論泥沙礫石的起動(dòng)流速.docx

1、Vol.28No.1Jan.2011長(zhǎng)江科學(xué)院院報(bào)JournalofYangtzeRiverScientificResearchInstitute文章編號(hào)：1001-5485(2011)01-0006-06論泥沙礫石的起動(dòng)流速毛寧(南京水利科學(xué)研究院河流海岸研究所,交通運(yùn)輸部港口航道泥沙工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南京210024)摘要:在泥沙起動(dòng)的希爾茲曲線基礎(chǔ)上，討論比較了類(lèi)同的各家試驗(yàn)曲線變化的共同點(diǎn)。即最容易沖刷起動(dòng)的泥沙粒徑為0.10.2mm；再粗成再細(xì)，其起動(dòng)流速漸升。同時(shí).從實(shí)用觀點(diǎn)考慮.找出了希爾茲曲線和類(lèi)同試驗(yàn)曲線的經(jīng)驗(yàn)公式。這些曲線公式，在細(xì)顆粒方面，若與用粘聚力或抗的強(qiáng)度表征的粘性土

2、轉(zhuǎn)換為等效顆粒的公式比較，起動(dòng)流速的計(jì)算結(jié)果尚稱(chēng)一致。在粗顆粒方面與一般的起動(dòng)流速測(cè)牧資料和公式比較，誤差較大，而且顆粒愈大，偏大誤差愈大。最后還提供了非正焊水流的不同流態(tài)情況F尋求河床質(zhì)起動(dòng)流速的方法，并作為一例給出了底流式流態(tài)情況下防沖塊石的起動(dòng)流速公式。關(guān)鍵詞：泥沙礫石；起動(dòng)流速；希爾茲曲線；經(jīng)我公式；粗細(xì)顆粒；非正規(guī)流態(tài)中圖分類(lèi)號(hào):TV142.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A收稿日期：2010-08-03作者簡(jiǎn)介：毛寧(1976-),男.江蘇南京人，工程師，主要從事海岸泥沙方面的研究，(電話電子信箱)nmao起動(dòng)流速是泥沙運(yùn)動(dòng)、河床演變等研究中的基本問(wèn)題，關(guān)系到水庫(kù)、河流、渠

3、道、海灘等的沖淤變形和堤防、護(hù)岸、海岸、閘壩下游沖刷等工程的穩(wěn)定性;也是研究這些問(wèn)題的物理模型試驗(yàn)選模型砂和數(shù)學(xué)模型計(jì)算中的必要參數(shù)。因此起動(dòng)流速的研死成果很多，大都落實(shí)在關(guān)系曲線或公式上。據(jù)文獻(xiàn)1統(tǒng)計(jì)，起動(dòng)流速公式就有100個(gè)左右。如何選用這些公式，如何把這些水槽試驗(yàn)成果推廣應(yīng)用到天然實(shí)際,實(shí)有必要討論比較。下面就舉國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)著作中常引用的泥沙礫石起動(dòng)流速研究成果進(jìn)行討論和實(shí)用性補(bǔ)充。1希爾茲曲線(Shieldsdiagram,1936)這是泥沙運(yùn)動(dòng)學(xué)中常引用的起動(dòng)準(zhǔn)則，是平整床面上均勻水流對(duì)均勻泥沙顆粒起動(dòng)的試驗(yàn)資料曲線整編的成果，他采用了一個(gè)無(wú)尺度參數(shù)(Shieldsparameter)

4、即沿底水流臨界剪應(yīng)力tc=pu2與顆粒d抗沖阻力的比值作為縱坐標(biāo)，估算泥沙起動(dòng)的準(zhǔn)則，即wh(1)蛙-(P.-P)gd-博_*另一個(gè)變量參數(shù)是泥沙雷諾數(shù)處.=上作為V橫坐標(biāo)。因?yàn)榭v、橫坐標(biāo)都包含著沿底水流剪切流速"，求起動(dòng)時(shí)明切應(yīng)力Tc或剪切流速"需要試算，所以后人為能直接由粒徑d查用曲線的臨界剪切應(yīng)力Tc或剪切流速人，則把橫坐標(biāo)Re,再進(jìn)行修正，例如泥沙專(zhuān)著文獻(xiàn)3改換輔助線坐標(biāo)為即其一例。本文則選取荷蘭著作中采用的把底坐標(biāo)整編改換為另一個(gè)純數(shù)的參數(shù)為=4(-1)2，如圖1所示改進(jìn)的希爾茲曲線(vanRijn,1993)心】，此處的臨界希爾茲參數(shù)¥(虛線)，原來(lái)是

5、一條變化范圍的窄帶，這里以不同曲線示明顆粒普遍動(dòng)或個(gè)別動(dòng)的變化范圍。虛線曲線K的最低點(diǎn)(.=10),希爾茲參數(shù)最小.吃=0.03,此時(shí)光滑床面的層流厚度與粒徑相當(dāng),最容易起動(dòng)。曲線最低點(diǎn)右邊漸升的粗顆粒，進(jìn)入完全紊流區(qū)時(shí)，曲線趨于水平，¥=0.05-0.06；曲線最低點(diǎn)左邊漸升的細(xì)顆粒泥沙，由于水分子吸力和粘結(jié)力，顆粒愈細(xì)，比表面積愈大，/愈大，起動(dòng)流速也就愈大。因?yàn)橄柶澢€在泥沙研究中廣泛引用，為了引用方便起見(jiàn)，又有學(xué)者求出試驗(yàn)曲線的經(jīng)驗(yàn)公式提供計(jì)算(VanRijn,1993；Tsuchiya,1986)。但他們是把曲線分成若干段直線求得的多個(gè)區(qū)間經(jīng)驗(yàn)公式,雖然已被有關(guān)著作推薦引

6、用，但應(yīng)用起來(lái)似感不便，誤差也大。因此有必要再按對(duì)數(shù)紙上曲線求方程法得出圖1所示臨界參數(shù)女(虛線)的最低點(diǎn)(=10)兩邊漸升的粗細(xì)顆粒的V值經(jīng)驗(yàn)公式0.120.12810'200468|(HD.°%2080605040302國(guó)1希爾茲曲線Fig.1Shieldsdiagram如下：細(xì)顆粒1.5VW10氣=牌+。29粗顆粒10VO.W130,W.=0.000826D.074+0.025D.N130,W.=0.05510VO.W130,W.=0.000826D.074+0.025D.N130,W.=0.055(3)(4) 上式的驗(yàn)算如表1,對(duì)照?qǐng)D1中虛線所示臨界參數(shù)¥，

7、可知甚為一致。當(dāng)粗粒O.N130進(jìn)入完全紊流區(qū)時(shí)，則為常數(shù)汽=0.055。表1希爾茲曲線公式驗(yàn)算Table1CheckingcomputationbyshieldsformulaD.1086421.5細(xì)粒公式算0.030.0310.0320.0360.0610.089D.1020406080100130粗粒公式算0.030.0330.0380.0420.0460.0500.0551/3注意泥沙參數(shù)D.=4(色-1)&/任，其中泥沙顆粒密度P,與水密度P之比一般可取2.65；重力加速度g=9.8m/s2；水的運(yùn)動(dòng)粘滯性。=蘭浩孚/為計(jì)算的溫度,£=20弋時(shí)I；=IO"

8、m7s；則得Z).=25264d,引入上式得：細(xì)粒泥沙0.06mm<dW0.4rnm,吃=而芒%+°°29；(5)粗粒砂礫0.4mm<dW5mm,*=1.496J074+0.025；dN5mm,汽=0.055o(6)(7)上列公式中粒徑d的單位都是mm。這樣就可直接由粒徑d計(jì)算汽。求得臨界希爾茲參數(shù)Wc后就可由公式(1)算得泥沙起動(dòng)剪流速U.和沿底剪應(yīng)力了。°為了能更方便地引用沿水深h的平均流速V,還可找出U.與，的關(guān)系。例如引用寬廣河流的曼寧公式V=+儼廣2,與剪流速公式u.=JtJp=/yhJ/p=廊7聯(lián)立求解可得“=掩;，再引入糙率幾與絕對(duì)糙率高

9、度的關(guān)系H=d，/6/26=0.12d1/6/7g，即得下式剪流速與沿水深平均流速之間的關(guān)系/A|/6”，=0.12V(令)o(8)都取臨界值，引用式(1)的希爾茲參數(shù)，則得經(jīng)常用的起動(dòng)平均流速公式為式中糙率高度可取平鋪砂的粒徑d,考慮到不平整情況可選用舞或更大;七值可由式(5)至(7)計(jì)算。2起動(dòng)流速與粒徑的關(guān)系曲線類(lèi)同希爾茲曲線，只是直接把試驗(yàn)資料點(diǎn)繪成起動(dòng)流速vc與粒徑d的關(guān)系，而且力求把粗細(xì)顆粒反向變化的曲線關(guān)系用一個(gè)公式表示出來(lái)，這是我國(guó)泥沙學(xué)者研究起動(dòng)流速的成果，有各家的計(jì)算公式，見(jiàn)文獻(xiàn)1,3。為討論比較，列舉南京水科院竇國(guó)仁的起動(dòng)流速關(guān)系曲線包括他整編的多家水槽試驗(yàn)資料(如圖2所

10、示，取自文獻(xiàn)1)。圖中有虛實(shí)線2條代表各自公式的精確性。因?yàn)橛?jì)算公式內(nèi)容還有薄膜水厚度等一些參數(shù),計(jì)算過(guò)程比較復(fù)雜，所以還沒(méi)有在實(shí)踐中像希爾茲曲線被人引用。為推廣圖2所示大量整編資料的實(shí)用價(jià)值，則可按照上述希爾茲曲線求其經(jīng)驗(yàn)公式；而旦此曲線左右兩邊近似直線，更可取得簡(jiǎn)便公式如下：sg604020埋64仙iiiipm三甘州Ilin1III5*-'-MaiiiMaiaSSaH'ii幡SnHlwl寞國(guó)仁公式三三其為公式110.010X)020.1mini!mmis玲,爪).0040.010.020.00.61.024681020406b100d/mxn圖2竇國(guó)仁、

11、韓其為起動(dòng)流速曲線Fig.2DouGuoren'sthresholdvelocitycurve細(xì)粒泥沙0.001mm<dW0.1mm,v=O_5/_A_,/6（10）粗粒砂礫0.2mm<dW40mm,/人、1/6K=io間名）o（ii）曲線的最低點(diǎn)，即最小粒徑d=o.l0.2mm,在此粒徑區(qū)間，（1。）、（11）式計(jì)算泥沙的起動(dòng)流速相同。式中增加的（6%）*是按照水力學(xué)平整床面上均勻水流垂向流速分布規(guī)律取用的水深比值指數(shù)關(guān)系，這樣可以使水糟水深0.1m的試驗(yàn)成果能近似引用到實(shí)際天然水深力的水流。在原作者文獻(xiàn)第65頁(yè)圖10整編的另一水深A(yù)=15cm試驗(yàn)資料的起動(dòng)流速曲線，其最

12、低點(diǎn)嶺=20cm/s高于圖2的最低點(diǎn),也說(shuō)明了不同水深的試驗(yàn)結(jié)果不同，應(yīng)用于天然都必須考慮水深的校正。同樣的泥沙起動(dòng)流速匕與粒徑d的試驗(yàn)資料關(guān)系曲線,在文獻(xiàn)1中還有唐存本、華國(guó)群、武漢水院的等。這些曲線同樣可以求得類(lèi)同匕述的簡(jiǎn)便經(jīng)驗(yàn)公式。若與希爾茲曲線公式求得的經(jīng)驗(yàn)公式（9）相比，可知都較小，以南京水科院的起動(dòng)流速最小，較希爾茲曲線公式小約20%;武漢水院起動(dòng)流速比較接近。各家整編的試臆資料及公式存在的差別，主要是觀測(cè)起動(dòng)流速的標(biāo)準(zhǔn)不同，例如圖1所示取用的虛線臨界參數(shù)%已是普遍顆粒被沖動(dòng)，求得K就稍大。另一個(gè)原因是試驗(yàn)資料的水深關(guān)系，水深較淺所求得的K也就偏小。再一個(gè)原因是試驗(yàn)?zāi)嗌车乃缮⒒蛎軐?shí)

13、程度不同，據(jù)文獻(xiàn)8對(duì)新港淤泥不同于密度的試驗(yàn)結(jié)果，匕相差高達(dá)10倍。所有這些影響因素的差別如能了解,將有助于安全引用和判斷這些公式計(jì)算的結(jié)果。3細(xì)粒泥沙與粘性土的起動(dòng)流速關(guān)于細(xì)顆粒泥沙的起動(dòng)流速，愈細(xì)愈大的機(jī)理分析，國(guó)外學(xué)者多是引用希爾茲試驗(yàn)曲線，從水力學(xué)的邊界層理論出發(fā)研究的°”刃，即細(xì)粒泥沙淹沒(méi)在床面水流的近壁層流層（Laminarorviscoussublayer），受控于層流;粗顆粒高出層流層進(jìn)入紊流區(qū)，受紊動(dòng)漩渦的向上吸力，減輕了顆粒的有效重；因而層流時(shí)的泥沙起動(dòng)較之素流時(shí)需要更大的水流能量，故起動(dòng)流速也大。在希爾茲曲線上（圖1）,這個(gè)作為層流、紊流反向變化的最低點(diǎn)，約汽=

14、0.03,其相應(yīng)的泥沙雷諾數(shù)為Re.=5,與滲流試驗(yàn)層、紊流分界點(diǎn)數(shù)值相同。此時(shí)的泥沙粒徑約等于近壁層流層的厚度;屁.>5時(shí)就開(kāi)始出現(xiàn)紊流漩渦。結(jié)合希爾茲曲線，在層流時(shí)的細(xì)粒泥沙單個(gè)顆粒的極限平衡條件就是沿底水流乾應(yīng)力等于顆粒浮重摩阻力，即兀（孚）=普（P-_P）gtanO；1匯和偵*°（可見(jiàn)希爾茲參數(shù)K就代表著水沖力（孔或"=蜀以及V或q=Vh）與顆?？箾_阻力之間的比例關(guān)系，而且與土粒間的摩擦角。有關(guān)。設(shè)。=25。30。時(shí)，汽=0.30.4,可作為的上限。但迄今還沒(méi)有試驗(yàn)資料達(dá)到此最大值，在希爾茲曲線的左邊細(xì)顆粒，只是有吃值向上延伸達(dá)此上限的趨勢(shì)。國(guó)內(nèi)的泥沙學(xué)者，以

15、圖2為代表，對(duì)泥沙起動(dòng)流速機(jī)理研究，則多是薄膜水厚度、粘結(jié)力等的泥沙結(jié)構(gòu)方面，區(qū)別于國(guó)外學(xué)者的水流結(jié)構(gòu)方面;各偏重于沖力或抗沖力的一面。現(xiàn)在，隨著水力學(xué)和土力學(xué)的發(fā)展，這兩方面的機(jī)理研究都有顯著的進(jìn)展。在泥沙結(jié)構(gòu)方面，已可直接測(cè)定土體的粘聚力和剪應(yīng)力,t=c+"tan。，讓它等于床面水流的剪應(yīng)力求得臨界剪流速“或平均流速兒，似更為合理。現(xiàn)為討論比較，得粘性土起動(dòng)流速試驗(yàn)成果圖3及其經(jīng)驗(yàn)公式為“°八。34（金）。）式中：c為粘聚力（單位kPa）;d為等效粒徑（單位m）o試驗(yàn)土樣是曬干碾成粉狀，測(cè)定土顆粒組成為0.050.005mm,占44%62%；<0.005mm,占1

16、3%48%；屬粉細(xì)砂和粘壤土。放水試驗(yàn)前后取樣快剪測(cè)定或十字板在水槽中測(cè)定抗四強(qiáng)度r和粘聚力c等土力學(xué)指標(biāo)。因?yàn)闇y(cè)定的，和c相差較小，公式（13）也可代入,值近似計(jì)算。試驗(yàn)過(guò)程測(cè)得的K和水深奴代入起動(dòng)流速公式K=1.51（土）見(jiàn)后面敘述），反算求等效粒徑d。此項(xiàng)等效粒徑的成果研究應(yīng)用，已經(jīng)得到較多試驗(yàn)資料和江蘇水閘下游河道沖刷的實(shí)際驗(yàn)圖3粘性土抗沖等效粒徑與粘聚力的關(guān)系Fig.3Relationbetweenequivalentscourgraindiameterofcohesivesoilandcohesion為了方便與希爾茲曲線圖1和竇氏曲線圖2及其引導(dǎo)的公式作比較，還可把圖3原來(lái)按照直線

17、找出的公式(13)更精確地按照虛曲線找出經(jīng)驗(yàn)公式為c=10g(1.8+0.04)o(14)這樣，上式代表圖3中的虛曲線就與圖1和圖2中最低點(diǎn)右側(cè)一半曲線完全類(lèi)同，此處粘聚力c或剪應(yīng)力就相應(yīng)于圖1中的剪應(yīng)力或此流速和圖2中的起動(dòng)流速。而且它們的最低點(diǎn)都是d=0.10.2mm,只是圖3把具有粘性的細(xì)粒土轉(zhuǎn)換為等效無(wú)粘性粗粒土，再代入一般的粗粒(d>0.10.2mm)起動(dòng)流速公式(15)計(jì)算。現(xiàn)在比較圖1、圖2、圖3曲線中最容易沖刷的最低兩點(diǎn)d=0.1mm和0.2mm,按照上述引導(dǎo)的公式(5)、(9)、(10)和(15)計(jì)算水深A(yù)=0.1m和力=1m兩組的起動(dòng)流速結(jié)果如表2，式中的(言-1)=

18、1.65,g二9.8m/s2o表2細(xì)粒泥沙和粘性土的起動(dòng)流速公式計(jì)算結(jié)果比較Table2Thresholdvelocityoffinesilt-sandandcohesivesoilcomputedbydifferentformulad/mmh/m/Vt./(ms-')式(9)式(10)式(15)4891.00.340.280.23341.00.360.160.36比較表2計(jì)算數(shù)據(jù)，叮知引導(dǎo)的3家公式在最低點(diǎn)區(qū)間的計(jì)算K結(jié)果基本一致，式(10)稍??；試驗(yàn)資料或轉(zhuǎn)換粒徑也基本一致，說(shuō)明粉細(xì)砂(d=0.1

19、0.2mm)的抗沖力或抗剪強(qiáng)度最差，所以粉細(xì)砂在港口航道工程中最易發(fā)生驟淤,也最容易發(fā)生沖刷坍陷和管涌液化等滲透變形，在工程上是最壞的沙。4粗顆粒砂礫石的起動(dòng)流速無(wú)粘性松散的粗顆粒砂礫石起動(dòng)流速，相對(duì)于有粘結(jié)力的細(xì)顆粒，比較單純;但處于紊流區(qū)，水流沖力又較岌雜。研究成果多是試驗(yàn)性的。除希爾茲曲線圖1和圖2曲線右半邊代表的粗顆粒試驗(yàn)資料及其公式外，實(shí)踐中常用的還有沙莫夫(IIIaMOB,1952)、崗查羅夫(roHwapoB,1954)、列維(Aesw,1952)、伊斯巴什(H36am,1936)、哈通(Hattung,1972)等人的公式【。屬于此類(lèi)型的起動(dòng)流速公式，為便于討論比較，不妨舉下面

20、早年(1959)提出的起動(dòng)流速公式,此公式僅適用于非粘性泥沙。(15)(15)式發(fā)表于文獻(xiàn)13,是按照列維公式中的對(duì)數(shù)值近似轉(zhuǎn)換過(guò)來(lái)的。隨后乂有基本相同的K江泥沙起動(dòng)流速公式(見(jiàn)長(zhǎng)江科學(xué)院院報(bào)匯編上下冊(cè)，1991)，得到了長(zhǎng)江泥沙起動(dòng)資料和通榆河模型試.1/6驗(yàn)資料的驗(yàn)證。式中(分)與K江泥沙起動(dòng)公式(務(wù))"以及前蘇聯(lián)習(xí)用的相對(duì)水深關(guān)系(專(zhuān))"6和沙玉清公式中的水深指數(shù)+的關(guān)系都頗為相近，而且K江泥沙公式中的系數(shù)1.47與上式1.51也很相近，說(shuō)明公式比較合理。為便于討論，引用文獻(xiàn)1中的前蘇聯(lián)中亞一小河AHrapa的水文測(cè)驗(yàn)資料計(jì)算比較，如表3所示。表3Amapa河小礫石床

21、面起動(dòng)流速計(jì)算比較Table3ThresholdvelocityoffinegravelinAurapariverbedcomputedbydifferentformula檢徑“mm水深h/m實(shí)測(cè)K./(ms'')計(jì)算Vc/(ms'1)式(15)式(9)式(11)31.792.311.911.812.311.951.822.362.0071.882.432.1081.912.482.1710.772.552.2411.09.91.941.982.562.

22、2611.010.01.921.982.562.2612.510.11.992.072.682.4113.002.722.46由表3粗顆粒起動(dòng)流速的驗(yàn)算結(jié)果，凹知公式（15）比較可靠，一般誤差在10%以下，而引導(dǎo)的公式（9）和（11）誤差較大，而且顆粒愈粗誤差更大。為進(jìn)一步驗(yàn)算公式（15）的可靠性，再引用南京水科院的一些水槽中輕質(zhì)模型砂（煤屑、鋸木屑等）起動(dòng)流速試驗(yàn)資料來(lái)驗(yàn)證公式（15）如表4。衰4不同相對(duì)密度粗顆粒起動(dòng)流速驗(yàn)算Table4Thresholdvelocitycheckingcomputationofcoarsegrainwithdifferentspeci

23、ficgravity粒徑”mm顆粒相對(duì)密度P./p水深*m匕/(m»-')試驗(yàn)結(jié)果式（15）計(jì)算結(jié)果0.691.410.851.530.020.21-0.241.711.490.050.260.291.751.500.070.140.270.300.260.293.301.520.06-0.130.340.390.32-0.362.601.350.08-0.300.180.260.250.313.701.350.060.280.220.300.270.358.001.350.060

24、.160.390.500.350.411.001.250.07-01.200.070.3040.170.6030.14LOOi.120.090.3010.13由以上粗（d>0.2mm）砂礫石的起動(dòng)流速驗(yàn)證結(jié)果，公式（】5）比較可靠；按照希爾茲曲線圖1和圖2試驗(yàn)曲線引導(dǎo)的公式（9）和（II）誤差較大，只能適用于細(xì)粒（d<0.2mm）泥沙。5非正規(guī)水流的塊石起動(dòng)流速以上討論比較的泥沙礫石起動(dòng)流速公式所依據(jù)的試驗(yàn)資料都是取自水槽試驗(yàn)或均勻河道的正規(guī)水流（

25、對(duì)數(shù)或指數(shù)的垂向流速分布）。對(duì)于非正規(guī)水流情況的起動(dòng)流速則屬于局部沖刷，其流速分布有底流式、面流式、跌流式、挑流式等，各不相同；河床質(zhì)的起動(dòng)流速會(huì)相差很大。如果有此流速分布因子的局部沖刷公式，就可取用推導(dǎo)其起動(dòng)流速公式。例如取用文獻(xiàn)13中閘壩下游水躍消能的底流式?jīng)_深公式T=，式中最大流速位置相對(duì)于水深的的高度f(wàn)=0（底流式），流速分布不均勻性的動(dòng)最修正系數(shù)a=1.1,在沖刷平衡時(shí)，水面以下沖深5,且單寬流量q=hV,代入此底流式?jīng)_刷公式就解得起動(dòng)流速為匕=*=0.75把二!仔廣。（16）式（16）與式（15）相比，可知底流式的河床質(zhì)起動(dòng)流速只是均勻河道正規(guī)水流的一半。至于其他非正規(guī)水流的起動(dòng)流

26、速也可同樣引用文獻(xiàn)13或文獻(xiàn)1中的沖深公式求得，這里不贅。非正規(guī)水流主要是局部沖刷問(wèn)題，河床或岸坡必須用塊石或人工塊體防護(hù)，因此局部水流也就主要是粒徑更大的塊石起動(dòng)流速，關(guān)系到很多工程問(wèn)題°例如閘壩下游的塊石護(hù)坦，設(shè)計(jì)穩(wěn)定的塊石尺寸就可由式（】6）反算d求得。6結(jié)論從方便實(shí)用觀點(diǎn)出發(fā)，討論了泥沙起動(dòng)的希爾茲曲線和國(guó)內(nèi)泥沙學(xué)者整編類(lèi)同的泥沙起動(dòng)流速與粒徑關(guān)系的試驗(yàn)曲線以及其計(jì)算公式；同時(shí)也找到了比較簡(jiǎn)便的泥沙起動(dòng)流速經(jīng)驗(yàn)公式，便于互相驗(yàn)算比較。這些泥沙起動(dòng)的粗細(xì)顆粒反向變化的馬鞍形試驗(yàn)曲線，經(jīng)過(guò)驗(yàn)算，在細(xì)粒泥沙起動(dòng)流速方面,引導(dǎo)的希爾茲曲線公式（5）和（9）,竇國(guó)仁曲線公式（10）和粘

27、性土轉(zhuǎn)換成等效粒徑再計(jì)算的公式（14）、（15）等3家公式互相比較，尚稱(chēng)一致;只是式（9）偏大，式（10）偏小。在粗顆粒砂礫石起動(dòng)流速方面，驗(yàn)算結(jié)果，公式（15）比較可靠，公式（9）和（10）誤差較大,而且粒徑愈大，偏大誤差愈增大。粗細(xì)顆粒起動(dòng)流速反向變化的分界點(diǎn),其泥沙雷諾數(shù)屁=5,粒徑是d=0.10.2mm,再細(xì)、再粗，其起動(dòng)流速都隨之增大。此分界點(diǎn)的土最容易沖刷，活動(dòng)性最強(qiáng)，此類(lèi)土屬粉細(xì)沙,在工程上是最壞的沙。非正規(guī)流速分布水流的泥沙礫石起動(dòng)屬局部沖刷問(wèn)題，河床岸坡需要拋塊石防護(hù)，視流態(tài)不同，起動(dòng)流速也異，例如閘壩下游水躍消能后的底流式流態(tài)，塊石護(hù)坦的起動(dòng)流速就比均勻河道正規(guī)水流下的起動(dòng)

28、流速減半。參考文獻(xiàn)：1 韓其為，何明民.泥沙起動(dòng)規(guī)律及起動(dòng)流速M(fèi)J.北京:科學(xué)出版社,1999.（HANQi-wei,HEMing-min.ThresholdVelocityandPhysicsofSedimentM.Beijing：SciencePress,1999.（inChinese）ShieldsA.AnwendungDerAhnlichkeitsmechanikundderTurbulenzforechungAofDieGeschiebewegungM.Berlin：Milt.DerPreuschenVersuchsanstahflirWasserhaiiundSchilbau,19

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