明槽水流的非均勻沙挾沙力研究

1、明槽水流的非均勻沙挾沙力研究(1)    摘要：本文從床沙、推移質(zhì)及懸移質(zhì)互相交換、銜接的物理圖形出發(fā)，在力學(xué)、隨機(jī)及紊動(dòng)擴(kuò)散分析基礎(chǔ)上，提出了顆粒躍移及推移質(zhì)、懸移質(zhì)和全沙統(tǒng)一的新的非均勻沙挾沙力公式.文中公布了新近試驗(yàn)取得的57組非均勻沙挾沙力水槽資料，分析提出了反映混合沙中粗細(xì)顆?；ハ嘤绊懙南禂?shù)的關(guān)系，提出了懸移層與推移層交界面高度及濃度預(yù)報(bào)新的初步關(guān)系.應(yīng)用本文提出的挾沙力系列公式計(jì)算驗(yàn)證了大量天然河流及水槽實(shí)測(cè)分組和總挾沙力資料，計(jì)算與實(shí)際符合較好. 關(guān)鍵詞：非均勻沙 顆粒躍移 懸移質(zhì) 挾沙力 隱蔽暴露影響 1.1顆粒躍移方程床面附近的顆粒躍移

2、是懸移質(zhì)輸沙和沙質(zhì)床面之間過(guò)渡層內(nèi)顆粒的主要運(yùn)動(dòng)形式，是研究沙質(zhì)推移質(zhì)和懸移質(zhì)輸沙率的基礎(chǔ).作用在床面附近躍移顆粒上的力很多很復(fù)雜，文獻(xiàn)4主要考慮了占優(yōu)勢(shì)影響的顆粒重力(W)、水的浮力(W-W,W為水下重力)、水流上舉力(FL)及水流拖曳力(FDx)或阻力(FDy)，其它作用力因較為次要或不很明確而未直接考慮.垂直床面(或水流)的y向及沿水流x向的顆粒躍移運(yùn)動(dòng)的微分方程分別為 FL-W-FDy=(Wd2y)/(gdt2)(1) FDx=(Wd2x)/(gdt2).     (2)1.2推移質(zhì)輸沙率公式顆粒以躍移形式運(yùn)動(dòng)的單寬推移質(zhì)輸沙率qb應(yīng)等于單位時(shí)間

3、、單位寬度內(nèi)跳躍通過(guò)某斷面的各種躍長(zhǎng)的所有顆粒的總重量，可由下式4確定： qb=A*spubLm        (6)式中P為FL/W1條件下床面顆粒的起躍概率，A*為待定系數(shù).從物理模式及原始推導(dǎo)看，嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，式(6)本只適于躍移推移質(zhì)，但因以滾動(dòng)、滑動(dòng)等形式運(yùn)動(dòng)的接觸質(zhì)受到的主要作用力與上述躍移顆粒大體相同，因此控制qb的變量及s/二者應(yīng)該相同.當(dāng)式(6)中的待定系數(shù)由包括接觸質(zhì)在內(nèi)的變化范圍很大的大量推移質(zhì)輸沙率實(shí)測(cè)資料適線確定時(shí)，該式的適用范圍就具有普遍性.式(6)中的變量可由一套解析公式分別求出，相當(dāng)煩復(fù)

4、，為便于應(yīng)用，由式(6)及其它一系列求其變量的公式概括簡(jiǎn)化得出公式(7)，兩者基本等價(jià)，計(jì)算值十分相近.     (7) 本篇論文是由3COME文檔頻道的網(wǎng)友為您在網(wǎng)絡(luò)上收集整理餅投稿至本站的，論文版權(quán)屬原作者，請(qǐng)不要用于商業(yè)用途或者抄襲，僅供參考學(xué)習(xí)之用，否者后果自負(fù)，如果此文侵犯您的合法權(quán)益，請(qǐng)聯(lián)系我們。式中：. 圖1列出了大量實(shí)測(cè)點(diǎn)據(jù)及公式(7)中不同s/的三條曲線，公式與各種s/的實(shí)際資料均相當(dāng)符合，在高強(qiáng)度輸沙部分，與Wilson的二種容重顆粒資料均分別符合相當(dāng)好.圖1還列出了其它著名公式曲線以便互相比較，對(duì)于泥沙，公式(7)與Yalin公式十

5、分接近，冪指數(shù)m3隨增大而減小，高強(qiáng)度時(shí)接近1.5. 公式(7)得到了其它資料的驗(yàn)證9. 圖1 和、s/的關(guān)系1.3懸移質(zhì)及全沙挾沙力公式水流的懸移質(zhì)輸沙一方面依賴于紊動(dòng)擴(kuò)散，同時(shí)取決于床沙揚(yáng)起及躍移泥沙濃度.水流的懸移質(zhì)單寬輸沙率qs由式(8)確定： (8)式中sy及uy分別為離床面y高度的含沙濃度及水流速，H為水深，a為懸移層底層離床面高度.式中流速垂線分布按Einstein總結(jié)的公式計(jì)算13： uy=5.75u*log(30.2x1y/D65) .(9) 含沙濃度分布sy由紊動(dòng)擴(kuò)散方程并考慮床面附近沉速減小的因素確定，可由作者提出的式(10)計(jì)算12，該式與通常的公式形式相同，僅以修正懸

6、浮指數(shù)z1代替通常的懸浮指數(shù)z，z1隨z增加及粒徑D的減小而比z小得愈多.    z=0/u* .式中為卡門常數(shù)，0為泥沙沉速，Sa為y=a處的含沙濃度.    將式(9)、(10)代入式(8)積分可得式(11)為：qs=11.6su*Saa(P1I1 I2) ,(11)式中： P1=2.303lg(30.2x1H)/(D65) , I1=0.216(Az1-1)/(1 A)z1)A(1-y)/(y)z1dy , I2=0.216(Az1-1)/(1 A)z1)A(1-y)/(y)z1lnydy . 設(shè)Sa=KsS

7、m, sm=qb/(aubs), sm為推移層內(nèi)的平均含沙濃度，Ks為近壁層濃度分布特性系數(shù).則式(11)可表達(dá)為 qs=11.6Ksqbu*/ub(P1I1 I2), (12)全沙輸沙率qT為： qT=qb qs=qb(1 11.6Ks(P1I1 I2)u*/ub) .(13)對(duì)于非均勻混合沙，每個(gè)粒徑組的水流挾沙力與床沙中該粒徑組所占比重io相對(duì)應(yīng)，當(dāng)不考慮粗細(xì)顆粒互相影響時(shí)，則 iTqT=ibqb isqs=ibqb(1 11.6Ks(P1I1 I2)u*/ub), (14)式中： ibqb=i0Dg, io,iT,ib,is分別為該粒徑組在床沙及水中全沙、推移質(zhì)、懸移質(zhì)輸沙率中所占重量

8、百分比.式(14)中的所有粒徑D均為混合沙內(nèi)各粒徑組的平均粒徑. 上列公式中的a值可由下述方法求得.因顆粒平均躍移高度ao的計(jì)算公式(3)中的系數(shù)是根據(jù)水槽顆粒躍高試驗(yàn)資料適線確定的，因此在水槽輸沙計(jì)算中取a=a0,這是合理、自然的，如此計(jì)算出的懸移層底部濃度及挾沙力與大量水槽內(nèi)的實(shí)測(cè)資料符合相當(dāng)好. 對(duì)于天然河流、水庫(kù)，無(wú)任何實(shí)測(cè)躍移層高度a的資料，若仍取a=a0,則計(jì)算出的懸移層底部濃度一般都遠(yuǎn)大于實(shí)測(cè)資料.因天然河流、水庫(kù)內(nèi)的水深遠(yuǎn)大于水槽情況，作為水深方向的物理量a，可以推測(cè)和假定隨相對(duì)水深H/D50而增大，根據(jù)一些天然河流、水庫(kù)實(shí)測(cè)底部含沙量資料分析反算，得出一般含沙量情況下天然河流

9、內(nèi)的a可按經(jīng)驗(yàn)公式(15a)計(jì)算，a可稱為準(zhǔn)躍移層厚度： (15a)對(duì)于長(zhǎng)江及黃河大部分非高含沙水流情況，按式(15a)計(jì)算的懸移質(zhì)挾沙力與大量實(shí)際資料符合較好.但對(duì)于黃河少數(shù)高濃度情況，若按式(15a)計(jì)算又計(jì)及沉速修正后得出的懸移層底部含沙量仍明顯小于實(shí)際情況. 從上述公式(3)可以看出，躍移層厚度隨水流容重增大而減小，在高含沙水流情況下，隨濃度增加而明顯增大.另外，隨著濃度增加，對(duì)數(shù)流速公式中的卡門常數(shù)將會(huì)減小，即由床面向水面方向的流速變大的梯度增大，床面附近水流垂向紊動(dòng)強(qiáng)度向水面方向變大的梯度也理應(yīng)增大，這就意味著相同平均水流強(qiáng)度時(shí)含沙濃度愈高，顆粒由躍移轉(zhuǎn)為懸移的高度a離床面愈近.根

10、據(jù)以上初步分析及實(shí)際資料反算，在公式(15a)中增加卡門常數(shù)的影響因子，得出了包括高濃度水流情況的計(jì)算a的初步經(jīng)驗(yàn)公式(15). (15)式中卡門常數(shù)據(jù)一些實(shí)測(cè)資料13可按式(16)計(jì)算.=0.03421-0.24153E-0.04142E2,(E-3)(16)=0.365-0.007E,(E=-3-5) =0.4(E-5) E=lg(s-)/(）(isSi)/(VJ) 式中S為重量計(jì)含沙量，i為分組沉速，V為流速. 式(12)或式(13)中比值Ks反映了床面附近泥沙濃度分布規(guī)律，這是一個(gè)十分復(fù)雜尚待探索的重要問(wèn)題.作者以往根據(jù)推移層內(nèi)沿深度輸沙率分布均勻假定，提出Ks=0.81，據(jù)此及上列公

11、式計(jì)算驗(yàn)證了很多水槽試驗(yàn)資料，結(jié)果較滿意，計(jì)算與實(shí)測(cè)挾沙力比值KA在0.52.0之間的資料組次占74%84.7%，比國(guó)內(nèi)外一些著名的水流挾沙力公式計(jì)算結(jié)果更為接近實(shí)際9，深入分析分組輸沙率計(jì)算與實(shí)測(cè)值比值看出，粗細(xì)顆粒除了在床面上及水中互相影響以外，近壁層泥沙濃度分布規(guī)律不同，從文獻(xiàn)6也可看出，Ks應(yīng)隨增大而變大，并非常數(shù).文獻(xiàn)10和11從試驗(yàn)或分析表明，在上舉力大于顆粒水下重量的近壁層范圍內(nèi)，含沙濃度分布會(huì)出現(xiàn)上大下小.參考文獻(xiàn)6提出的躍移層內(nèi)濃度分布公式，根據(jù)大量分組輸沙率資料，作者提出了計(jì)算Ks的新的初步經(jīng)驗(yàn)公式： Ks=0(0.04)(17)(0.040.2) (0.2) 式(17)中

12、分界大體上與動(dòng)床床面形態(tài)突變相應(yīng)14，0.04時(shí)qs=0, Ks當(dāng)然為0；=0.2時(shí)大體上沙壟發(fā)育最高，相應(yīng)Ks=0.81，即此前設(shè)定Ks為0.81常數(shù)大體上是一種平均情況；2時(shí)式中Ks1，即近壁層內(nèi)含沙濃度出現(xiàn)上大下小分布，此時(shí)沖積床面一般為高能態(tài)逆行沙波.應(yīng)用公式(17)計(jì)算Ks使挾沙力計(jì)算精度進(jìn)一步提高.從定性上看，式(17)是比較合理的，但定量上尚待今后繼續(xù)研究.    二、非均勻沙挾沙力水槽試驗(yàn)成果 本次試驗(yàn)在長(zhǎng)16m寬0.5m的循環(huán)可調(diào)坡水槽內(nèi)進(jìn)行，槽內(nèi)預(yù)先鋪沙15cm厚，當(dāng)放水足夠長(zhǎng)時(shí)間水流輸沙達(dá)平衡后測(cè)量數(shù)據(jù).原始床沙分細(xì)沙(F)及混合沙

13、(M)兩大類，各類原始床沙級(jí)配及特征粒徑列于表1，表中顆粒分散度=(D84/D50 D50/D16)/2. 試驗(yàn)床沙分散度雖不很大，但與黃河、長(zhǎng)江等中下游沙質(zhì)河流床沙分散度相近.試驗(yàn)共得57組資料，流量Q為0.0210.126m3/s，水深H為0.0940.231m，能坡J為(1.7-12.9)×10-3，含沙量C為13.7229kg/m3.表2、3分別為F及M類沙試驗(yàn)數(shù)據(jù).所謂全沙指包括懸移質(zhì)和推移質(zhì)的水中全部輸沙. 本篇論文是由3COME文檔頻道的網(wǎng)友為您在網(wǎng)絡(luò)上收集整理餅投稿至本站的，論文版權(quán)屬原作者，請(qǐng)不要用于商業(yè)用途或者抄襲，僅供參考學(xué)習(xí)之用，否者后果自負(fù)，如果此文侵犯您的

14、合法權(quán)益，請(qǐng)聯(lián)系我們。 表1 原始床沙級(jí)配及特征值    試驗(yàn)類別 原始床沙級(jí)配(mm)，(%) 特征粒徑(mm) 分散度    0.02 0.06 0.01 0.02 0.04 D35 D50 D65 Dm    F 9.37 44.33 92.75 100 100 0.050 0.065 0.078 0.064 1.873    a M 1.44 23.20 43.97 88.26 100 0.080 0.107 0.125 0.1

15、12 1.797    b 0.89 21.28 45.91 84.42 100 0.080 0.105 0.126 0.123 1.920    c 0.32 13.28 33.14 100 100 0.102 0.121 0.144 0.151 2.104 表2 非均勻沙挾沙力試驗(yàn)數(shù)據(jù)(細(xì)沙類)    組次NO. 流量Q/s 水深H/m 能坡J/1/1000 水溫T/ 含沙量C/kg/ 小于某粒徑沙重%(全沙)    0.02 0.

16、06 0.10 *    1 0.126 0.163 2.450 24.0 82.51 25.89 64.87 90.03    2 0.057 0.209 1.720 20.8 26.52 32.64 72.26 94.24    3 0.126 0.223 4.740 22.3 96.40 23.43 57.96 90.05    4 0.103 0.219 3.840 23.0 50.90 22.32 68.12 98.74

17、60;   5 0.086 0.231 3.130 23.0 50.62 18.01 65.41 97.10    6 0.071 0.199 3.870 21.5 54.48 27.78 70.12 97.36    7 0.053 0.189 2.590 22.0 34.56 27.12 73.16 99.13    8 0.118 0.206 12.900 23.5 136.94 19.17 51.66 92.96 本篇論文是由3COME文

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19、.03    12 0.057 0.140 5.030 23.0 91.81 21.33 59.37 95.80    13 0.031 0.122 2.160 22.8 39.67 30.93 76.39 97.21    14 0.026 0.116 1.940 22.8 25.68 35.49 76.76 98.49    15 0.041 0.142 2.590 23.5 52.23 33.24 74.94 98.31 

20、;   16 0.085 0.151 6.250 25.0 141.39 29.25 65.35 96.77    17 0.112 0.187 5.600 25.5 215.79 27.93 67.81 98.06    18 0.070 0.128 6.470 24.8 164.35 19.62 49.51 94.73    19 0.081 0.152 8.100 25.0 219.83 23.59 59.09 94.84 

21、60;  20 0.056 0.128 9.000 25.0 229.32 24.83 62.46 96.84    21 0.050 0.140 3.020 23.0 84.53 27.46 68.70 96.51    22 0.043 0.165 1.720 23.2 28.96 20.18 68.39 97.33 * D0.2mm沙重占100%，各組床沙級(jí)配均取原始級(jí)配.表3 非均勻沙挾沙力試驗(yàn)數(shù)據(jù)(混合沙類)    組次NO. 流量Q/s 水深H

22、/m 能坡J/1/1000 水溫T/ 含沙量C/kg/ 小于某粒徑(mm)沙重% *    0.04 全 0.060.10沙 0.04床 0.060.10沙    1 0.108 0.203 5.590 25.5 101.34 27.32 52.35 78.62 7.96 23.20 43.97    2 0.109 0.200 6.450 27.0 76.28 38.07 61.29 92.62 7.96 23.20 43.97 本篇論文是由3COME文檔頻道的網(wǎng)友為您在網(wǎng)

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24、3.75 42.52 60.26 91.68 10.33 32.64 64.65    6 0.065 0.170 3.870 20.8 44.51 38.47 61.76 95.81 4.79 19.07 49.09    7 0.038 0.158 2.150 22.0 22.33 40.41 61.74 95.08 5.43 21.70 46.31    8 0.088 0.157 6.880 24.0 74.43 22.53 44.65 91.52 7.98 26.8

25、8 51.78    9 0.031 0.129 3.000 24.0 31.57 34.03 56.01 87.23 6.56 23.62 48.50    10 0.058 0.128 4.300 20.7 53.77 27.92 48.39 93.11 8.03 27.53 52.28    11 0.079 0.145 7.000 22.8 118.18 35.71 57.27 89.54 4.15 17.51 40.66    

26、;12 0.021 0.097 3.010 21.9 34.92 36.37 59.27 87.12 4.45 18.42 43.57    13 0.048 0.097 6.460 22.4 85.00 40.05 61.99 95.63 4.85 18.95 42.64    14 0.040 0.101 3.440 22.2 55.50 35.78 59.95 87.41 9.92 33.82 68.13    15 0.073 0.131 3.010 22.4 99.

27、34 31.69 51.75 83.51 5.57 22.43 51.01    16 0.109 0.192 6.450 23.5 78.49 34.33 51.43 87.24 6.08 21.28 45.91 本篇論文是由3COME文檔頻道的網(wǎng)友為您在網(wǎng)絡(luò)上收集整理餅投稿至本站的，論文版權(quán)屬原作者，請(qǐng)不要用于商業(yè)用途或者抄襲，僅供參考學(xué)習(xí)之用，否者后果自負(fù)，如果此文侵犯您的合法權(quán)益，請(qǐng)聯(lián)系我們。    17 0.068 0.170 3.660 23.0 45.13 32.57 53.51 86.22 11.4

28、6 35.46 67.94    18 0.096 0.189 5.160 21.0 64.87 30.05 48.29 84.77 5.33 23.06 53.49    19 0.078 0.202 3.440 21.5 37.36 28.40 48.94 81.60 11.34 33.06 63.33    20 0.056 0.203 2.370 20.0 29.08 32.29 53.26 87.52 6.18 21.75 47.41  

29、0; 21 0.071 0.164 4.090 20.5 49.13 34.74 54.01 86.64 13.23 36.88 65.08    22 0.039 0.170 2.150 18.5 25.16 47.89 69.31 97.87 5.79 22.27 49.52    23 0.085 0.167 5.380 19.7 78.29 29.73 53.03 84.10 10.40 31.58 61.09    24 0.044 0.125 3.440

30、 18.1 47.98 31.24 52.49 88.20 5.50 22.86 51.33    25 0.055 0.129 3.870 19.0 52.45 35.48 58.49 89.58 12.68 38.96 71.12    26 0.073 0.140 5.800 18.0 79.35 24.75 45.13 84.92 8.98 27.10 54.00    27 0.030 0.111 3.010 19.0 41.54 37.74 56.51 89.54

31、 4.98 19.97 44.80    28 0.032 0.094 3.440 18.5 51.87 33.45 52.80 89.84 10.63 32.00 60.52    29 0.041 0.094 3.870 19.0 63.61 38.56 61.25 86.67 7.74 25.75 52.65    30 0.063 0.132 3.660 19.7 49.70 32.56 55.27 86.92 3.60 14.18 30.71 本篇論文是由3COME

32、文檔頻道的網(wǎng)友為您在網(wǎng)絡(luò)上收集整理餅投稿至本站的，論文版權(quán)屬原作者，請(qǐng)不要用于商業(yè)用途或者抄襲，僅供參考學(xué)習(xí)之用，否者后果自負(fù)，如果此文侵犯您的合法權(quán)益，請(qǐng)聯(lián)系我們。    31 0.060 0.105 5.160 21.0 74.05 26.82 47.01 85.13 4.84 18.69 41.92    32 0.071 0.171 2.790 19.5 34.90 30.50 50.48 82.42 5.49 18.77 36.30    33 0.050 0.15

33、9 2.590 19.5 27.72 38.36 63.25 91.47 3.84 14.51 31.95    34 0.068 0.199 2.580 19.4 23.81 31.33 53.54 91.86 7.35 26.65 56.39    35 0.048 0.108 3.870 20.0 43.82 31.77 56.61 90.78 4.24 16.55 35.05     三、泥沙非均勻性對(duì)水流分組挾沙力的影響床沙和水中泥沙粒徑的非均勻性會(huì)顯著影響各分組挾

34、沙力.在床面上，粗顆粒對(duì)細(xì)顆粒會(huì)產(chǎn)生隱蔽作用，使細(xì)顆粒受到的實(shí)際水流上舉力及拖曳力小于均勻沙情況，反之，粗顆粒相對(duì)于細(xì)顆粒比較突出暴露，其受到的水流作用力將大于均勻沙情況.當(dāng)泥沙起動(dòng)、起跳以后，水中推移層內(nèi)不同粒徑的顆粒因運(yùn)動(dòng)速度、軌跡不同而會(huì)互相碰撞，懸移泥沙也會(huì)因沉速不一而碰撞，在床面附近因含沙濃度大而碰撞愈甚.因細(xì)泥沙比粗泥沙跳躍較快，沉降較慢，故互相碰撞、動(dòng)量傳遞結(jié)果總體上使細(xì)顆粒跳躍變慢，沉降加快，而粗顆粒則反之.據(jù)上分析看出，水中泥沙與床面泥沙的非均勻性對(duì)分組挾沙力的影響總體上是一致的，均使同樣水流強(qiáng)度下水流對(duì)細(xì)顆粒的挾沙能力比均勻沙情況減小而對(duì)粗顆粒則增大.由于此種改變作用迄今都

35、只能根據(jù)水流分粒徑組挾沙力資料反算，難以將起動(dòng)階段的隱蔽暴露影響及水中運(yùn)動(dòng)階段的互相碰撞影響加以分開，因此我們?cè)谑?14)中統(tǒng)一加上泥沙非均勻性影響系數(shù)KD，則式(14)變?yōu)槭?18)： iTqT=KD(ibqb isqs)=KDi0Dq(1 11.6Ks(P1I1 I2)u*/ub). (18)圖2 KD和DK關(guān)系在分析KD變化規(guī)律時(shí)，將實(shí)測(cè)非均勻沙各粒徑組輸沙率iTqT與據(jù)式(14)不考慮非均勻沙內(nèi)相互影響計(jì)算求得的iTqT之比作為KD，將本次試驗(yàn)及文獻(xiàn)2的資料求得的KD和DK關(guān)系點(diǎn)繪于圖2.縱坐標(biāo)DK按下式計(jì)算DK=(Di)/(Dp) , (19) 式中Di為混合沙中各粒徑組平均粒徑，D

36、p為粗細(xì)顆粒分界粒徑當(dāng)量，Dm則為床沙平均粒徑.DK可謂相對(duì)粗細(xì)度，DK1之粒徑組為相對(duì)粗顆粒，DK1之粒徑組為相對(duì)細(xì)顆粒.由圖可見， KD與DK形成變化趨勢(shì)很明顯的帶群，以殘差平方和最小為標(biāo)準(zhǔn)求得擬合曲線繪于該圖中，即得KD與DK的關(guān)系為    (20)    資料來(lái)源 類 別 資料總數(shù) 平均 PK(%) 本篇論文是由3COME文檔頻道的網(wǎng)友為您在網(wǎng)絡(luò)上收集整理餅投稿至本站的，論文版權(quán)屬原作者，請(qǐng)不要用于商業(yè)用途或者抄襲，僅供參考學(xué)習(xí)之用，否者后果自負(fù)，如果此文侵犯您的合法權(quán)益，請(qǐng)聯(lián)系我們。  

37、;  陳驥細(xì)沙 總輸沙率分組輸沙率 2261 1.19/ 95.590.2    陳驥混合沙 總輸沙率分組輸沙率 35105 0.94/ 91.479.1    愛氏和錢寧 總輸沙率分組輸沙率 26136 1.20/ 96.181.6    總 計(jì) 總輸沙率分組輸沙率 83302 / 94.082.5 四、計(jì)算挾沙力公式驗(yàn)證 應(yīng)用王士強(qiáng)等公式(3)(20)計(jì)算驗(yàn)證王士強(qiáng)等于1989年在清華大學(xué)60m長(zhǎng)1.2m寬活動(dòng)循環(huán)大鋼槽內(nèi)完成的27組非均勻沙挾沙力試驗(yàn)

38、資料8，驗(yàn)證結(jié)果列于表5，并將分粒徑組驗(yàn)證結(jié)果繪于圖3，該資料在上列公式、關(guān)系建立中均未利用過(guò).圖3 分組輸沙率計(jì)算驗(yàn)證表5 王士強(qiáng)等挾沙力公式計(jì)算驗(yàn)證(水槽)    類 別 資料總數(shù) 平均 PK(%)    總輸沙率 27 1.16 92.6    分粒徑組 78 1.16 82.1     資料來(lái)源 類 別 資料總數(shù) 平均 PK(%) KA=0.52.0    長(zhǎng)江荊江 總輸沙率分粒徑組 55

39、124 1.16/ 80.062.1    黃河利津 總輸沙率分粒徑組 240393 0.94/ 71.363.1    黃河艾山 總輸沙率分粒徑組 289596 0.86/ 77.968.5    黃河孫口 總輸沙率分粒徑組 221429 1.06/ 79.266.2    黃河夾河灘 總輸沙率分粒徑組 187319 1.16/ 84.066.5 天然河流內(nèi)某組輸沙率資料是否為平衡挾沙力主要只能從總量上大概判斷，而輸沙總量即使平衡時(shí)粗

40、顆粒尚可能處于淤積過(guò)飽和狀態(tài)而細(xì)顆粒則可能反之，實(shí)難判別和選取各粒徑組都處于平衡輸沙的資料，這也是驗(yàn)證天然河流挾沙力特別是分組挾沙力的難點(diǎn). 作者曾應(yīng)用此套公式驗(yàn)證過(guò)美國(guó)的幾條河流，結(jié)果也比較滿意7.將此套公式與國(guó)內(nèi)外其它5個(gè)著名公式同時(shí)計(jì)算過(guò)639組不同容重顆粒的水槽挾沙力資料，結(jié)果此套公式與實(shí)測(cè)資料更為接近，特別是計(jì)算物理模型中常用的輕質(zhì)沙挾沙力的精度更比其它公式要高9.本公式應(yīng)用于計(jì)算黃河一些水庫(kù)及河道河床沖淤，也取得了比較滿意的結(jié)果.五、結(jié)語(yǔ)1.本文提出了同時(shí)計(jì)算推移質(zhì)、懸移質(zhì)及全沙非均勻沙挾沙力公式.該套公式的基本物理圖形是床沙、躍移質(zhì)和懸移質(zhì)互相交換、銜接.2.無(wú)量綱顆粒躍移參數(shù)及

41、推移質(zhì)輸沙率參數(shù)不僅隨增大，還發(fā)現(xiàn)另外隨顆粒容重減小，這不僅是理論推導(dǎo)結(jié)果，也為試驗(yàn)資料所證實(shí)，這就使據(jù)此基礎(chǔ)得出的全沙挾沙力公式不僅適合于河流泥沙，而且計(jì)算輕質(zhì)沙挾沙力的精度比迄今國(guó)內(nèi)外一些著名公式明顯要高.    4.非均勻混合沙內(nèi)的粗細(xì)顆粒，在床面上存在相對(duì)隱蔽和暴露影響，在水中會(huì)互相碰撞，本文提出了非均勻性影響系數(shù)KD的新關(guān)系.    5.王士強(qiáng)等非均勻沙挾沙力公式已為大量水槽及天然河流資料所驗(yàn)證，計(jì)算結(jié)果比較符合實(shí)際.    6.隨著對(duì)近底層水沙運(yùn)動(dòng)規(guī)律研究的發(fā)展，

42、作者將繼續(xù)研究改進(jìn)這套挾沙力公式.    參考文獻(xiàn) 1.Einstein, H.A. The Bedload Function for Sediment Transportation in Open Channel Flows. Technical Bulletin. No.1026. U.S. Dept. of Agriculture, Soil Conservation Service, 1950.71.本篇論文是由3COME文檔頻道的網(wǎng)友為您在網(wǎng)絡(luò)上收集整理餅投稿至本站的，論文版權(quán)屬原作者，請(qǐng)不要用于商業(yè)用途或者抄襲，僅供參考學(xué)習(xí)之用，否者后果自負(fù)，如果此文侵犯您的合法權(quán)益，請(qǐng)聯(lián)系我們。3.Van Rijn. L C Sediment Transport, Part : Bed Load Transport, Proc. ASCE, J. Hydr.Engr. 1984，110(10).4.Wang Shiqiang, Zhang Ren. A New Equation of Bed|load Transport. Proc. of 22 Congress IAHR. Lausanne, 1987.5.王士強(qiáng)，張 仁. 顆粒比重對(duì)水流挾沙力的影響. 泥沙研究. 1990.6.胡春宏，惠遇甲. 渠挾沙水流運(yùn)動(dòng)的力學(xué)和統(tǒng)計(jì)