沖積河流水流泥沙運(yùn)動基本規(guī)律的研究.pdf

1、該文利用大量的實(shí)測輸沙資料,對水流泥沙運(yùn)動規(guī)律進(jìn)行了系統(tǒng)的總結(jié)和研究,初步得到了一系列既有理論基礎(chǔ)又有適用價(jià)值的理論和方法,其主要的研究內(nèi)容及所得到的結(jié)論有以下幾個方面:1.建立了泥沙運(yùn)動數(shù)據(jù)庫.該數(shù)據(jù)庫包含9112組實(shí)驗(yàn)室水槽資料和6013組天然河道資料,與前人所編的泥沙運(yùn)動數(shù)據(jù)庫相比,資料的數(shù)目大大增加.2.探討了與泥沙運(yùn)動有關(guān)的五個基本問題.分別為:一是根據(jù)床沙質(zhì)與沖瀉質(zhì)的定義,建立了床沙質(zhì)與沖瀉質(zhì)臨界粒徑劃分的新方法;二是在對泥

2、沙起動條件討論的基礎(chǔ)上,建立了泥沙起動的無因次臨界單位水流功率,進(jìn)一步完善了泥沙起動的有關(guān)理論;三是對泥沙的運(yùn)動狀態(tài)劃分的問題進(jìn)行了討論,利用大量的實(shí)測資料比較得到:不同泥沙運(yùn)動狀態(tài)下輸沙強(qiáng)度與水流強(qiáng)度的關(guān)系并無明顯不同,即不同泥沙運(yùn)動狀態(tài)下輸沙規(guī)律是相同的;四是由理論上推導(dǎo)得到了挾沙水流流速分布變k模式與Coleman模式之間的關(guān)系,同時(shí)對挾沙水流流速分布的變k模式進(jìn)行了進(jìn)一步研究,認(rèn)為k值在垂線上是變化的,從而將變k模式的使用范圍擴(kuò)

3、大到近底層;五是在考慮泥沙顆粒碰撞擴(kuò)散的基礎(chǔ)上,推導(dǎo)了泥沙濃度沿垂線的分布規(guī)律.3.研究了泥沙輸移強(qiáng)度的計(jì)算問題.泥沙輸沙公式的精度關(guān)鍵取決于水流強(qiáng)度指標(biāo)的選取,在對現(xiàn)有水流強(qiáng)度指標(biāo)總結(jié)的基礎(chǔ)上,得到了一個能概括現(xiàn)有切應(yīng)力、平均流速、功率等指標(biāo)的統(tǒng)一的水流強(qiáng)度指標(biāo)形式,并對現(xiàn)有各種水流強(qiáng)度指標(biāo)與輸沙強(qiáng)度的關(guān)系進(jìn)行了對比,在此基礎(chǔ)上建立了一般形式的泥沙輸移強(qiáng)度計(jì)算公式,該公式可概括現(xiàn)有的各種泥沙輸移強(qiáng)度計(jì)算公式,同時(shí)利用大量的實(shí)測資料對此

4、一般形式的泥沙輸移強(qiáng)度計(jì)算公式進(jìn)行了率定及驗(yàn)證.利用超過5000組資料,比較了包含該文公式在內(nèi)的31種輸沙強(qiáng)度計(jì)算公式在計(jì)算天然均勻沙時(shí)的精度,結(jié)果認(rèn)為該文公式、Karim-Kennedy、Engelund-Hansen、Ackers-White、Brownlie、Peterson-Peterson、Basson、Yang、王士強(qiáng)等公式是幾個值得推薦的輸沙公式.4.研究了動床床面阻力問題.該文采用兩種方法研究了動床阻力問題.一是從不同的

5、床面阻力單元出發(fā),利用泥沙起動與定床阻力之間的相似性研究了靜平整床面的阻力,建立了靜平整床面阻力與能坡之間的關(guān)系式,并將此式用于沙粒阻力的計(jì)算.從挾沙水流的平均能量方程出發(fā),得到了推移質(zhì)附加阻力的計(jì)算公式及懸移質(zhì)附加阻力計(jì)算公式,并對挾沙水流的阻力進(jìn)行了討論.在引入沙波阻力的有關(guān)計(jì)算公式后,即可將以上幾種阻力單元疊加計(jì)算河流總阻力.二是直接研究河床總阻力,類比Engelund的方法,建立了總水流功率與沙粒水流功率的關(guān)系.利用近10000