森林枯落物阻滞地表径流和影响砂粒水力起动条件研究

运用室内水槽实验方法，研究了马尾松林枯落物对地表径流速度的阻滞作用和对花岗岩砂粒起动流速的影响，结果表明，径流速度与坡度和流量成正经，与枯落物量成反比，它们之间的幂函数关系显著，无粘性均匀花岗岩砂粒的起动流速与砂粒平平均粒径，坡度和枯落物量之间存在明显的幂函数关系，枯落物与苔藓组合地被层对坡面径流速度和砂粒起动流速的影响比仅有枯落物覆盖时更明显，粒径大于２．０ｍｍ的砂粒在有枯落物覆盖时，即使在大于     

粉煤灰干容重对动床模型试验的影响

为了保证模型冲淤相似并使动床模型试验结果具有较好的重复性,以郑州热电厂粉煤灰作为模型沙,从起动流速、冲刷率及坍落高度等方面分析了干容重对动床模型试验的影响。结果表明:①中值粒径为0.021 mm的细颗粒粉煤灰,水下固结时间对其起动流速有较大影响;中值粒径为0.056 mm的粉煤灰,水下固结时间对其起动流速影响很小;中值粒径0.106 mm的粗颗粒粉煤灰,起动流速已与水下固结时间无关。②粉煤灰冲刷率随冲刷时间的延长而逐渐减小;在同一进口条件和边界条件下,粉煤灰的冲刷率随干容重的增大而减小,但减小的幅度随干容重的增大而有所变缓;粉煤灰冲刷率随流量的增大而增大,但增大的幅度随流量的增大而有所变缓。③粉煤灰的沉积历时越长,临界坍落高度越大,而临界坍落高度增加的速率随暴露时间的延长而逐渐减小,临界坍落高度最终趋于一最大值;坍落稳定坡度随暴露时间的延长而增大,并逐渐趋于一最大值。     

泥沙起动规律

本文着重对极細顆粒的泥沙(如粘性土壤)的起动条件进行了探討,并认为砂粒在河床上的稳定性不仅取决于砂粒本身的重力,而且还取决于砂粒之間的粘着力。从这概念出发,推导出了粗砂和細砂的統一起动公式(包括起动底流速,起动时垂縐平均流速以及起动时的切应力)。另外,收集了大量的天然砂及模型砂(非天然砂)的起动資料来进行驗証,并获得滿意的成果。     

沙波迎流面泥沙起动流速研究

利用概化沙波模型,研究了不同坡度、粒径及位置情况下的泥沙起动流速,根据实测数据指出沙波泥沙起动流速特征,并分析比较了与平坡起动的差别。通过对泥沙颗粒的受力分析,提出水流冲击力,并利用沙波垂线流速分布公式进行流速换算,建立了沙波泥沙起动流速计算公式。结果表明:在相同水流条件下,因沙波地形影响,迎流面泥沙起动流速值小于平坡;沙波不同位置处的泥沙起动流速非定值,随着水平位置而变化;坡度和粒径对再附点附近泥沙起动流速影响较小。通过验证比较表明,公式计算结果与实测资料基本一致,适用于描述沙波迎流面泥沙起动规律,可反映出沙波坡度和水平位置的影响。     

竹粉模型沙特性试验研究

对竹粉模型沙物理特性(容重、干容重、水下休止角等)和运动特性(沉速、起动流速和糙率)分别进行了试验研究。物理特性试验表明:其容重受粒径变化影响较小;干容重随粒径增大而增大;水下休止角随粒径增大而减小,并提出计算竹粉模型沙水下休止角的经验公式。运动特性试验表明:竹粉单颗粒沉速随粒径增大而增大,相对沉速随含沙浓度增加先增大后减小;起动流速随粒径增大而增大,随水深增大而增大,并提出估算竹粉模型沙起动流速的经验公式;糙率随水深增大而减小,随流速增大而增大。     

花岗岩残积土垂直层次抗剪强度变异性研究

花岗岩残积土广泛分布于我国南方,它具有特殊的土壤力学性质,研究花岗岩残积土垂直层次抗剪强度变异性及其影响因素对于指导工程施工及解释崩岗发生演变具有十分重要的意义。对花岗岩残积土进行多点采样,通过对花岗岩残积土不同层次的土壤进行基本性质测定,研究了土体在垂直层面上抗剪强度的变异特性及影响因素。研究发现:花岗岩残积土土体垂直层次之间的抗剪强度差异较大,这种差异主要体现在内摩擦角的变化上;影响花岗岩残积土抗剪强度指标的主要因素为水分含量以及砂粒含量;同时考虑水份和砂粒含量两项因素时,一定含水率范围内,抗剪强度随含水率的降低、砂粒含量的增多而增大,凝聚力总体随含水率降低而升高,随砂粒含量的增大而减小,内摩擦角总体随含水率降低而升高,随砂粒含量的增多而增大。     

非粘性岸滩稳定坡度影响机理初步研究

本文从稳定岸滩上非粘性颗粒在静水与动水中的受力分析出发,主要考虑水流条件及颗粒物理特性的影响,分析研究岸坡稳定的影响机理,建立了动水中的岸滩稳定坡度与近底流速 、颗粒粒径的平方根 以及容重 的函数关系式。结合水槽试验,使用不同情况下多组次的试验资料拟合出岸滩稳定坡度的经验公式。试验结果及拟合出的公式反映了动水中的非粘性颗粒岸滩稳定坡度小于静水中的岸滩稳定坡度并随 的增大而减小的规律。研究成果可以初步预测水流条件变化后河岸变形,并指导河岸整治工程。     

非均匀沙起动规律研究

非均匀沙运动规律与均匀沙存在明显的不同。本文从非均匀沙运动特点出发，简要阐述了非均匀沙的运动机理，利用滚动平衡方程式建立了能反映非均匀沙粗化，细化过程和床沙受暴露，隐蔽作用和起动流速公式，利用实测资料率定计算公式中的系数。与其它起动流速公式相比，本文推导的起动流速公式较好地反映了非均匀沙的起动特性；较细的非均匀床沙较粒径均匀的同粒径床沙难于起动，而较粗的非均匀床沙较粒径均匀的同粒径床沙易于起动。     

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。     

点源渗流作用下泥沙起动试验研究

通过自行设计试验装置,完成不同粒径原型沙在不同渗透力下的泥沙起动流速试验.结果表明:随着渗透力的增大,起动流速有下降趋势;在相同的渗透力下,粒径越大,泥沙起动流速下降的绝对值幅度越大;其原理是渗透力使泥沙颗粒产生部分失重,导致泥沙的等效密度下降,最终使泥沙起动流速下降.为渗透力起动泥沙在水流拖曳力作用下高效输送泥沙提供...     

INCIPIENT MOTION OF NON-COHESIVE SEDIMENT UNDER ICE COVER - AN EXPERIMENTAL STUDY

Based on a series of experiments under both ice-covered and free surface conditions, the present article discusses the role of flow velocity and critical shear Reynolds number for incipient motion of bed material. The influence of the resistance coefficients of both the underside of the ice cover and the channel bed on the location of the maximum velocity has been discussed. In addition, the impacts of ice and composite resistance coefficients on flow velocity for incipient motion of bed material have been assessed. The diagram describing the critical shear Reynolds number and the dimensionless shear stress for the incipient motion of sediment under ice covered conditions with different under cover resistance coefficient has been established. The effects of grain size on densimetric Froude number for incipient motion of bed material have been investigated. A relationship between the densimetric Froude number for incipient motion of bed material and the median grain size of bed material as well as the roughness coefficient of channel bed and roughness coefficient of ice cover has been established.     

减速流条件下床面泥沙起动试验研究

减速流在工程上称为壅水,为非均匀流的一种流态形式。减速流下的床面泥沙起动研究成果,在水利工程中有着重要的应用价值。通过该条件下的河道开展概化水槽试验,结合天然实测资料以及4家经典的起动流速公式对比分析,结果表明4家经典公式均较适用于水槽试验中的减速流条件,只是在起动粒径的选择上略有差异。根据水槽试验的成果得出选取取样标准为床面泥沙起动标准具有较好的精确性,选取d₉₅作为起动的代表粒径;并验证了减速流条件下泥沙起动大体满足希尔兹曲线;通过功率起动公式的验证,得到无量纲起动功率为0.019 1,可以将其作为床面泥沙起动的标准。     

基于概率统计理论的泥沙起动流速研究

为充分考虑泥沙起动的随机性,基于相对暴露度概率密度分布,结合瞬时水流流速及床面泥沙颗粒排列的随机特性,并采用泥沙滚动起动模型,建立了适用于散粒体及黏性细沙统一起动流速公式。通过与实测资料及经典的泥沙起动公式比较发现,本文公式计算值与实测资料吻合更好,验证了该公式在预测散粒体及黏性细沙起动流速的可靠性和优越性。     

渗流作用下的岸坡非均匀沙起动

在考虑渗流作用、泥沙组成的非均匀性、泥沙之间的相互影响等使得泥沙起动具有随机性的影响因素基础上,对岸坡上的泥沙进行受力分析,采用滚动平衡方式推导了岸坡上泥沙起动流速公式,并采用实测资料对此进行验证,计算值与实测值较为符合。     

泥沙颗粒相对隐蔽度理论分析及其应用

泥沙颗粒相对隐蔽度对泥沙的起动、输移等研究均有重要意义。简要阐述了作者近年来在相对隐蔽度理论分析及其应用方面的部分成果,包括：基于不同维度的相对隐蔽度及隐蔽度的分布规律;基于隐蔽度分析的底坡、岸坡及床面上泥沙起动流速;基于隐蔽度分析的宽级配非均匀沙起动特性 Shields 带状曲线成因分析以及基于隐蔽度分析的泥沙颗粒水下内摩擦角试验等相关研究,最后对泥沙颗粒相对隐蔽度的实验研究提出了展望。     

均匀沙起动流速研究

从均匀沙起动的特点出发，阐述了其运动机理，分析泥沙颗粒受力时，除考虑拖曳力，上举力和下水重力外，还应考虑由于颗粒相对暴露度而产生的附加质量力。验算表明，提出的附加质量力的概念及其表达式是合理的。采用滚动起动模式，通过对附加质量力的要领有主表达式和相对暴露度参数的引入，推得了均匀沙起动公式，并用实测资料进行了验证，同其它学者们的公式相比较为合理，该系数包含了其它公式。同时还得到了包括粘性沙在内的均匀的起动流速公式，说明本公式基本能反映均匀沙的起动特性。     

不同底坡的均匀沙起动条件

在讨论了床面均匀沙颗粒起动标准、起动概率及隐暴度的基础上，采用泥沙滚动平衡模式推导了不同底坡的均匀沙起动条件，并给出了起动切应力计算式中参数的取值。经验证，由起动切应力转化为起动流速的计算结果与试验实测值较为吻合。     

泥沙起动条件分析及推移质输沙率公式

基于床面均匀泥沙颗粒相对位置关系,确定了瞬时作用流速及有效作用高度,建立了平坡泥沙起动条件与床面泥沙暴露度的关系.从理论上分析得到,泥沙跃移起动要求水流条件最高,滚动起动及滑动起动取决于泥沙颗粒的暴露角,且暴露角 θ 不随拖曳力系数CD和上举力系数CL的变化而变化.当暴露角 θ 小于42.8°时,泥沙更易于滚动起动;当...     

渗流作用下岸坡泥沙起动流速研究

渗流和冲刷作用是河流岸坡发生崩岸的重要因素。基于概率论与泥沙运动基本原理,引入起动概率及相对暴露度,采用滑动起动模型,推导了渗流作用下岸坡泥沙起动流速的统一公式,弥补了已有研究成果缺乏对泥沙起动概率和渗流力考虑的不足。在简化的起动边界条件下,所得公式可以简化为顺直岸坡、正负坡以及平坡等条件下的起动流速公式。经过有渗流力及无渗流力两种起动条件下的实测资料验证,表明所得公式计算结果与实测数据符合良好。相关结果有助于深入理解泥沙起动及河道岸坡崩岸机理。