非均勻推移質(zhì)泥沙運(yùn)動特性研究.pdf

1、泥沙既是豐富的資源,也能成為致災(zāi)因子。隨著人口的增加,經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,環(huán)境的變異,溫室效應(yīng)等影響,由泥沙為致災(zāi)因子直接或間接引發(fā)的災(zāi)害(主要是地質(zhì)災(zāi)害和洪水災(zāi)害)愈來愈為人們所重視。正確地認(rèn)識泥沙與泥沙災(zāi)害的類型及其成因機(jī)制,對維護(hù)區(qū)域經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展具有十分重要的意義。
　　泥沙運(yùn)動理論的研究內(nèi)容很多,本文的研究僅圍繞推移質(zhì)泥沙運(yùn)動的基本問題,即:推移質(zhì)泥沙運(yùn)動形態(tài)、非均勻沙起動以及輸移規(guī)律。以理論研究為基礎(chǔ),結(jié)合大量的水槽試驗(yàn)資料,對

2、推移質(zhì)運(yùn)動特點(diǎn)進(jìn)行了初步的探討和分析,主要內(nèi)容和成果如下:
　　(1)建立了接觸型推移質(zhì)(滾動)運(yùn)動模型,簡要分析了其運(yùn)動特性。
　　由泥沙顆粒受力模型出發(fā),得到了泥沙顆粒滾動運(yùn)動方程,利用數(shù)值計算方法,得到了顆粒運(yùn)動軌跡,并簡要分析了運(yùn)動狀態(tài)的變化特點(diǎn)。
　　(2)建立了泥沙顆粒跳躍運(yùn)動模型,分析研究了躍移運(yùn)動參數(shù)的特性以及推移質(zhì)輸沙率。
　　通過對泥沙運(yùn)動方程的數(shù)值求解,分析了跳躍運(yùn)動參數(shù)(躍高、躍長、躍移速

3、度)的統(tǒng)計特性,得到了運(yùn)動參數(shù)的數(shù)學(xué)表達(dá)式,并進(jìn)一步給出了推移質(zhì)輸沙率計算公式,將所得輸沙率公式與其它公式對比,說明其可以反映實(shí)際輸沙情況。
　　(3)完善了非均勻沙附加阻力以及起動流速的確定方法,得到了能夠較為全面反映非均勻沙特點(diǎn)的起動流速公式。
　　從非均勻沙特點(diǎn)出發(fā),簡要闡述了非均勻沙的運(yùn)動機(jī)理。利用水槽試驗(yàn)資料研究了附加阻力系數(shù),利用滾動平衡方程式建立了能反映非均勻沙粗化、細(xì)化過程和床沙受暴露、隱蔽作用的起動流速公式

4、,通過跟已有的公式比較,所得公式介于各家公式之間,說明其能夠用于非均勻沙的起動問題研究。
　　(4)探討了非均勻沙輸沙規(guī)律,提出了新的非均勻沙平衡輸沙率計算方法。
　　通過對非均勻推移質(zhì)運(yùn)動方程的理論解析,導(dǎo)出了非均勻沙臨界起動Shields參數(shù)的數(shù)學(xué)表達(dá)式,從理論上證實(shí)了床沙中的細(xì)顆粒起動流速大于同等粒徑的均勻沙,而粗顆粒的起動要較同等粒徑的均勻沙容易。同時還得到了平衡輸沙條件下非均勻推移質(zhì)分組輸沙率公式,其計算值與實(shí)測資