泥沙颗粒相对隐蔽度在散体沙起动研究中的应用
2011-08-11杨文俊
长江科学院院报 2011年7期
关键词:研究
孟 震,杨文俊
(长江科学院水利部江湖治理与防洪重点实验室,武汉 430010)
泥沙颗粒相对隐蔽度在散体沙起动研究中的应用
孟 震,杨文俊
(长江科学院水利部江湖治理与防洪重点实验室,武汉 430010)
运用泥沙隐蔽度的研究成果,结合泥沙起动的滚动模型,导出了以隐蔽度为参数的泥沙近底作用起动流速公式。通过对该式分别进行的极限分析和单调性分析,论述了散体沙起动的几个物理现象,论证了宽级配非均匀沙的起动特性。经过对泥沙颗粒隐蔽度分布特性及泥沙起动标准的分析,建立了泥沙颗粒隐蔽度与无因次起动切应力之间的数值关系。最后借鉴前人的研究成果,验证了本文公式的适用性。
隐蔽度;起动;极限;单调性;起动条件
1 概 述
泥沙起动研究已有200多年的历史,研究前期主要针对散体均匀沙,如较著名的“六次方定律”和Shields无因次临界拖拽力[1]等。这一时期对泥沙起动的处理方法一般分为3个步骤:①把泥沙颗粒概化为球体,忽略粒间作用力和粘结力;②通过对泥沙颗粒受力分析,建立滚动起动、滑动起动或跳跃起动方程,并推求泥沙近底作用起动流速;③采取某一水流流速分布来建立近底作用流速与垂线平均流速的关系,或者把近底作用流速转化成无因次临界起动切应力。
散体均匀沙的起动研究总体上还是比较成熟的,但是对散体非均匀沙的起动研究仍存在很多困难,至今起动公式仍没有统一的形式。一般来讲,散体非均匀沙起动的研究方法主要体现在4个方面[2]:①取宽级配非均匀沙中某一级配泥沙做代表,直接代入散体均匀沙的起动(流速、切应力、功率等,下同)公式;……
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