推移质运动与动床阻力.ppt

推移质输沙率Gb： 一定的水沙条件下，河道处于冲淤平衡时，单位时间通过断面的推移质数量。单位:kg/s。 单宽输沙率gb ：推移质输沙率通常习惯用单位宽度的数量来表示，单位:kg/(m.s) 一定的水沙条件下，河流只能输送一定的推移质，上游来沙如果超过本河段Gb就可能会淤积；反之则冲刷。 对推移质的定量研究方法：采样法(代表性不好)、公式法（采用公式和实验结合） 推移质输沙率公式研究途径大致分为五类：以流速为主要参数；以拖曳力为主要参数；根据能量平衡观点；统计分析与力学分析结合；按沙波运动规律分析 一、以垂线平均流速为主要参数的公式 二、以拖曳力为主要参数 三、从能量关系 四、力学分析与统计分析结合 推移质运动与悬移质运动 Einstein 推移质运动公式 1942， 1950 考虑床面泥沙颗粒运动的随机性 推移质与床沙质不断交换 建立推移质运动强度与水流参数的关系 利用概率论推导数学表达式推广到非均匀沙 基于推移质与悬移质之间存在交换 将推移质运动理论 和悬移质扩散理论相联系 推移质与床沙质不断交换 泥沙颗粒在床面停留时间长短决定推移质输沙率大小 设推移质单宽输沙率为 单位时间内通过的泥沙都将在长度 L0 内 单位面积泥沙沉积率为 泥沙冲刷率 单位面积上泥沙颗粒数 取与颗粒形状有关的系数为A1, A2 相应重量为 被冲刷外移泥沙的重量 冲走这些泥沙所需时间 单位面积泥沙冲刷率 推移质运动与悬移质运动 * 输沙平衡条件 推移质运动平衡即 冲起 ＝ 落淤 令颗粒形状系数 推移运动概率 水流作用在颗粒上的上举力为 单位面积泥沙冲刷率 令沙粒水力半径为 参数 上举力脉动值 h = h0 h* Einstein根据试验取距离理论床面0.35D处流速为有效流速 * 五、根据沙波运动规律分析 沙波的体积： 沙波运行一个波长需要的时间为T，干密度为 ，单宽输沙率为： 习题3 某宽浅河道水深H=2米，比降J=0.0005,断面平均流速V=0.8m/s，河床泥沙组成主要有 0.25、0.5、1.0 、2.0、 5.0、16.0mm 在上述水文条件下，哪些沙粒处在运动状态，分别采用下述三种关系式进行比较。（取ν＝0.01cm2/s) (1)岗恰洛夫公式，（取d95=16mm) (2)沙莫夫公式 （3）利用西尔兹关系 习题4 有一规划中的库址河段，当流量Q=3000 ，水面比降J=0.00092，水深H=7.1m，河宽B=197m，河床由卵石组成，d=2cm，修库后，将被上游来沙淤积覆盖，淤积后床面糙率 ，当流量Q=3000 ，淤积后水深H=5.0m，河宽B=300m，岸壁组成不变，试估算水库淤积后的综合糙率？ 习题5 长江寸滩站实测水文泥沙资料如下 已知河道糙率n=0.025，河床质d90=0.06m，起动泥沙平均粒径d=0.03m，试用meyer-peter公式计算断面推移质输沙率，并与实测值比较。（n’=d901/6/22) 垂线号 8 10 13 15 17 20 22 24 水深H(m) 30.8 31.8 33.2 32.7 29.2 26.2 24.6 23.7 垂线平均流速(m/s) 3.68 3.40 3.41 3.32 3.37 3.59 3.46 3.54 实测单宽输沙率(kg/m.s) 0.227 0.079 0.111 0.215 0.152 0.163 0.248 0.086 垂线间距ΔB（m) 73 55 55 55 62 67 65 65 60 * 二、沙波的产生和消亡的几个阶段 静平整、沙纹、沙垄、过渡、动平整、沙浪、急滩与深潭。 2.3 沙波运动 二、沙波的产生和消亡的几个阶段 静平整：流速小于起动流速，泥沙不动，床面平整。 沙纹：流速增大，沙粒聚集最后连接成形状规则的沙纹。纵剖面不对称，迎水面长而平，背水面短而陡，一般波高在0.5~2.0cm，波长1~1.5cm。 2.3 沙波运动 二、沙波的产生和消亡的几个阶段 沙垄：受河流几何形态和尺寸的影响，波高从1m到2~3m，波长从几米到100m 不等。 3.3 沙波运动 二、沙波的产生和消亡的几个阶段 过渡： 动平整： 纱垄发展到一定程度 纱垄趋于 衰 微 流速增大 床面恢复 平 整 波长渐大 波高渐小 2.3 沙波运动 二、沙波的产生和消亡的几个阶段 沙浪：流速继续增大，弗劳德数Fr1，床面再一次出现起伏，称沙浪。特点：沙浪起伏对称，流线基本与河床平行，波峰后水流不分离，泥沙运动强度大，成层运动。 顺行沙浪：沙浪运动方向和水流方向一致。 逆行沙浪：沙浪运动方向和水流方向相反。 黄河下游经常出现这种逆行沙浪。例如，土城子河段在中水位以上时，全