论矩形明渠流边界切应力分布规律

本文提出了流体内部任一微小水体所含机械能总是沿到边壁最短距离的方向向边界传递，并通过粘性作用而予耗散的假定。依此假定本文导出了能适合各种宽深比的矩形明渠边界切应力分布公式，同时还给出了矩形明渠流边壁、底壁糙率不同时的边界切应力分布公式，所得公式与实验资料较为相符。     

高含沙水流运动中的宾汉切应力

试验表明高含沙水流或高浓度浆液具有明显的宾汉体特性、宾汉极限剪切力是高含沙水流的重要物理特性.但这种剪切力在流动条件下是否继续保留,及其对流动特性的影响至今尚无统一认识.本文在评述已有试验结果基础上,提出一种新的试验方法,测定了宾汉极限剪切力在流动浆液中的变化规律.为高含沙水流,浆体管道的阻力及泥沙运动有关计算提供了依据.     

潮间带泥沙起动切应力现场测量装置

为了准确获得泥沙起动参数,减小对原状土的扰动,研制了一种潮间带泥沙起动切应力现场测量装置,利用Fluent软件模拟了装置内部流场与底部切应力,确定了在底部产生均匀切应力时的内外筒最佳转速比,建立了转速与底部切应力之间的关系,探讨了装置的最佳转速比受装置尺寸的影响。结果表明,该装置的内圆筒、外圆筒、剪力环三者同向转动时可以产生较大的底部切应力。以内圆筒半径310 mm、外圆筒半径410 mm、工作水深260 mm为例,如不设置剪力环且内外圆筒同向转动,装置最佳转速比为3∶1,此时底部切应力在距离轴心0.33～0.38 m范围内最为均匀;如设置剪力环且内圆筒、外圆筒、剪力环同向转动,装置最佳转速比为3∶1∶3,此时底部切应力在距离轴心0.33～0.40 m范围内最为均匀。底部切应力与外圆筒转速之间符合二次函数关系。     

非均匀沙的运动机理及输沙率计算方法的研究

本文较为系统地研究了非均匀沙运动机理及输沙率的计算方法，在建立泥沙运动交换模式的基础上，指出现有非均匀泥沙动动流速公式存在的不足并对此作了修正，然后分别讨论了推移质分组输沙率、悬移南分组兵沙力和全沙输沙率的计算方法，得到的有关公式均用实测资料作了验证计算，结果表明它们是合理、可靠的，可在理论研究和生产实践中参考应用。     

泥沙输移强度计算公式的再研究

输沙强度计算公式的精度，在很大程度上取决于水流强度指标的选取。本文在对以往各种水流强度指标分析的基础上，提出了统一的水流强度指标形式，并由此推导出一般形式的输沙强度计算公式，该公式可概括现有的有关输沙公式。同时利用多组实测水槽资料对公式中的系数进行了率定，与其它几个输沙强度公式比较表明，本文公式具有较高的精度。     

切德克水文站悬移质输沙率间测问题探讨

以切德克河流域切德克水文站历年实测悬移质输沙率资料为基础数据,并按照相关规范规定进行测站历年综合单断沙关系线的推求与分析,根据推求出的测站历年综合单断沙关系线所进行的适线、符号及偏离程度的检验结果可以判定,所确定出的测站单断沙关系系数取1.011,将各年份单断沙关系线套绘在历年综合单断沙关系曲线图中并比较两者的偏差发现...     

基于床面层能量平衡关系的推移质输沙率计算式

基于床面层内的水流能量关系,推导了推移质输沙率与床面层内有效水流功率的关系式.实测资料表明,推移质输沙率与床面层内有效水流功率有良好的相关性,且高于推移质输沙率与水流功率的相关性.经2 800组试验资料与天然河流资料的检验表明,该关系式的适应性良好,计算精度较高,并优于同类型的基于水流功率的推移质输沙率公式.     

非均匀沙分组起动规律的研究

本文在分析了非均匀沙起动情况后，采用输沙率法和分组相对输沙率法判别非均匀沙起动如果用其平均粒径d。来表示非均匀沙，则起动切应力和相同粒径的均匀沙近似，分组起动情况小颗粒由于受大颗粒的隐蔽作用鞍同等粒径的均匀沙需要较强的水流条件．相反大颗粒由于受暴露的影响比相同粒径的均匀沙容易起动．各粒径组的起动切应力可用公式(11)求出，     

水流与壁面间切应力估计方法的比较研究

精确估计水流与壁面间切应力在泥沙输移和水利工程安全方面具有重要意义。通过选取并整理文献数据,对现今七种主要的水流与壁面间切应力的估计方法在不同雷诺数的条件下进行评价和比较,发现总体上湍流动能外推法和雷诺应力外推法估计壁面切应力的可靠性和精确度最高,平均相对误差分别为3.2%和5.2%。湍流能量法、湍流动能法和雷诺应力法次之,以壁定理的精确度最低,但其所需的数据较容易获取。二阶应力法的精确度取决于阻力系数的取值。其中,壁定理和二阶应力法的估计值偏高而更加安全,湍流动能外推法的估计值较为准确,而其余方法给出的估计值偏低。所得结果对不同条件下水流与壁面间切应力估计方法的选择以及直接测量仪器的校准有一定的参考价值。     

非均匀沙分级起动切应力探讨

在考虑水流条件、床沙组成的基础上,通过对泥沙颗粒受力分析,建立了滚动平衡方程式,得出非均匀沙分级起动切应力公式.在建立公式的过程中考虑了床沙非均匀性对起动的影响,定义了附加作用力G,并将其引入公式中.通过实验数据的验证表明公式的计算结果与实验数据符合良好.     

泥沙起动过程中床面切应力与含沙量关系的试验研究

以长江口细颗粒泥沙为样本进行环形水槽起动试验,给出了三组不同中值粒径泥沙的起动流速和临界起动应力,同时用湍动能法(TKE)估算不同含沙量水体的床面切应力,给出了泥沙起动过程中床面切应力与含沙量之间的关系。床面切应力随着含沙量的增加而增加,当含沙量达到某一浓度后,床面切应力增长缓慢,随着含沙量的再增加,床面切应力再次迅速增高,而不同中值粒径的泥沙,增长速度并不一致,说明泥沙对床面切应力的影响并不仅仅表现在含沙量上,粒径大小也是影响床面切应力的重要因子之一。     

波、流共存时的床面剪切力和泥沙运动

利用边界层理论，导出了床面剪切力，综合摩阻系数，综合速度和综合摩阻速度，建立了波浪，水流共同作用下的泥沙起动和水体挟沙力公式。     

掺气挟沙对高速水流边界剪切力特性影响的分析

在高速水流循环系统中，用自行研制的剪切力传感器分别量测了清水、掺气水流及挟沙水流壁面上的剪切力；实验表明，含沙掺气高速水流壁面剪切力的脉动值的概率密度函数分布基本符合正态分布规律；文中根据实测资料，分析了剪切力的时均值和脉动值与水流速度的关系；讨论了掺气及含沙量对壁面边界剪切力的影响；在同一流速下，剪切力的时均值及脉动值随着含沙量的增加而略有增加，随着掺气浓度的增加而降低。     

泥沙输移强度计算公式的统一

输沙强度的计算 ,其实质是建立输沙率与水流强度间的关系 ,而现有的输沙公式中所采用的水流强度指标千差万别。本文首先对以往各种水流强度指标进行了综合、归纳 ,提出了一般形式的水流强度指标形式。由此推导出统一形式的泥沙输移强度计算公式 ,该公式可概括现有的有关输沙公式。     

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。     

非饱和土的有效应力参数研究

本文在评价了现有非饱和土有效应力参数确定方法的基础上，提出了一种新的求解方法。这种方法直接从非饱和土应力应变关系、孔隙气压力和孔隙水压力入手，推导出反映剪应力和球应力的有效应力参数公式。同时根据武功黄土试验资料进行了整理，所得有效应力参数规律性较好。     

Flume simulations of salmon bioturbation effects on critical shear stress and bedload transport in rivers

Nest (redd) construction by female salmonids involves sequences of pit excavation and filling that winnow fines, loosen grains, and moves sediment downstream into a tailspill mound shaped like a dune. Prior research suggests that such bioturbation may destabilize streambeds by reducing friction between grains and converging flow that elevates shear stress on tailspills. Bed stability may alternatively be enhanced by form drag from redds that lowers basal shear stress, an effect that varies with the proportion of the bed that is occupied by redds (P). I used simulated redds and water‐worked (“unspawned”) beds in a laboratory flume to evaluate these competing influences on critical conditions and bedload transport in experiments with P = 0.11 (1 redd), 0.29 (2 redds), and 0.38 (3 redds). Results from competence (largest grain) and reference transport rate estimates of Shields stress indicate that particle entrainment inversely related to P. Bedload transport rates also increased as exponential functions of P and the boundary shear stress that exceeded critical conditions. Therefore, redd form drag did not overcome the destabilizing effects of redd construction. Instead, grain mobility and bedload transport increased with P because larger bed areas were composed of relatively loose grains and redd topography that experiences elevated shear stresses, as suggested in prior research. By winnowing fines and increasing bed surface mobility that exposes small particles in subsurface areas to flow, bioturbation by salmon can mitigate fine sedimentation of streambeds, which suggests an active role for salmon in restoring fish habitat in streams.