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推移质中的几个理论研究
2009/5/1 11:19:18    新闻来源:水文泥沙专委会
  作者:韩其为

  (水文泥沙专委会第七届学术讨论会  2007年10月)

  一. 泥沙起动

  1. 起动标准

    时均起动流速的约定意义引来了起动标准。已提出的标准包括定性(个别动、弱动、中动、大量动)标准,起动概率标准,起动强度标准,相对输沙率的标准。这些标准可以相互转换[1]。但是输沙率标准在理论上便于统一起动(只是输沙率小而已)与输沙率规律。



 
  二 、非均匀沙输沙率规律

  1.非均匀沙输沙率研究内容,应包括分组输沙率,总输沙率,推移质级配与床沙级配等。当然起动流速也应是分组的。有了床沙级配与推移质级配关系,就能确定冲淤时分选与床沙粗化。只有这些问题通过一个体系全部解决时,非均匀沙输沙率的研究才算是有系统结果。可惜已有的研究往往将有些环节分割进行。例如,起动、输沙率、床沙粗化(粗化因子)等。

  2.目前的非均匀沙输沙率研究大体有三方面:

  一种是按均匀沙输沙率结构给以修正(当然一般只考虑能起动的部分),也称其为非均匀沙输沙率。
这至多只能解决总输沙率计算。

  第二种是对爱因斯坦公式进行修正,以确定分组输沙率,这方面国外很多。爱因斯坦强调泥沙运动的随机特性(如其公式中不包含起动流速), 他的公式对机理理解较深,但是结构也有不合理之处,有一些问题在理论上难以澄清。






  3.有几个问题是否值得商榷和讨论

  (1)目前在非均匀推移质输沙研究中有几个框框:均匀沙的框框,已有公式的框框,研究思路的框框等。

  (2)文献中有不少强调粗化对起动和输沙率的影响,这是需要的。但是粗化的影响主要是通过床沙级配变化起作用,至于排列紧密也会有一些影响,但难以考虑。是否可直接考虑冲刷时床沙级配变化,而暴露度则随级配而变。

  (3)迭加推移质分组输沙率是否应采用有效床沙级配的问题。

  4、推移质不平衡输沙问题

  推移质不平衡输沙最早由日本人提出,给出了简单的结果,1981年我们曾提出不平衡输沙方程[3],据此推断出天然河道中推移质不平衡输沙程度非常普遍,但是由于它们在床面滚动和跳跃,冲起和落下均很快,故恢复距离很短。

  三、卵石推移质移动速度

  在水库变动回水区淤积和下游河道冲刷过程中,都有卵石下移问题。它的下移并不单纯满足输沙能力,而且还要求符合它的运动速度。根据同位素试验和物理模型试验,卵石在川江移动的速度一般仅1~10km/年(汉江5 km /年)。因此要如同悬移质计算中取速度很大,以至无穷大是不对的。需要有一个估算方法。



  图1-B 推移质侵占悬移质淤积部位时的淤积厚度

  五、悬移质向推移质的转化

  进入水库变动回水区, 悬移质中部分粗颗粒要转换成沙质推移质, 这样它的运动就与悬移质不同的了。不仅水库如此,在长江出三峡进入平原河道后,在宜昌就发现了大量悬移质转为推移质(在葛洲坝水库修建前由川江的数十万t增至宜昌的878万t)。我们曾从理论上导出了估计悬移质粗颗粒、悬移质向推移质转换的估计方法[2]。



  六、卵石河床上沙质推移质估计

  泥沙在卵石河床不同水力因素处于静止、推移和悬浮的概率如表4所示[4]。 







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