Incipient Velocity of Non-uniform Sediment in Sloping River Bends

A model for incipient movement of sediment in rolling pattern was established. In this model, the starting of sediment particles under low transport rate, the exposure degree of sediment, the lateral slope of water surface and the effect of transverse circulating current induced by the hydraulic structure of bend flow were fully considered. A theoretical formula for the incipient velocity of non-cohesive and non-uniform sediment in sloping river bends was developed. The results from the theoretical formula compared well with the experimental data.

An Investigation of Stochastic Nature of Bed Load Motion in Chuanjiang River

Bed Load Motion and its transport rate is one of the basic issues in river dynamics.In this paper, the authors discussed the stochastic nature of bed load motion in Chuanjiang River in details.Chungjiang lies in the upstream reach of Yangtze River.Its stochastic nature is shown in the following four aspects.Firstly, even though all the conditions are the same,due to the fluctuation of the flow,the bed load discharge and the location and width of sediment transport belts are different.Secondly,during the ...

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。

恒定流作用下珊瑚砂输运特性试验研究

【目的】针对现有对珊瑚砂起动和输运研究的不足,基于室内水槽试验,研究了恒定流作用下珊瑚砂的起动规律和输运特性。【方法】利用电子显微镜对珊瑚砂颗粒进行观测,确定了珊瑚砂中轴长度与筛分粒径之间的关系;利用现代化测量技术测得了珊瑚砂起动流速和输沙率。【结果】与经典的石英砂起动流速及输沙率计算公式进行了比较分析,并修正了经验公式,使其适用于珊瑚砂起动流速的计算。【结论】由于珊瑚砂的形状极不规则,相比筛分粒径相同的石英砂,珊瑚砂的起动流速更小,珊瑚砂单宽推移质输沙率随水深的增加而显著减小。研究成果丰富了泥沙输运理论。

非均匀沙的运动机理及输沙率计算方法的研究

本文较为系统地研究了非均匀沙运动机理及输沙率的计算方法，在建立泥沙运动交换模式的基础上，指出现有非均匀泥沙起动流速公式存在的不足并对此作了修正，然后分别讨论了推移质分组输沙率、悬移质分组挟沙力和全沙输沙率的计算方法，得到的有关公式均用实测资料作了验证计算。结果表明它们是合理、可靠的，可在理论研究和生产实践中参考应用。

风沙运动规律的初步研究

首先回顾了风沙运动规律研究的发展过程，然后从风沙运动的特点出发，论证了冲击起动条件与流体起动条件在力学表达方式上的统一性，进而建立了风沙输沙率公式。与其它风沙输沙率公式相比，本文推导的公式较好地反映了风沙起动至输移的运动规律：即风沙颗粒从弱动至强动的变化规律。公式在理论上更为完善，与实测资料的验证也表明其具有较高的精度。

北江清远至河口段推移质选沙研究

采用理论分析、变坡水槽试验与实体模型试验相结合的研究方法,针对北江清远至河口河段推移质泥沙特性及运动特性,作了泥沙起动及输移的水槽试验。根据起动试验结果,得出了反映颗粒的隐蔽和暴露作用的隐暴系数表达式;根据输移试验,并通过与其它公式进行比较,得到适应于该河段的推移质输沙率公式。同时,实体模型试验采取选沙方案后,试验成果与实际相符合。

清水作用下全动床复式河槽泥沙输移特性及其模拟

推移质运动是河流动力学的基本问题之一,通过水槽试验探讨了清水作用下全动床复式河槽泥沙的输移特性,并通过理论分析提出了该类河道的推移质输沙率的计算方法。试验表明:在清水作用下全动床复式河槽推移质输沙率先随时间单调递增,而后随时间单调递减;推移质中值粒径先随时间大幅度增大,后随着时间的增加中值粒径增大的幅度减小,最终将趋于初始床沙中值粒径。根据推移质输沙率的变化特性,运用仙农熵的概念与理论,通过最大熵原理和变分法推导了河道粗化过程中的推移质输沙率公式,并对该公式参数的敏感性进行了分析。计算结果表明,该公式可以模拟全动床复式河槽河道粗化过程中的输沙率随时间的变化特性。

泥沙起动概率概念及其计算方法

泥沙起动是推移质输沙研究的基础,确定性和随机性研究是其常用的研究方法,二者各有优势和不足。Einstein是泥沙起动随机性理论的重要开创者,由于泥沙起动概率概念较为抽象以及其数据获取较为困难,后续研究者往往批判继承其理论体系,甚至造成部分误解。本文详细回顾了泥沙起动概率模型的发展历程,重新解读了泥沙起动概率这一抽象概念,并提出了一种获取泥沙起动概率数据的计算方法。研究表明,Einstein泥沙起动概率模型与本文搜集资料计算所得的泥沙起动概率数据吻合良好。文末对部分研究者认为Einstein起动概率模型存在的三大缺陷进行了回应,并讨论修正了Einstein落淤率模型,认为基于该模型的推移质输沙率公式的适用性更强。

北江清远河段推移质运动规律初步研究

采用理论分析、变坡水槽试验与实体模型试验相结合的研究方法,针对北江清远河段推移质泥沙特性及运动特性,进行了泥沙起动及输移的水槽试验,并对泥沙的起动与输移规律进行了初步研究。根据起动试验结果,得出了反映颗粒隐蔽和暴露作用的隐暴系数表达式;根据输移试验结果分析了推移质输沙率的特性,并通过与其它公式进行比较,得到适应于该河段的推移质输沙率公式。

基于泥沙状态概率的推移质输沙率公式

在Einstein床沙和推移质泥沙交换分析的基础上,考虑泥沙起悬对泥沙交换过程的影响,改进前人对泥沙交换现象的处理方法,得到了新的泥沙状态概率计算式;基于床面泥沙相对暴露度概念,计入床面泥沙随机分布特性,采用滚动模型,得到了泥沙起动概率;比对分析各家推移质泥沙运动速度公式,选择了更为合理的推移质运动速度计算方法,得到了新的无黏性均匀推移质泥沙输沙率公式。实测资料验证表明,该公式不仅与Meyer-Peter的实验资料符合良好,且对于低强度输沙情况,也具有较高的计算精度。

一种随机性的推移质输沙率公式研究

基于颗粒受力平衡推导了推移质起动条件,根据近壁水流应力分布特性,提出了水流有效切应力区的概念,结合推移质在平衡输沙情况下的运动规律,得到了理论更为完善的随机性推移质输沙率公式,并对公式进行了起动条件敏感性分析,发现低水流强度下的输沙率计算对起动条件较为敏感,因而合适的推移质起动强度是控制输沙率计算精度的关键。利用经典推移质输沙率实测数据及野外实测资料对公式进行了检验,结果表明,该公式与实测数据吻合良好,验证了公式的合理性和适用性。

基于泥沙随机交换过程及不同推移形式的推移质输沙公式

针对推移质输沙率公式难以兼顾高、低输沙强度计算的不足,提出结构上考虑推移质泥沙滑移及跃移特征的输沙率计算公式.基于无后效Markov随机理论,通过改进泥沙状态转化概率矩阵,优化了泥沙随机交换过程的描述.综合考虑床面遮蔽、水流脉动特征及床面泥沙运动特征的影响,从理论受力分析及概率统计角度,确定了床面推移质泥沙数量.通过引入推移质泥沙滑动、跃移平均运动速度,建立基于泥沙随机交换过程及不同推移形式的推移质输沙公式.最终计算结果与不同输沙强度下的试验及现场实测结果吻合较好,表明公式能兼顾高、低推移质输沙强度的计算,可应用于工程分析.

斜坡上的推移质输沙率公式

为了获得理论更全面、应用范围更广的推移质输沙率公式,基于数理统计方法及力学分析方法,借鉴Engelund推移质输沙率模型,研究了斜坡上推移质输沙率问题。在分析斜坡上泥沙颗粒受力的基础上,考虑了水流近底作用流速的随机性及床面上泥沙颗粒分布的随机性,推导出了斜坡上泥沙起动概率;探讨改进了单位床面上泥沙颗粒数和推移质运动速度的计算式,得到了文中推移质输沙率公式。采用不同坡度的实测资料进行验证,并与其他经典公式计较,结果表明,在不同坡度的情况下文中公式都有较好的适用性,且精度较高。