壅水条件下推移质泥沙输沙率变化规律初步研究

壅水条件下水流结构特征及推移质泥沙输移规律问题目前尚未得到很好的解决,如天然壅水河段、水库库区壅水等条件下的泥沙输移、河床冲淤等问题,亟需这方面的理论支撑。利用理论分析、实测资料、水槽试验等方法进行对比分析首先分析不同条件下推移质输沙率变化的差异性;然后利用水槽试验观测壅水条件下非均匀流水流结构特征;最后结合天然实测资料和水槽试验资料,回归分析得出了适合在水库库区壅水河道的推移质输沙率计算公式。研究结果为当壅水程度指标β达到1.3以上时,现有各家公式已基本不能用来计算壅水条件下的推移质输沙率;利用水槽试验资料得到了相对床面切应力与壅水程度指标β的定量关系;回归分析得出壅水河道推移质输沙率计算公式可以在三峡库区河段适用。     

长江上游推移质泥沙输沙率公式检验

适用于长江上游的推移质输沙率计算公式还未得到普遍接受。选取八个代表性公式,采取分散度比较法,利用长江上游8个测站（点）共计1290组实测资料对其进行检验。分析发现：（1）Engelund-Hansen公式精度相对最高,Yalin公式次之;若计算水流强度和输沙强度大的河流（如乌江、虎跳峡上峡口）时,Park公式计算精度较高。（2）各家公式并不适用于受下游峡谷洪水期雍水影响的河段（如奉节河段）。     

峡谷壅水河段推移质输沙规律探讨

以奉节站为例,对峡谷壅水河段水沙运动现象进行了描述,分析现有推移质输沙率公式在峡谷壅水河段的预测效果,对峡谷上游附近河段推移质输沙规律进行了探讨,指出峡谷壅水河段由于水深、比降及床面补给的复杂性,推移质运动的不连续性,致使现有输沙率公式不能适用于此类河段。     

非均匀推移质瞬时输沙率试验研究

推移质输沙率是泥沙运动力学的重要内容。目前,推移质输沙率的研究大多集中于时均输沙率,对瞬时输沙率的研究则相对较少。首先,介绍了Ballio提出的均匀沙瞬时输沙率的计算方法,对其进行推导得到非均匀沙瞬时输沙率计算公式;其次,通过非均匀沙水槽试验中得到不同颗粒泥沙的瞬时运动速度,代入改进的Ballio输沙率公式中,计算得到瞬时输沙率;然后,采用定义方法计算瞬时推移质输沙率,并与Ballio方法进行比较,结果表明两种方法得到的推移质瞬时输沙率较为接近,说明采用改进的Ballio方法计算非均匀推移质瞬时输沙率是可行的。同时,通过大量试验,揭示了非均匀推移质瞬时输沙率在时间上不稳定性、在空间上不均匀性以及运动过程中间歇性等特性。     

长江上游推移质泥沙输沙率公式的检验

对现有推移质输沙率8个代表性计算公式,采取分散度比较法,利用长江上游8个测站(点)共计1290组实测资料对其进行检验,以探讨其对长江上游输沙律的适用性。分析发现：各公式的计算结果非常分散,其中EngelundHansen公式精度相对最高,Yalin公式次之;若计算水流强度和输沙强度大的河流(如乌江、虎跳峡上峡口)时,Parker公式计算精度较高。各家公式并不适用于受下游峡谷洪水期雍水影响的河段(如奉节河段)。     

金沙江下游支流河段推移质输沙率公式初探

选取金沙江下游龙川江、小江、牛栏江 3 条典型支流,对其进行水槽平衡输沙试验,并分析总结现有的推移质输沙率公式,以计算该 3 条支流的推移质输沙率。将试验成果与计算结果进行对比分析,结果表明：①从公式立论基础上看,以能量平衡为主要理论依据的公式计算值偏大;②从公式形式上看,以河段比降为主要参数的公式计算值偏大;③综合考虑各水力要素, Ackers White 公式 ,Einstein Brown 公式和长江科学院输沙曲线 , 较适用于金沙江下游支流河段的推移质输沙率的计算。     

试论推移质输沙率公式

推移质输沙规律研究是泥沙基本理论的重要内容.在对前人主要研究成果开展述评的基础上,进一步从能量平衡观点及能耗图形出发,全面考虑影响河流推移质运动的因素,合理确定不同条件下的泥沙起动流速、摩阻参数A65与水下休止角,建立了物理图形清晰、结构合理、便于使用且适用性更强的推移质输沙率公式.采用大江大河与中小河流资料以及试验室实测资料对公式的检验结果表明,文章建立的公式(19)在不同条件下均能同实测点据接近,有效提高了推移质输沙率公式的计算精度和工程实用价值.     

泥沙起动判别条件和推移质输沙率

在建立考虑了泥沙起动概率因素的散体泥沙起动流速计算式的基础上，讨论了泥沙起动概率，泥沙平均起动颗粒百分数，泥沙起动流速系数和推移质输沙率之间的关系．若以沙莫夫起动流速公式对应的起动流速系数值作为沙质河床起动临界条件的约定值时，相应的泥沙起动概率为０．１２７１，床面泥沙平均起动颗粒百分数为１２．７１％，无量纲推移质输沙率Φ为０．００３３５．这些结果与实际情况是基本符合的，可作为室内或野外观测泥沙起动的定量判别条件．     

沙质河床推移质输沙率计算研究

沙质河床推移质输沙计算无论在河流动力学的基本理论研究,还是在工程应用方面都有重要意义。本文回顾了前人主要研究成果,认为因推移质输沙率测验精度低而使现有公式多不适用于典型沙质河床,故在阐明推移质与悬移质泥沙交换运动机理基础上,借助因测验精度较高而在学科研究较成熟的悬移质含沙量垂线分布公式,通过向河底外延推求出推移质泥沙输沙率,并充分考虑泥沙粒径、水流强度及水力摩阻特性对沙质推移质输沙厚度的影响,得到了物理概念清晰、形式较为简明的沙质推移质输沙率公式。通过黄河细沙河床实测资料验证结果表明,本文建立的公式比前人推移质输沙率公式具有较高计算精度,可以应用到推移质输沙率测验精度不能保证的沙质河段的河床变形计算。     

推移质平衡输沙率公式研究

将确定性方法和随机性方法相结合,以单位时间内单颗粒泥沙的交换次数代替交换时间,基于颗粒受力平衡推导了推移质颗粒的平均运动速度。结合Bagnold水流功率和Einstein起动概率的基本概念,推导了一个推移质平衡输沙率公式。该公式的系数在临界起动时较小,但随水流强度的增加而增大,从而避免了诸如Meyer-Peter、Einstein、Bagnold、Yalin及Engelund等经典推移质公式难以兼顾低强度和高强度输沙率计算的问题。利用经典的推移质输沙率实测数据检验了本文公式,表明该公式具有较好的适用性。     

长江上游推移质泥沙输移研究

 针对目前长江上游精度较高的推移质输沙率公式还未公认接受的现状,利用长江上游8个测站（点）共计1 290组推移质运动实测资料,点汇无因次水流强度指标和泥沙输移强度相关关系,发现无因次W*Φ的关系较好。然后根据输沙率公式的标准化对其关系式进行回归分析,并利用实测资料对回归公式进行了验证。结果表明,该公式较适用于长江上游河流的推移质输沙率公式,推荐在长江上游河流使用本文回归公式。     

壅水条件下水流阻力试验研究

壅水条件下的水流阻力及输沙特性,在水利工程的应用中占有十分重要的位置。对壅水条件下河道开展概化水槽试验,采用声学多普勒测速仪ADV对水流流速进行了测量,并对壅水条件下水流阻力和床面切应力等进行了分析。结果表明壅水条件下,水流流速沿垂线分布较均匀流条件下更加均匀,当壅水程度越大时,水流流速沿垂线分布越均匀,且流速分布大致上仍服从对数率分布;壅水条件下,随着水深的增大,摩阻流速不断减小;壅水条件下河道水流阻力系数随着非均匀系数及水力半径的增大而增大;引入壅水程度指标,并拟合得到了床面切应力随壅水程度指标的变化关系式。成果可为壅水条件下水流结构特征及输沙规律的研究提供参考。     

岷江都江堰河段卵石推移质的横向分布特性

常用的推移质输沙率公式多指单位河宽的输沙率计算，对于全断面的输沙率则涉及推移质输沙带的宽度和横向输沙率分布，本文以岷江都江堰河段卵石推移质输沙率的横向分布实测资料为基础，建立了用自然对数函数描述横向分布的概率分布函数，并对横向强输沙区，弱输沙区和不输沙区给出了量化指标。     

干支流直角交汇区水流泥沙运动特性初步研究

通过总结前人有关干支流直角交汇区水流泥沙运动研究成果,归纳了干支流直角交汇区的分区水流泥沙运动特性,初步探讨了交汇区局部水头损失计算方法,提出了新的包含水深比及回流长度的局部水头损失系数计算公式,采用长江科学院水槽试验成果对计算公式进行了验证。验证结果表明：在汇流比较小时,计算与试验成果吻合较好。     

山区河流卵石推移质的输移特性

通过对床面颗粒的受力分析，在岷江都江堰河段和青衣江姜射坝河段的实测资料基础上，导出了卵石推移质运动状态数与爱因斯坦的推移质运动强度函数的关系，能较好地反映四川山区河流卵石推移质时均输沙率与水沙因素的关系，用对数正态分布描述卵石推移质输沙率的随机特性，证明在95％的置信水平下是成立。     

非均匀沙卵石推移质输移随机特性研究

使用天然尺度的实验室渠道观测了在恒定流的条件下非均匀卵石床面的推移质运动变化过程,采集到了更高精度、更长时间序列的输沙率变化过程,分析描述了输沙率统计变化对采样时间的依赖性。实测推移质输沙率的脉动现象十分剧烈,且当采样时间越小时,这种脉动现象越剧烈。来流为4300l/s,采样间隔分别为2min、5min与10min情况下,输沙率脉动值较平均值分别大约4.8倍、3.3倍与2.7倍;来流为5500l/s,采样间隔分别为2min、5min与10min情况下,输沙率脉动值较平均值分别大约3.2倍、2.1倍与1.9倍。卵石推移质单宽输沙率的离差系数、无量纲脉动强度以及无量纲极差值均随采样历时与无量纲希尔兹切应力的增大而减小。利用本次试验成果,通过多元线性回归得到的卵石推移质单宽输沙率的离差系数、无量纲脉动强度以及无量纲极差值与采样历时以及无量纲希尔兹切应力的关系式可为工程应用提供参考。     

山区河流卵石河床的推移质输沙特性

宽级配卵石河床表层大多为不同粗化程度的粗化层覆盖,现有大多数公式只能反映特定粗化程度下的输沙特性,限制了这些公式的适用性。理论分析和试验结果表明:在同样的来水来沙条件下,粗化程度越高,输沙率越小,在计算中引入粗化程度参数可以较好地提升公式的适用性;粗化层的稳定性对卵石推移质输沙有重要影响,粗化层遭受破坏后,推移质输沙率剧增,现有公式计算结果明显偏小。因此,在计算推移质输沙率时需要科学合理地考虑粗化层破坏导致的输沙率剧增问题。     

不连续宽级配床沙推移质输沙率特性试验分析

通过水槽试验对不连续宽级配床沙的推移质输沙率进行试验研究.深入分析、探讨了不同水流强度及不同床沙组成对连续与不连续宽级配床沙输沙率的影响.在已有研究成果的基础上,构造了考虑床沙不均匀性的相对水流强度表达式,着重研究了相对水流强度与推移质输沙率函数的关系.利用试验资料对提出的表达式进行回归分析,确定了有关参数.最终确定的...