粗化床面上細顆粒推移質運動規(guī)律研究.pdf

1、推移質運動的隨機性一直是泥沙研究的難點和重點，這種運動的隨機性是由于顆粒受力的不確定性導致的，顆粒受力不確定性的一個主要原因是粗化床面結構的不確定性和復雜性。天然河道，尤其是沙卵石河床的粗化層往往存在小型的聚集體，這是非均勻沙床面在水流沖刷作用下的一種非常特殊的自組織現(xiàn)象。一方面其穩(wěn)定性遠遠大于單顆粒的大卵石，以致傳統(tǒng)認識上的粗顆粒的暴露作用被顯著的削弱；另一方面，能蔭蔽細顆粒的運動，使河床相對穩(wěn)定而且抗沖刷能力增強，然而在聚集體之間存

2、在間隙，容易形成高速通道來加劇中細顆粒的淘刷，因而它們與推移質的輸移存在著密切的關系。為了探究粗化床面與推移質輸移的相關關系，可以利用室內可控水槽實驗，運用數(shù)字圖像技術（DIPT）定量描述粗化床面上的細顆粒推移質的運動，并分析其相關機理。
　　本文依據(jù)拉格朗日原理，借助室內水槽實驗獲取的實驗過程視頻，運用數(shù)字圖像技術（DIPT）追蹤3mm有色細顆粒推移質的運動過程，獲取100顆有色顆粒在5分鐘內的運動要素（位移、速度、角度），運用

3、統(tǒng)計學原理分析，從單顆粒運動規(guī)律出發(fā)獲取泥沙顆粒運動過程參數(shù)（顆粒運動的速度 up、單步躍移距離 Ls、單步躍移時間Ts、單步躍移等待時間Tw）的統(tǒng)計學特征。結果表明：⑴寬級配沙卵石河床在水流沖刷下容易產(chǎn)生微觀形態(tài)聚集體，遍布整個粗化床面；⑵粗化床面聚集體對細顆粒推移質運動規(guī)律存在重要的影響作用，中小顆粒運動同時存在聚集體的屏蔽和其間隙的加速，進而會影響混合沙各尺寸輸沙率；⑶泥沙顆粒運動過程中具有明顯的間歇性；⑷不同的時間尺度內泥沙顆粒