長(zhǎng)江口非均勻沙沉速研究.pdf

1、沉速是輸沙力學(xué)的重要課題和泥沙數(shù)學(xué)模型的主要參數(shù)之一。沉速是研究泥沙運(yùn)動(dòng)規(guī)律和河道沖淤的關(guān)鍵內(nèi)容，其重要性不言而喻。由于泥沙運(yùn)動(dòng)的復(fù)雜性，現(xiàn)有沉速研究多限于均勻沙，而天然水流中均為非均勻沙。因而，對(duì)非均勻沙沉速進(jìn)行研究有著重要的科學(xué)意義與應(yīng)用價(jià)值。
　　縱觀國(guó)內(nèi)外對(duì)于泥沙沉速的研究，滯性區(qū)和紊流區(qū)的均勻沙沉速已基本解決，過(guò)渡區(qū)的沉速一直是薄弱環(huán)節(jié)，特別由于非均勻沙沉降運(yùn)動(dòng)的復(fù)雜性，至今針對(duì)非均勻沙過(guò)渡區(qū)沉速的研究甚少，尚無(wú)統(tǒng)一的計(jì)

2、算方法。
　　本文提出一種新的基于高速攝像測(cè)量泥沙沉降速度的試驗(yàn)方法，即高速攝像法。與傳統(tǒng)沉速測(cè)量方法相比，高速攝像法具有高精度計(jì)時(shí)能力和記錄能力，因而其精度更高。
　　通過(guò)多次重復(fù)的單顆粒靜水沉降試驗(yàn)以測(cè)定非均勻沙中各粒級(jí)最大粒徑顆粒的沉速。由于非均勻沙級(jí)配連續(xù)，重復(fù)測(cè)試所得沉速的最大值為該分級(jí)泥沙中最大顆粒的沉速，且為上一粒級(jí)最小顆粒沉速。
　　試驗(yàn)結(jié)果表明，過(guò)渡區(qū)沉速實(shí)測(cè)值比規(guī)范公式計(jì)算值明顯偏大，粒徑越小，增幅

3、越大。根據(jù)沉降時(shí)外力平衡，實(shí)測(cè)沉速越大，意味著一般阻力公式中沉速的次方越小。為此考慮過(guò)渡區(qū)阻力跟紊流阻力與滯性阻力的幾何平均值成正比，據(jù)此推導(dǎo)過(guò)渡區(qū)單顆粒泥沙的靜水沉速公式。用沉降試驗(yàn)數(shù)據(jù)確定沉速公式的系數(shù)，發(fā)現(xiàn)沉速公式得到的計(jì)算值與試驗(yàn)值吻合度良好，說(shuō)明該公式適用于過(guò)渡區(qū)單顆粒泥沙的靜水沉速。
　　非均勻沙沉降試驗(yàn)在含原樣本沙樣的混合液中進(jìn)行，取分級(jí)染色沙樣本進(jìn)行沉降，根據(jù)高速攝像法測(cè)定沉降最快的顆粒速度，即分級(jí)染色沙中最大顆粒