非均匀沙荫暴作用及起动流速

引入表征床沙位置的泥沙切点公切线与水平面的交角为参数，依据泥沙起动研究床面表层泥沙由静止到运动的临界条件，确定了以公切角变化范围表征的泥沙起动的判别条件。建立了公切角与颗粒暴露度关系式，推导了在平均情况下，以平均粒径代替起动颗粒上游泥沙时的颗粒平均暴露度。把非均匀沙的荫暴作用与其在床面位置和起动粒径相联系，起动力臂以公切角表示，按照指数流速公式形式，根据滚动平衡条件推导、建立了与床面位置相关的非均匀沙起动流速公式。给出了平均情况下相应于不同粒径的公切角计算式。利用13组共133次实验资料对公式进行了验证，证明公式具有较高的精度。     

粗细化过程中的非均匀沙起动流速

本文对处于淤交替（粗化细化）过程下的宽级配非均匀沙起动特点进行了分析，文中首先探讨了均匀沙起动流速的表达方式，然后引入非均匀沙暴露高度和泥沙粒径的关系和研究成果，导出了宽级配非均匀沙分级起动流速的计算公式，通过实验资料检验符合良好。     

非均匀沙起动问题研究

本文在已有研究成果的基础上，运用概率论与力学分析相结合的方法，提出了考虑床沙组成，隐暴效应及起动概率的分级起动流速计算式，此项可满足预报起动沙级配的要求，实验资料验证结果较好。     

不均匀床沙组成及起动

文中首先应用概率统计方法研究不均匀床沙位置之间相互遮蔽的关系，并将暴露度的概念引入不均匀床沙的研究中，然后再根据暴露度并结合底速的随机脉动探讨了床沙起动的规律。计算结果表明，这种方法较符合实际。     

床沙代表粒径与输移泥沙中值粒径的关系

本文分析了输移泥沙床沙质中值粒径D50i的变化规律和计算方法，指出由于水流的分选作用，输移泥沙的中径D50i一般较床沙中值粒径D50为细，且相对中值粒径D50i/D50随床沙标准方差σg的增大而减小。还分析了床沙非均匀性对输沙能力的影响，结果在相同的D50条件下，输沙能力随σg的增大而增大。此外，对采用D50i作为床沙代表粒径的输沙能力计算进行了探讨，结果可以大大提高输沙能力的计算精度。研究表明，用于非均匀沙输沙能力计算的床沙代表粒径，不应是一个固定不变的粒径，床沙代表粒径及相应的沙重百分数应随σg的增大而减小，Einstein等建议的D35仅在σg值为1．5左右才适用。     

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，     

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.     

非均匀沙起动规律探讨

本文从分析非均匀沙的起动机理入手，在非均匀少度变化规律研究的基础上，确定床沙的可动层厚度，并用力学分析及泥沙颗粒分布的统计特性理论、解析几何方法，推出了非均匀潲起动流速的计算公式。对该公式用实测的床沙级配资料验证，所得的结果与实测的泥沙起动速一致。     

非均匀沙分级起动规律研究

本文对非均匀沙起动机理作了分析，提出适合非均匀沙分级起动的判别标准，运用概率论与力学结合的方法，对起动颗粒的作用力臂进行随机分析，导出考虑非均匀沙隐暴效应的起动概率表达式，藉此建立非均匀沙第ｋ粒级的起动公式，在水槽中对天然水徊颜色沙进行分级起动试验，据以确定隐暴系数，从而获得与均匀沙兼容的起动切应力和起动流速公式。     

非均匀沙起动的有关问题

本文对非均匀沙起动的有关问题进行了分析和研究。首先分析了非均匀沙的起动机理，指出非均匀起动研究应该考虑荫暴作用，并有必要考虑脉动作用力的影响。通过对各种泥沙起动标准的分析，推荐了联系推移质取样分析或推移系输沙率的定量标准。最后，针对目前研究之不足，试述了非均匀沙起动研究的努力方向。     

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。     

再论泥沙起动流速

本文是作者４０年来研究泥沙起动公式的小结。文中对颗粒间的粘结力，水的下压力和阻力等有关参数进行了修改。通过瞬时作用流速，明确了三种起动状态间的关系，消除了起动切应力和起动流速间的不协调。对导得的起动切应力公式和起动流速公式进行了较为全面的验证，说明公式较好地反映了粗，细颗粒泥沙和轻质沙的起动规律，为研究工程泥沙问题提供了实用公式。     

泥沙起动研究的伊辛和重整化群方法探讨

为探讨泥沙起动的物理机制和临界概率,把泥沙起动作为一种临界现象,与连续相变进行类比,应用临界现象、连续相变和重整化群的原理和方法建立了泥沙成片起动的二维伊辛模型和二维重整化群模型及算法。通过综合分析得到泥沙成片起动的一个临界概率,其阈值约为0.42,该值与已有实验和观测结果基本接近。把泥沙运动力学和分形动力学相结合探讨了床面起动的物理机制。研究结果表明:床面整体起动和DLA(受限制的扩散凝聚)集团的分形生长有类似的物理机制,对阈值小于0.5就能引起床面整体起动给出了一个物理诠释。该新思想和新方法的引入对探讨推移质整体启动这类复杂现象是有所裨益的。     

泥沙粒径级配对水轮机材料磨蚀性能的影响

为了用更加科学的方法防治和减轻黄河上水电站的泥沙磨蚀,有必要对水轮机的磨蚀特性进行系统研究。磨蚀特性与泥沙粒径及级配有直接的关系,为此对不同沙粒级配下水轮机材料磨蚀进行研究,总结出材料磨蚀与沙粒粒径关系的一般规律,并找出关键数据和临界参数,为水轮机泥沙磨蚀的防护提供依据。     

离子型表面活性剂对细颗粒泥沙起动的影响

表面活性剂是天然水体中常见污染物。泥沙吸附表面活性剂后,泥沙表面性质发生变化,从而影响泥沙起动规律。以长江武汉段细颗粒泥沙为研究对象,通过循环水槽装置模拟泥沙起动过程的试验,从定性和定量两方面研究了离子型表面活性剂对泥沙起动的影响机理。结果表明:①泥沙的起动过程可细分为7个阶段,当流速为15.0~20.0 cm/s时,水明显浑浊,泥沙起动;②由于表面活性剂的存在,泥沙悬浮相对减少,平衡含沙量明显降低,只达到初始含沙量的50%左右;③随着阴离子表面活性剂浓度升高,泥沙临界起动流速从19.37 cm/s增加到23.05 cm/s,而完全起动流速略微减小,从37.06 cm/s降至36.15 cm/s;④随着阳离子表面活性剂浓度升高,泥沙临界起动流速从19.37 cm/s增加到23.32 cm/s,完全起动流速从37.06 cm/s降至32.12 cm/s。电子显微镜观测结果表明,表面活性剂促进了泥沙絮凝,从而显著影响了泥沙的起动规律,且阳离子表面活性剂对泥沙的影响较阴离子表面活性剂大。研究结果不仅具有现实意义,而且为进一步完善泥沙运动体系提供了理论依据。     

非均匀沙起动机理及起动流速

首先指出所谓宽级配泥沙,包括卵石等的起动流速必须按非均匀沙来研究。进而阐述了非均匀沙推移质低输沙率规律,导出了其理论表达式,并进行了数值计算。根据这个低输沙率关系,只需要选定起动标准就能确定起动流速。接着引进了非均匀床沙综合起动流速概念,给出了综合起动流速公式,并以实例说明其合理性。最后讨论了非均匀沙处于起动状态时的分选情况。     

斜坡上泥沙起动流速统一公式的建立

为了建立斜坡上泥沙起动流速的统一公式,基于概率论与力学相结合的方法,考虑了细颗粒泥沙之间的黏结力及附加下压力对泥沙起动的影响,引入起动概率与附加质量力,采用滑动起动模型,从理论上推导了该统一公式,包括近底作用流速和垂线平均流速。通过实测资料验证,该公式的计算结果与实测数据符合较好。与其他公式相比,该公式形式简单,计算精度较高,可以用来计算斜坡及平坡条件下黏性、非黏性泥沙的临界起动流速。     

泥沙颗粒相对隐蔽度在散体沙起动研究中的应用

运用泥沙隐蔽度的研究成果,结合泥沙起动的滚动模型,导出了以隐蔽度为参数的泥沙近底作用起动流速公式。通过对该式分别进行的极限分析和单调性分析,论述了散体沙起动的几个物理现象,论证了宽级配非均匀沙的起动特性。经过对泥沙颗粒隐蔽度分布特性及泥沙起动标准的分析,建立了泥沙颗粒隐蔽度与无因次起动切应力之间的数值关系。最后借鉴前人的研究成果,验证了本文公式的适用性。