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水利工程论文-粗细化过程中的非均匀沙起动流速.doc

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水利工程论文-粗细化过程中的非均匀沙起动流速.doc

水利工程论文-粗细化过程中的非均匀沙起动流速摘要: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。关键词:起动流速非均匀沙粗化过程1前言长江上游天然河流中的床沙组成均为宽级配非均匀泥沙,其输移过程具有明显的特点,许多学者在这一领域取得了进展。非均匀沙的起动问题,作为研究泥沙输移、河渠稳定设计、冲刷过程和模型设计等问题的基础,是解决变动回水区泥沙问题必须面临的基本问题。对于泥沙起动临界条件的表达方式上,传统上有两种方法——起动切力和起动流速,两者既是统一的,也存在明显的差异。起动切力具有明显的、直接的物理意义,但实测时难以获得准确的坡度资料和床面切力资料,因此在实际应用时相对困难一些。起动流速虽作为间接的起动因子,就以其天然河流中易于观测(平均流速)而独具优势,起动流速的表达方式得到更为广泛的应用。均匀沙起动切力的研究以希尔兹的研究为经典。在非均匀沙的起动切力研究中,以伊格扎洛夫(I.V.Egiazaroff),格斯勒(J.Gessler),彭凯和陈远信[6]等人的研究为代表。伊格扎洛夫以对数流速分布引入起动切力荫蔽系数获得非均匀沙起动切力。格斯勒以其研究粗化稳定结构的临界切力代表了非均匀沙起动切力研究的一个重要方面,具有广泛的影响。彭凯、陈远信[6]在80年代中期引入非均匀沙起动标准,床面可动层和起动的动力过程概念,通过系统实验论证,获得了非均匀沙分级起动切力的表达方式——修正希尔兹曲线。起动流速表达方式以前苏联学者开创以来,我国的广大学者在此领域获得了大量的成果,如武汉水电大学、窦国仁、华国祥[1]、唐存本[2,5]等人的研究成果,引入了无粘和粘性沙的特点,建立了适用于粗细泥沙的起动流速公式。在非均匀沙起动流速方面,则在80年代开始,以秦荣昱、陈媛儿和谢鉴衡、韩其为、冷魁[2,7]等人的研究为代表。从不同的角度探讨了非均匀沙起动流速的特点。这些研究无疑为非均匀沙起动流速临界条件的研究具有重要意义。然而,宽级配非均匀沙的起动极为复杂,特别是处于变动回水区冲淤交替过程中的非均匀床沙的起动更是具有特殊性,有许多问题有待进一步深入探讨。作为天然河流(特别是冲淤交替频繁的变动回水区)的床沙往往

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