黏性原状土起动流速试验研究

针对黏性原状土难以被水流起动、冲刷的特点,设计了专门的封闭矩形管道,使水流的平均流速完全满足黏性原状土起动、冲刷的要求。在水槽满足起动冲刷要求的前提下,采用粒子测速系统(PIV)对管道断面流速分布进行了测量,分析论证了管道的阻力规律,并比较了有压管道与开敞水槽试验结果。分析结果认为,在水流流速不是太大时,有压管道的阻力规律符合对数律。在通过试验取得垂线流速分布的情况下,可以利用对数流速分布公式计算摩阻流速,进而计算边界水流切应力,再根据谢才公式,可将起应力换算成相应河道的起动冲刷切应力。

细颗粒原状土起动流速试验研究

为了得到更为客观科学的泥沙基本活动规律,利用有压矩形管进行了细颗粒泥沙起动试验。试验结果表明,管内水压力对细颗粒泥沙的起动有重要影响,水压力越大,管中泥沙起动断面平均流速和起动切应力越大。根据有压矩形管的水流分布特性和水压特点,将矩形管中水流转换为普通明渠水流,转换得到的明渠中泥沙起动垂线平均流速与试验矩形管中泥沙起动断面平均流速基本相同,验证了利用有压矩形管进行细颗粒泥沙起动流速试验的可行性和代表性。在试验矩形管与实际明渠的泥沙起动流速转换过程中,并未考虑不同水柱高度下曼宁糙率系数的变化,这方面还有待进一步研究。

细颗粒黏性原状土的冲刷特性试验研究

基于物理模型试验,根据实测的冲刷率和床面切应力来分析细颗粒黏性原状土的冲刷特性,考虑水压力的大小和临界起动状态的不同对冲刷率源项公式参数的影响。结果表明:在不同的水压力下,粉沙和细沙的冲刷率都与相对剩余切应力成相同的指数关系,中值粒径较小的粉沙的能量指数取0.5,细沙的能量指数取1。以普遍连续起动为起动状态的冲刷系数较以少量起动状态作为起动状态要略大,能量指数要略大。此外,粉沙的冲刷系数为(0.8~9.8)×10^(-2)kg·m^2·s^(-1),细沙的冲刷系数为(0.2~5.5)×10^(-2)kg·m^2·s^(-1),细沙的抗冲性能要略强于粉沙。

长兴岛非均匀粉沙原状土起动流速特性研究

为确定长兴岛非均匀沙起动临界条件,对河流断面设计和岸坡稳定分析提供数据支撑。基于均匀沙起动的基本原理,采用最大起动等效粒径,推导出非均匀沙起动公式的微观构架,利用原状土起动流速试验,以泥沙的少量起动为起动标准,确定了泥沙起动的断面平均起动流速及公式中常量系数。并与已有公式做了比较,分析了差别及产生的原因。