天然河流水流会挟带大量泥沙,这种泥沙运动会影响水流结构和河床,因此研究泥沙起动概率问题对于山洪治理、水力发电以及水库淤积等具有重要意义。采用滚动或者滑动的运动模式,结合泥沙颗粒水流推移力、水流上举力和泥沙自身的重力与泥...天然河流水流会挟带大量泥沙,这种泥沙运动会影响水流结构和河床,因此研究泥沙起动概率问题对于山洪治理、水力发电以及水库淤积等具有重要意义。采用滚动或者滑动的运动模式,结合泥沙颗粒水流推移力、水流上举力和泥沙自身的重力与泥沙颗粒水下休止角之间的关系,泥沙颗粒起动时,其水平方向的推移力必须大于阻力,根据受力平衡关系式得到了泥沙颗粒起动概率积分表达式,该表达式充分揭示了泥沙颗粒的受力图景,弥补了以往起动概率公式忽略水流推移力的不足。本文建立的起动概率公式有5个参数需要确定,通过无量纲粒径参数结合试验资料,求出了起动概率公式中的水下休止角正切值变量;利用粗糙床面水流流速和紊动分布试验数据,确定了近床面的时均流速和水流方向的紊动强度;利用均匀沙起动资料结合比例法确定了水流推移力系数和水流上举力系数,以及Luque的7组实测资料和Guy的108组试验资料对本文泥沙颗粒起动概率公式进行了验证,并与爱因斯坦公式、Engelund and Fredsoe公式以及程年生等计算公式进行了比较。结果显示:研究得到的起动概率公式具有最高的计算精度。对于临界状态的泥沙颗粒,本文起动概率倾向于弱动的起动模式,而其他公式则趋向于中动起动模式;与经典的希尔兹起动概率公式比较,本文的起动概率公式可以很好地与希尔兹曲线重合,而其他公式则是一条直线,只能计算大颗粒的泥沙起动问题。展开更多
文摘天然河流水流会挟带大量泥沙,这种泥沙运动会影响水流结构和河床,因此研究泥沙起动概率问题对于山洪治理、水力发电以及水库淤积等具有重要意义。采用滚动或者滑动的运动模式,结合泥沙颗粒水流推移力、水流上举力和泥沙自身的重力与泥沙颗粒水下休止角之间的关系,泥沙颗粒起动时,其水平方向的推移力必须大于阻力,根据受力平衡关系式得到了泥沙颗粒起动概率积分表达式,该表达式充分揭示了泥沙颗粒的受力图景,弥补了以往起动概率公式忽略水流推移力的不足。本文建立的起动概率公式有5个参数需要确定,通过无量纲粒径参数结合试验资料,求出了起动概率公式中的水下休止角正切值变量;利用粗糙床面水流流速和紊动分布试验数据,确定了近床面的时均流速和水流方向的紊动强度;利用均匀沙起动资料结合比例法确定了水流推移力系数和水流上举力系数,以及Luque的7组实测资料和Guy的108组试验资料对本文泥沙颗粒起动概率公式进行了验证,并与爱因斯坦公式、Engelund and Fredsoe公式以及程年生等计算公式进行了比较。结果显示:研究得到的起动概率公式具有最高的计算精度。对于临界状态的泥沙颗粒,本文起动概率倾向于弱动的起动模式,而其他公式则趋向于中动起动模式;与经典的希尔兹起动概率公式比较,本文的起动概率公式可以很好地与希尔兹曲线重合,而其他公式则是一条直线,只能计算大颗粒的泥沙起动问题。
