙颗粒力臂的数学期望,进而导出了考虑均匀沙隐暴效应的起动概率表达式。在起动概率的基础上建立了陡坡上均匀沙的起动流速公式。通过已有的陡坡均匀沙起动流速试验数据,确定了计算公式的参数。野外资料表明所得公式同时也适用缓坡的起动流速。分析表明:随着冲刷的进行,唐家山堰塞湖下游河床坡度变缓,泥沙起动流速变大。从而抑制河床的变形。

非均匀悬移质恢复饱和系数的探讨

作者利用概率论的方法,分析了分组沙的恢复饱和系数与混合沙的平均恢复饱和系数之间的关系,得出了分组沙的恢复饱和系数与混合沙的平均沉速成正比,与该粒径组泥沙的沉速成反比的初步结论。文中给出了一个计算分组沙恢复饱和系数的半理论半经验关系式,并与现有研究成果进行了对比。

非均匀沙水流挟沙力公式的初步研究

本文以“制紊假说”为理论基础 ,从能量平衡出发 ,考虑了浑水相对粘滞性、上游来水来沙条件及床沙级配等因素对水流挟沙力的不同影响 ,建立新的非均匀沙分组水流挟沙力公式。收集天然河道实测水文资料 ,对公式中的系数进行率定 ,并验证所建立的公式。结果表明 ,使用本文建立的非均匀沙水流挟沙力计算公式 ,能计算一般含沙量及高含沙水流的挟沙能力 。

泥沙颗粒形状对非均匀沙起动条件的影响

根据非均匀沙颗粒的不均匀性,引入颗粒形状系数,通过分析泥沙颗粒形状系数和相对暴露度的影响,建立了等效粒径表达式;并通过泥沙起动受力分析,推导得到泥沙起动临界条件表达式。实测资料验证表明,计算值与实测值符合较好。