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水利工程论文-粗细泥沙挟沙能力研究.doc

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水利工程论文-粗细泥沙挟沙能力研究.doc

水利工程论文-粗细泥沙挟沙能力研究摘要:文中导出了均匀沙、非均匀粗细泥沙平衡和不平衡状态下的挟沙能力公式,反映出含沙量、来沙量、级配和粘性对挟沙能力的影响。关键词:挟沙能力非均匀沙悬移质基金项目1均匀沙挟沙能力以下的探讨以悬沙制紊的观点出发[1,2,4],针对黄河下游高含沙水流[3]及“多来多排,少来少走”的特点,引入浑水粘性等影响,建立均匀泥沙的挟沙能力关系,作为进一步探讨非均匀粗细泥沙挟沙能力关系的基础;同时,导出平衡状态下和不平衡状态的挟沙能力关系。1.1平衡挟沙能力Es和E分别代表在相同水流条件下的浑水和清水在单位时间内的能量损失,而以ΔE代表E和Es的差值,系由悬移质的制紊作用而出现的,则有E-Es=ΔE(1)令A代表过水断面面积,Sv代表以体积百分数计的含沙量,U代表断面平均流速,J、JS分别表示清水及浑水的能坡,γs、γm分别为泥沙及浑水的密度,则E=γm(1-Sv)AUJ+γsSvAUJ(2)Es=γm(1-Sv)AUJS+γsSvAUJS(3)ΔE=(γs-γ)ωAC1Sav*(4)式(2)和原有推导中采用γmAUJ略有差异,其原因在于多(γs-γm)SvAUJ,是表明泥沙的存在对于浑水深液依然有一定的影响。把(2)、(3)、(4)代入(1)式有(γs-γm)ωAC1Sav*=γmAU(J-JS)+(γs-γm)SvAU(J-JS)Sav*=γm/C1ω(γs-γm)U(J-JS)+γm-γs/γmSvU(J-JS)由J-JS=U2/8gR(f-fS)得Sav*=γm/C2(γs-γm)(f-fS)U3/gRω[1+γs-γm/γmSv](5)而f-fS与含沙量有关,Sv越大,f-fS越大,当Sv=0时,f-fS亦为0。同时,f-fS的值和浑水的粘性亦有关系,用μr表征相对粘度,则f-fS应正比于μr。因此有f-fS=C3Sαv*μr(6)式中α和β皆为参数,代入(5)式并整理有Sv*=k(γm/γs-γmU3/gRω)m(1+γs-γm/γmSv)mμmr(7)式中k为系数(kg/s),m为待定参数均由实验确定,而ω为浑水沉速,μr水的相对粘度。关于ω和μr有许多公式,本文中取[3]μr=(1-Sv/Svm)-2.5引入水槽和黄河天然实测资料,回归参数m和k得Sv*=0.211[(γm/γs-γmU3/gRω)m(1+γs-γm/γmSv)μr]

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