泥沙起動的試驗(yàn)研究與機(jī)理分析.pdf

1、泥沙起動作為泥沙運(yùn)動的首要問題和基礎(chǔ)理論，對客觀準(zhǔn)確地把握河流水沙運(yùn)動、河流演變規(guī)律具有關(guān)鍵的作用。目前，由于在沙粒起動對水流響應(yīng)方面缺乏深刻的認(rèn)識，因此在對水流作用力的表達(dá)上不盡準(zhǔn)確、對作用方式和沙粒的失衡方式等方面的表述也不盡相同。
　　 從水流紊動特性入手，通過對散粒體泥沙的水槽起動試驗(yàn)，對ADV采集的三維流速場，運(yùn)用紊流統(tǒng)計(jì)理論，從流速概率分布、紊動強(qiáng)度、雷諾應(yīng)力和紊動動能方面，對試驗(yàn)中水流的紊動特性進(jìn)行了分析。結(jié)果表明

2、:在近壁區(qū)，橫向、縱向分流速及合成瞬時(shí)流速的概率分布呈正態(tài)分布，而垂向上與正態(tài)分布偏差較大;近壁區(qū)橫向的紊動強(qiáng)度、雷諾應(yīng)力和紊動動能的分布形式與縱向相似，值略小。
　　 以水流紊動特性為基礎(chǔ)，對現(xiàn)有沙粒受力表達(dá)式進(jìn)行了分析:根據(jù)瞬時(shí)流速大小和方向的隨機(jī)變化特性，用三維分流速表達(dá)了沙粒受力狀況;同時(shí)考慮到床面不平整性對沙粒的隱蔽作用，建立了散粒體泥沙在三維流場下的滾動力矩平衡方程式。
　　 根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，特別是ADV測得的

3、三維分流速，統(tǒng)計(jì)了在試驗(yàn)時(shí)間序列內(nèi)Md＞Mf的概率，得到了三維流速作用下泥沙的起動概率。結(jié)合試驗(yàn)中少量起動狀態(tài)的判斷標(biāo)準(zhǔn)，以2％到12％的起動百分?jǐn)?shù)約定了ε=0.05的小概率事件，對三維和一維流速場作用下起動概率的合理性進(jìn)行了驗(yàn)證，得到在三維流速作用下統(tǒng)計(jì)得的起動概率p=0.0471是符合約定的小概率事件。
　　 最后從泥沙起動的隨機(jī)性、瞬時(shí)性、失衡模式和起動的實(shí)質(zhì)等機(jī)理層面上闡述了泥沙起動對三維水流的響應(yīng)機(jī)制。結(jié)合泥沙起動試驗(yàn)