跃移泥沙颗粒起跳时间的特性分析

跃移是推移质泥沙颗粒运动的主要形式之一,跃移颗粒的运动特性是影响推移质输沙率的重要参数,但目前对跃移泥沙颗粒的起跳时间研究相对较少.本文利用高速摄影技术,对不同粒径泥沙起跳过程进行了系列的试验研究,后期采用RGB颜色映射函数获得灰度图,通过逐帧批处理获取颗粒的运动轨迹,直接得到了泥沙颗粒的起跳时间大小.试验结果表明,在...     

推移层厚度研究综述

泥沙颗粒按其运动形式及能量来源的不同,可以分为推移质和悬移质.其中,推移层作为推移质的运动范围,对于近底层泥沙运动等研究具有重要意义.本文综述了以往出现的各类确定推移层厚度的标准,如泥沙跃移高度、沙波高度、层移区厚度、床面粗糙高度等,并根据泥沙输移发展的顺序,论述和分析了各类标准的合理性及适用性.同时,阐述了悬沙输沙率计算中参考面高度的取值与推移层厚度的关系.     

水流中跃移颗粒的受力分析

水流中跃移颗粒的受力分析及其运动机理的研究对于推移质运动理论有着重要的意义。作者利用高速摄影技术,测量了不同容重和粒径的颗粒在不同水流条件下的运动轨迹。并由颗粒的运动方程,系统地分析了跃移颗粒的受力情况,得到了阻力系数和升力系数沿程的变化规律。在比较了各力的大小后,表明阻力最重要,其次是升力和附加质量力,计算了床面碰撞力的数量级,进而描述了跃移颗粒的运动机理。利用数值的计算方法,采用受力分析的结果,计算了不同水沙条件下的跃移运动轨迹,同实测资料取得了较好的一致。     

水文基础知识一百问(二)

<正>9.河流泥沙及输沙率的概念是什么?根据泥沙运动特性可将泥沙分为几类?答:河流泥沙是指河流中随水流输移或在河床上发生冲淤的岩土颗粒物质。输沙率是指单位时间内通过河流某一断面的泥沙数量。根据其运动情况,可将泥沙分为推移质、跃移质和悬移质。由于跃移质是推移质和悬移质间的过渡情况,因此有     

用高速摄影法研究近床区域的泥沙跃移运动

本文应用高速摄影法来拍摄记录明渠粗糙定床近床区域泥沙颗粒的运动,获得了近床区域内单颗粒泥沙在粗糙定床上跳跃高度的变化规律及其随机分布规律;同时。还获得了颗粒单步跃长的随机分布规律.应用上述成果,推出了推移质浓度垂线分布关系.     

明渠湍流床面附近跃移层面颗粒浓度垂线分布

本文以动理学理论的Boltzmann方程为基础，考虑明渠湍流床面附近猝发喷射和清扫运动对跃移层内运动颗粒的不同作用，分析了明渠中泥沙颗粒浓度垂线分布问题，得到了适用于包括跃移层、悬移层在内的统一浓度垂线分布公式。文中着重研究了跃移层内运动颗粒的浓度垂线分布，并将本文结果与实测跃移层内浓度垂线分布及实测跃移层顶部浓度进行了对比，结果表明理论与实验两者符合较好。     

泥沙输移问题研究进展与展望

泥沙输移问题一直是国内外泥沙学者研究的热点问题。通过回顾推移质泥沙起动输移特性、悬移质运动规律,分析阐述了泥沙输移领域的一些主流研究成果、存在的不足及今后研究的热点及难点。认为近底瞬时作用流速、床面泥沙非均匀性及床面泥沙随机分布规律仍将是当前及今后研究的热点和方向;群体泥沙颗粒间的相互作用是揭示推移质群体运动机理的重要基础及前提;悬移质泥沙输移理论尚不成熟的主要原因,仍然是对泥沙颗粒悬浮、扩散与交换机理认识不清。     

推移质滚动的机理及统计规律

卵石推移质运动规律研究对山区河流开发利用意义重大。推移质颗粒一般是以滚动(间或滑动)、跃移等形式运动的。在低水流强度范围内,颗粒运动形式以滚动为主;即使占推移质大部分的跃移颗粒,通常也并不是在起动之后随即跃起,而往往需要先滚动一段距离。因此,有必要进行泥沙颗粒滚动机理研究。本文建立了粗颗粒泥沙滚动力学模型,将滚动步划分为接触步和自由步,经计算得到脱离角、单步运动步长、平均滚动速度等表达式;并采用爱因斯坦方法,修正了其公式中的单步步长和冲刷率,进而得到相应的推移质输沙率公式,并用实际输沙率资料进行了验证。     

颗粒比重对水流挟沙力的影响

根据颗粒在水中跃移运动的理论分析及水槽试验资料,推移质颗粒的跃移高度,步长及速度与颗粒比重均非定比关系.随着水流强度的增加及颗粒比重的减小,颗粒比重变化对推移质运动参数及推移质和全沙挟沙力的影响愈来愈小.这一问题的认识对利用轻质砂进行动床模型试验时的相似律问题以及输送不同比重矿物的管道两相流输沙率等问题都有重要的影响.     

明槽水流的非均匀沙挟沙力研究

本文从床沙、推移质及悬移质互相交换、衔接的物理图形出发，在力学、随机及紊动扩散分析基础上，提出了颗粒跃移及推移质、悬移质和全沙统一的新的非均匀沙挟沙力公式。文中公布了新近试验取得的57组非均匀沙挟沙力水槽资料，分析提出了反映混合沙中粗细颗粒互相影响的系数的关系，提出了悬移层与推移层交界面高度及浓度预报新的初步关系.应用本文提出的挟沙力系列公式计算验证了大量天然河流及水槽实测分组和总挟沙力资料，计算与实际符合较好。     

卷首语

正人才是科技事业发展的根本。中国水科院一直十分重视人才队伍建设,特别是"十三五"期间,实施人才强院战略,首次推行"五大人才"计划,即在全院实施创新领军人才和创新团队建设计划、三型人才培育计划(基础研究型、技术研发型、产品开发型)、新人助推计划、高层次人才引进计划、国际复合型人才培养计划。通过连续五年的稳定支持和人才分类评价,科研人员创新活力不断增强、优秀人才不断涌现,取得了丰硕的创新成果。     

关于底部浓度规律的研究

本文在对近底流区泥沙运动规律进行了深入的力学和统计分析的基础上，运用统计理论对底部浓度规律进行了理论分析，并和实测资料进行了验证，结果表明，理论公式与实测资料相符较好，底部浓度的研究对于推移质和悬移质泥沙运动规律的研究均具有重要的理论和实际意义。     

风洞中挟沙气流水平集沙实验研究

过去对挟沙气流水平集沙的实验研究较少。在5种风速和2种沙粒粒径条件下进行了风洞水平集沙实验，发现沙粒降落量的分布特征由参考点沙粒降落量，沙粒平均最大跃移长度和“跃移－扩散”指数三个参数共同决定。其中，沙粒平均最大跃长度随气流摩阻速度和沙粒粒径的增大而增大，“跃移－扩散”指数则呈相反的变化趋势。挟沙气流水平集沙实验研究是传统的垂直集沙研究的有益补充，对理解近床面层区的集沙效率也有参考意义。     

风沙流中颗粒运动参数的分布特征

以风洞内颗粒高速摄影实验资料为基础，对颗粒跃移运动参数的分布及其跃移速度分布函数进行了探讨。研究结果表明，颗粒跃移的相对高度和相对长度的分布都不呈正态分布；降落角大致成正态分布，而起跃角则为非正态分布；颗粒起跃时水平速度，垂直速度和合速度的分布都呈非正态分布；随着跃移高度的增加，颗粒的平均粒径减小。速度分布函数是描述颗粒跃移统计特征的有效工具，具有修正指数形式或修正正态分布形式的概率密度分布函数都能较好地描述跃移颗粒的速度分布状况。     

泥沙颗粒的扬动机理分析

本文从分析床面附近泥沙颗粒的运动特征出发，较细致地论述了沙粒在水流中从推移运动到扬起悬浮的物理过程，根据水槽试验的基本现象，讨论了过去一些理论中存在的问题和不足，概括了泥沙颗粒在水流中从床面扬起的基本模式，从二相流角度出发，分析了沙粒在水流中扬起的动力学机理。     

山区河流河床形态对推移质输沙率影响的试验研究

为探索山区卵砾石河流推移质运动受水流条件和河床形态的影响规律,开展了大比降浅水流动条件下卵砾石输移的室内水槽试验,获得了两组泥沙组成的19个流量条件下的水流、泥沙及河床三维地形场数据。结合室内水槽试验及文献中的天然河流输沙观测数据,分析了不同水沙输移阶段水流阻力、河床形态与推移质运动之间的关系。试验结果表明:河床阻力系数随着河床形态强度参数增大而增大,形态阻力与河床形态强度参数相关性更强。在泥沙补给充分阶段,推移质输沙率与床面阻力、形态阻力及河床形态强度参数均呈正相关关系;在泥沙补给不充分的水流冲刷阶段,推移质输沙率随河床形态强度参数增大而减小。     

明渠自掺气水流掺气浓度分布研究

本文利用明渠水流垂向脉动流速正态分布假设，从水滴自由跃移及撞击分析出发导出跃移区水团浓度分布函数。同时，利用悬移区气泡扩散理论，修正界面外的应力关系，推求出悬区气泡浓度分布函。分布函数在界面处具有一阶连续导数，并由此可以求出界面浓度Ｃｒ。经与实验资料率定，给出了各参数的经验关系，并与室内试验实测浓度分布吻合良好。     

河床表层冻融作用下推移质输移特征研究

高纬度河流系统常会经历季节性冻结与融化。为揭示冻融作用对床面推移质运动的影响，本研究以未经历冻融过程的常规室温(20 ℃)推移质输沙实验结果为基准，保证实验条件不变，开展了均匀沙与非均匀沙床表层冻融后的室温(20 ℃)推移质输沙实验，综合比较了冻融作用影响下推移质输沙率与级配组成特征。结果表明，河床表层冻融后的推移质输沙率均高于无冻融作用的推移质输沙率，据此提出了有冻融影响与无冻融影响下的推移质输沙率比值ζ。研究显示，冻融作用下的推移质输沙率呈有规律变化：剪切力较小时ζ较大，剪切力较大时ζ减小并逐渐趋于1.0;非均匀沙中，随着泥沙粒径增大，各粒径组的ζ逐渐减小;低流量驱动时，冻融作用对非均匀输沙级配组成的影响显著，并随着流量增大而逐渐减弱。本研究剖析了冻融作用对推移质输沙率与级配组成的影响，有助于认识冰冻区河流的河床稳定性与河床演变情势。