非均匀推移质输沙率

本文提出了一种实测床面表层颗粒暴露高度的方法,并用此方法实测,提出了区分宽级配非均匀沙全动和部份可动的标准;进而提出了非均匀沙平均床面及其代表粒径的计算方法。考虑前后颗粒暴露高度及其分布的相互影响,导出了冲刷概率P_*=PP′的表达式,并根据非均匀沙大小颗粒暴露高度不一的特点,提出了非均匀沙推移质交换时间的表达式;最后获得了新的非均匀沙推移质输沙率公式。该式已经验证,可以直接用于实际工程中。     

非均匀推移质输移特性研究

在非均匀推移质输移机理的基础上, 通过理论分析、推导及计算,得到泥沙起动无量刚最小临界切应力参数θ0值为0.02。提出了一种计算推移质输沙率的方法及公式,该公式表明,在水流强度一定时,输沙率并非为一个常量,而是随颗粒在床面的相对暴露度而变。根据平衡输沙时θ0的最小取值,得到平衡输沙时推移质泥沙颗粒最大粒径dc max的计算式,在此基础上提出了一种计算推移质级配的方法。验证结果表明计算与实测资料符合较好。     

非均匀沙的起动问题

本文引入非均匀沙“床面可动层”的概念,提出判定非均匀沙分级起动的标准;认为非均匀沙的起动是一个动力平衡过程,在考虑水流的脉动,隐蔽作用及当量糙度系数的影响下,求得了非均匀沙的起动切应力曲线及表达式;根据实验分析得出非均匀沙的起动应分为三个阶段,并求出了相应的临界水流条件的计算方法。     

宽级配非均匀推移质输沙率的实验研究

非均匀沙推移质输沙率是生产中的一个重要问题,由于测验困难,许多河流尚无系统的原型观测资料。目前计算非均匀推移质输沙率的公式相差较大,难以得到统一的结论。本文利用实验及实测资料分析推移质输沙率的脉动特性,用负幂律分布进行描述,表明具有一定的普遍性。     

非均匀沙的运动特性与规律

在理论分析及前人试验结果的基础上,从非均匀沙的起动条件及机理、挟沙力及推移质输沙率的计算方法、悬移质不平衡输沙等方面分析了非均匀沙的运动特性,根据非均匀沙推移质输沙率公式分析了同一启动标准条件下输沙率的变化规律及输沙率变化的影响因素.     

黏性非均匀沙的起动概率

基于概率论与力学结合的方法，探讨了黏性非均匀沙的起动问题．将促使颗粒运动的外力矩大于颗粒保持静止的外力矩视为泥沙起动的临界力学条件，通过作用力臂的统计处理以反映颗粒在床面排列的随机性，并基于瞬时底流速的概率分布和试验资料建立起适合黏性非均匀沙的起动概率公式．其中作用力包括推移力、上举力、水下重力和黏性力，而黏性力表达式则根据因次分析和交叉石英丝试验得到，涉及到泥沙非均匀性、干密度和水压力等影响因子．摩阻流速的计算值与试验值的比较表明，起动概率和相应临界摩阻流速公式合理地刻画了非均匀沙起动的随机力学特性，考虑因素较为全面，对无黏性和黏性的非均匀沙均适用，可供潮汐河口非均匀沙冲刷预测时使用．     

长江宜昌站沙质推移质输沙规律

现有几家起动公式中的K值不能够准确预测长江宜昌站沙质推移质输沙规律。对宜昌站1956年到1964年和1973年到1974年11年的246组沙质推移质实测水力、泥沙因子资料进行统计分析,将沙质泥沙近似作为均匀沙处理,从均匀沙的起动特点出发,通过分析泥沙颗粒受力和起动模式推导得出宜昌站沙质推移质起动公式,并且公式中的K值随着流量的变化而变化,呈指数分布。在此基础上进而建立了适合宜昌站沙质推移质输沙率公式,并用宜昌站1975年沙质推移质资料对公式进行验证,按公式计算的起动流速和输沙率与实测值比较,获得满意结果。     

非均匀沙分级起动流速研究

非均匀沙对均匀沙明显不同,对非均匀沙起动机理作了分析,运用概率论与力学相结合的方法,以现有的相对暴露度为基础导出了泥沙颗粒力臂的数学期望,进而导出了考虑非均匀沙隐暴效应的起动概率表达式.在采用的细颗粒暴露度的分布函数上存在一间断点,从泥沙运动机理和数学上证明了它对力臂的数学期望没有影响.在起动概率的基础上建立了第l级粒径的起动公式.通过现有的非均匀沙起动流速试验资料,确定了计算公式的参数.同时用现有的实验资料对作者起动流速公式进行验证,并且同其它流速公式相比较可以看出作者的起动流速公式预测精度较高.作为特例,同时也得到了均匀沙的起动公式.     

非均匀沙起动规律初探

本文根据近底水流结构及床面圆球绕流试验成果,阐明了非均匀沙起动机理的复杂性。建立了能反映非均匀床沙暴露作用及隐蔽作用的计算非均匀沙起动流速的简化模式,通过专门安排的非均匀沙起动流速试验及分析川江野外观测资料,确定了计算公式的系数。计算结果能反映较细的非均匀床沙较同粒径均匀沙难于起动,而中等及较粗的非均匀床沙则较同粒径均匀沙易于起动的特点。     

非均匀沙起动流速研究与比较

在现有泥沙起动研究成果的基础上,通过理论分析、公式转换和比较,得出即使对均匀沙,起动流速公式的起动系数K也不应是常数,K应随着起动环境的改变而变化,现有各公式的起动系数K是不同的常数,这就影响了各公式的适用范围.分析表明,影响起动环境的因素有水流条件、床面泥沙颗粒特性、泥沙颗粒和水流条件之间的相对关系等,给出了各影响因素的数理表达式,建立了非均匀沙起动流速公式,公式计算值与实测资料符合良好.本文公式与几个常用的起动流速公式的比较结果表明,公式精度较高.     

卵石床面清水冲刷稳定形态及其水流结构试验研究

由于测试手段的局限性,对粗化稳定的水流结构,尤其是河床粗化层不断调整的水流结构变化研究较为缺乏。借用多普勒声速仪 (SontecADV)和尼康全站仪(NikonDTM),测试了不同水沙组合卵石床面,在清水冲刷条件下的稳定形态及其水流结构。试验表明：在相近的水流条件下,粗化稳定后粗颗粒在床面的暴露程度和排列位置受原始铺沙与前期粗化程度的影响。清水冲刷卵石推移质输沙过程、稳定形态及其相应的水流结构具有较强的相互作用关系。在一定的水沙、床面形态条件下,平均流速分布沿相对水深的变化可由单一的对数分布转变为S形曲线,且其流速极值转捩位置也受水沙及床面形态条件的影响。     

非均匀推移质泥沙级配的计算

本文用起动流速作为判别泥沙起动的临界条件,提出了非均匀推移质泥沙级配计算方法,并利用水槽实验结果和长江实测资料对计算结果进行了验证,结果令人满意。     

非均匀卵石野外实测资料的整理与分析

在收集大量卵石野外实测资料的基础上，主要针对长江上游的川江及其支流和三峡河段进行整理与分析，得到了卵石河床的床面组成，卵石推移质级配，卵石形态特征及其输沙率的变化规律。     

非均匀卵石野外实测资料的整理与分析

在收集大量卵石野外实测资料的基础上，主要针对长江上游的川江及其支流和三峡河段进行整理与分析，得到了卵石河床的床面组成、卵石推移质级配、卵石形态特征及其输沙率的变化规律．     

非均匀推移质颗粒的扩散与分选试验研究

为研究非均匀的泥沙颗粒同均匀泥沙颗粒扩散特性的不同,开展一系列水槽试验。在不同水力条件下,通过高清摄像技术拍摄不同粒径推移质颗粒的运动轨迹。利用Dxo Viewpoint软件将拍摄得到的静态图片进行矫正处理,使用ImageJ软件提取每个时刻颗粒的位移数据。分析位移均值与方差随时间的变化,得到以下结论：不同的时间尺度上,颗粒将表现出不同的扩散特征;水力条件及粒径范围不同,表现出的颗粒扩散特征也将不同;在长时间尺度上,非均匀推移质颗粒的扩散特征会有逐渐趋向于弹道运动β=2的趋势,这是由于颗粒本身的非均匀导致的分选现象;颗粒的非均匀性越强,颗粒的分选现象出现越快;天然河流的尺度远大于水槽,这种分选现象将会更加明显。     

山区河流浅水条件下漂石对河床响应与泥沙补给影响的试验研究

受暴雨洪水与滑坡、泥石流灾害的影响,山区河流床沙多为宽级配卵砾石泥沙,甚至出现较多的漂石,从而影响近底水流结构与推移质输移特性。基于野外漂石河流的调查,通过概化试验,探讨了漂石颗粒对河床冲淤的影响;对比分析了不同水沙条件下漂石对推移质输沙率过程的影响;根据床面粗化程度与漂石状态相异的两种类型对比试验,探讨了漂石对不同水沙条件下推移质输沙率的影响程度。初步表明：随着漂石颗粒相对暴露度（D/h,漂石等效粒径与平均水深之比）的减少,漂石对其尾部区域水流的混掺越加突出,从而对河床的冲刷能力变大;根据本试验采用的水沙参数,漂石对推移质输沙率的扩大效应为几倍至十几倍。     

基于随机-动力学模型的非均匀推移质扩散

为了研究非均匀颗粒与均匀颗粒扩散特性的差异,基于随机-动力学模型建立非均匀推移质泥沙运动的间歇朗之万方程,该方程不仅能够模拟推移质颗粒的间歇运动(运动-静止交替)过程,而且能够较好地反映颗粒速度统计分布特征与颗粒受力之间的联系.采用建立的模型对非均匀颗粒长尾分布停时进行模拟,分析均匀颗粒与非均匀颗粒扩散特征的差异.结果表明,颗粒的非均匀性可以导致某些随机量(如停时)满足长尾分布,但因为不满足中心极限定理,这种长尾分布与均匀颗粒的长尾分布将导致完全不同的扩散类型.说明非均匀颗粒在大的时间尺度上表现为弹道运动,这种弹道运动反映出的并不是反常扩散,而是确定性的沿程分选过程.     

溪洛渡水电站导流洞卵石推移质采样方案及其输沙特性

溪洛渡水电站位于金沙江下游,水流流速大,挟沙能力强,本文结合溪洛渡水电站导流洞推移质情况,开展了高速挟沙水流条件下卵石推移质测验方案的试验研究,提出了溪洛渡水电站卵石推移质测验方案即缆道悬挂采样器加拉偏的方式进行测量并予以实施。测验成果表明,金沙江溪洛渡6#导流洞河段存在河床卵石运动情况,而且推移量很大。根据导流洞实测水沙运动资料,揭示了溪洛渡水电站导流洞卵石推移质的输移特性,并建立了卵石推移质输沙率与流量的经验关系。     

均匀沙推移质输沙率的统计分析

本文在分析国内外文献的基础上,着重研究了H.A.爱因斯坦均匀沙推移质输沙率公式,并且从理论上得到它的多种等价形式。公式数学推理严谨,计算也较简单,且与实测资料吻合良好。     

大比降河道均匀沙起动流速研究

在讨论床面均匀沙颗粒起动标准的基础上,引入休止角的表达式和随机性理论推导出不同底坡下均匀沙起动概率,进而导出泥沙起动流速;通过已有的研究成果验证本公式的合理性,结果表明：本文公式适用于大比降河道,而且对普通河道的适用性也较强;同时文章初步分析了典型无粘性均匀沙起动公式差异性的原因。