宾汉体水流中泥沙起动机理

本文分析了宾汉流体中宾汉极限剪切力τB对泥沙起动起阻碍作用的力学机制，得出均匀无粘性沙的起动拖曳力的一般表达式。并对结果定性分析得到：(1)存在粒径D*，对粒径小于0.1D*的泥沙，起动中重力因素可忽略不计；对粒径大于10D*的泥沙，宾汉极限剪切力因素可忽略不计。(2)宾汉流体中τc随颗粒粒径D的变化关系为马鞍状曲线。存在某个粒径Dmin，其所需τc最小。     

关于泥沙的起动问题

泥沙起动的临界条件是表征泥沙特性的重要参数,进行过广泛的研究.本文在简要阐述泥沙起动研究的基础上,对研究泥沙起动存在的问题,例如希尔兹曲线能否概括不同液流的开动切力现象,提出讨论,特别对不正确的分析方法,进行比较详细地分析,希望从中吸取教训,促进泥沙研究工作的开展.     

水流流速与泥沙起动概率关系研究

通过对泥沙颗粒在水流中的受力情况的分析,推导出泥沙处于临界起动状态时的近底水流流速。运用概率论的思想,建立其与泥沙起动概率的关系,并根据指数垂线平均流速公式将近底流速转变为容易测量的垂线平均流速,使得泥沙的起动概率可直接通过测量水流速度来确定,为泥沙起动的概率研究提供了一个很好的工具。     

甬江河口细颗粒泥沙起动流速研究

通过收集的甬江河口洪枯季细颗粒泥沙运动实测资料,基于垂线平均含沙量突变处对应的垂线平均流速作为该时刻泥沙起动流速的概念,统计获得不同水沙条件下的细颗粒泥沙起动流速数据;比较经典细颗粒泥沙起动流速公式对甬江河口泥沙的适用性,发现张瑞瑾、沙玉清、窦国仁经典公式的计算结果偏大,唐存本、张红武公式的计算结果偏小,窦国仁公式的计算精度最高。通过分析各公式出现误差的原因,引入泥沙水下容重对黏结力影响的修正项,对窦国仁公式进行修正,收集与甬江河口泥沙粒径范围接近的系列水深变化范围内包括粉沙质和淤泥质的细颗粒泥沙起动流速资料对修正公式进行验证,最终拟合得到可适用于大、小水深下的黏性细颗粒泥沙起动流速公式。     

泥沙起动流速的统一公式

在分析前人泥沙起动流速公式的基础上,通过理论探讨给出了泥沙颗粒间黏结力与水深引起的附加下压力的表达形式,在进行底部和平均流速换算时引入了张红武基于掺长模型与涡团模式建立的流速分布公式,遂基于黏结力与水深引起的下压力对泥沙起动具有同等重要的影响,以及天然河流泥沙运动的特征值,确定了公式的待定系数。从理论上建立的泥沙起动流速统一公式,不仅可概括粗细沙,而且能反映河床摩阻、含沙量及水温对泥沙起动的影响,并可适用于轻质沙。     

泥沙起动流速研究

从泥沙起动的特点出发，将瞬时作用流速、起动标准、泥沙颗粒在床面的相对暴露度及附加质量力等影响因素同时引入到推移质泥沙起动中，使分析泥沙起动时考虑的因素更加全面。采用经典力学与统计理论相结合的方法，得到了泥沙起动无量刚切应力公式。并对公式中的系数进行了数值计算。结果表明，该系数并非为一个常数，而是在一定的范围内，且随床面上颗粒的相对暴露度而变。同时，还得到了概括散粒体和粘性细颗粒泥沙的统一的均匀沙起动流速公式的上、下限。说明其系数也是在一个区间取值。 关键词：泥沙；临界切应力；起动流速     

砾卵石起动临界条件

阐述了砾卵石均匀沙的运动机理,通过对附加质量力和床面颗粒相对暴露度参数的引入,推得了均匀沙起动无因次拖曳力公式,并对公式中的系数进行了计算。结果表明,在起动状态一定时,该系数并非为一个常量,而是介于某个区间,且随颗粒在床面上的相对暴露度的变化而变。通过转化推得了散粒体均匀沙起动流速公式,同时考虑了砾卵石扁度的影响,其系数同样不是一个常量,同学者们的公式相对照较为合理,该系数包含了其它公式的系数。结论部分可以解释为何不同的作者通过实验所拟合的系数各异,且差别较大,说明文中公式基本能反映均匀沙的起动特性。     

泥沙起动流速公式在天然河流中的验证

在回顾前人成果的基础上,依据天然河流资料和以轻质模型沙资料,对适用性较强的各家泥沙起动流速公式进行了验证。结果表明:①以某一较小的单宽输沙率作为判别标准即使有一定依据,但在推移质输沙率测验精度很低的前提下,利用具体天然河流资料确定的泥沙起动流速误差也较大;②现有各家泥沙起动流速公式计算结果较为相近,同轻质模型沙起动流速都相差不大,对于天然河流资料也可进行估算;③相对而言,张红武、卜海磊公式,沙玉清公式,唐存本公式,计算结果同实测资料较为接近,可用来计算天然河流起动流速,其中张红武、卜海磊公式的验证结果最佳。     

粘性泥沙起动流速的探讨

本文结合琅琊山抽水蓄能电站下库库区原状土起动流速试验，对以往所采用的粘性泥沙起动流速分工进行了讨论。根据近年来明渠均匀紊流的理论研究与试验研究成果，对粘性泥沙的起动机理及起动流速的确定提出了一个设想，并给出了固结粘土的起动流速公式。本文指出，粘性泥沙的起动，除水流方面的影响外，粘性泥沙的组成及结构也是影响其起动的重要因素。因此，借鉴土力学、粘土坟物学等相关学科的研究成果将有助于此类工程问题的解决。     

泥沙起动流速随机特征的初步分析

采用理论分析和Ｍｏｎｔｅ Ｃａｒｌｏ 随机模拟两种方法，以泥沙所在位置为参数，分析河床松散排列单颗泥沙起动流速的随机特征。结果表明，随试验次数增加，统计分布函数趋于理论分布，开始收敛很快，逐渐变缓。６００ 次试验，误差下降到１ ％ ；４８００ 次可降到０－０４ ％ 。６０００ 次试验中，约６０ ％ 的点据落在以平均起动流速为中心，±１８ ％ 的范围内。因为起动流速存在较大的随机性，应将其看成一个有较大范围的参数，而非一个确定的值。本文显示了在泥沙运动基本规律分析中，随机模拟方法具有一定使用价值。     

冲积河流悬移质泥沙与床沙交换机理及计算方法研究

本文在分析前人研究成果的基础上，从非恒定挟沙水流沙量平衡入手，建立了冲积河流悬移质泥沙与床沙交换关系表达式，并引入平衡冲淤物粒径的概念，对冲淤物粒径的计算方法进行了系统分析，提出了一整套计算非恒定挟沙水流悬移质泥沙与床沙交换的模式与方法，同时将该方法引用到数学模型中，采用黄河下游典型洪水进行了验证。     

用全沙观点研究黄河泥沙问题

黄河现行的输沙率测验存在系统误差，漏测及计算方法引起的沙量误差虽然占全沙量的百分数较小，但在水库及下游河道的冲淤演变中所起的作用却不能忽视，采用Einstein全沙的概念，对实测输沙率进行修正后，用沙量平衡法计算的冲淤量与断面法计算的冲淤量基本一致，改正后的输沙率可作为全沙输沙用于黄河泥沙问题的研究。     

粗细泥沙挟沙能力研究

文中导出了均匀沙、非均匀粗细泥沙平衡和不平衡状态下的挟沙能力公式，反映出含沙量、来沙量、级配和粘性对挟沙能力的影响。     

泥沙输移比问题的分析研究

泥沙输移比定义一直存在着不够准确清晰的缺点，对泥沙输移比概念及其影响因素进行了更深入的探讨是非常有必要的。首次在泥沙输移比公式中引入粒径、时段因子，利用量纲分析推求了不同区域的泥沙输移比公式。从理论上阐明泥沙输移比并不是单纯与整个流域面积成反比，而是与流域产沙面积成反比     

核子测沙仪试验研究

介绍了核子测沙仪的特点、原理和含沙量计算方法,并用浑水搅拌器进行了标定试验,得到了含沙量随输出电压的变化曲线和拟合函数,确认核子测沙仪的主要指标为:测量范围,含沙量1～2 000 kg/m3,水深0～200 m,水温0～45℃;测量精度,1～3 kg/m3时>10%,3～10 kg/m3时<10%,10～100 kg/m3时50 kg/m3时<1%;信号长期稳定性,<0.03%;放射源安全性,使用活度1.85 GBq的241Am源是"十分安全"的.     

淤泥环境中的遥操作技术研究

在对河底或湖底的淤泥进行作业时,淤泥中作业设备与水面上作业船只间的通信是个难题。一种基于悬索电流场的无线遥操作技术,详细对其原理和电路模型进行了说明和推导,总结基于此原理设计的悬移质采样器的工作情况。     

黄河下游低含沙水流挟沙力研究

冲积河流在低含沙水流冲刷后，床面粗化使水流挟沙能力下降现象十分明显。三门峡水库蓄清排浑运用后，黄河下游河道汛期淤积、非汛期冲刷，同样由于断面展宽，床面粗化及悬沙组成也变粗，使得水流挟沙力急剧下降。因此讨论低含沙水流冲刷条件下的水流挟沙力是评估水库下泄大流量冲刷下游河道效果的关键问题。通过试验及野外资料提出的低含沙水流挟沙力公式，它形式简单，与已有公式不同的是，它反映了河道边界条件(即坡降、床沙粗细及断面形态)及泥沙特性对挟沙力的影响。经黄河下游实测资料验证满意，可用以定量估算下游大流量低含沙量时冲刷的减淤作用及艾山-利津河段不淤(或微冲)需要的临界流量。     

平原型水库泥沙清淤试验研究

为研究平原型水库泥沙清淤试验的效果,同时进行平原型水库清淤试验排沙效率和经济性的定量分析,以西霞院水库清淤试验为例,针对输沙管道南岸过坝方案,分析了平原型水库泥沙清淤试验中不同工况下的泥沙运动形式、实测阻力及输移泥沙悬浮情况等,分析计算了各种工况下输沙耗水率及试验清淤成本。结果表明:平均含沙量越大,排沙耗水率越低,最低耗水率为3.53,清淤成本约为52.28元/m~3。     

黄河中游高含沙水流泥沙粒径特征研究

利用三角坐标对黄河中游5条支流悬移质颗粒级配资料进行了分析,发现黄河中游的高含沙水流粒径组成大致在如下范围之内：〈0.005mm的粒径占5％-25％,0．005～0.010mm的粒径占2％～16％,〉0．010mm的粒径占60％-90％。因各支流所在流域差异,使其高含沙水流的粒度组成也有所差异,但均集中于一定的粒径配比范围内。