基于床沙随机分布的推移质输移统计规律

发布时间：2021-06-10 00:31

　　为了进一步完善推移质输移理论,采用暴露高度、暴露角定量分析床沙分布的随机特性,并通过试验对床沙随机分布特性进行研究。统计结果表明,暴露高度与暴露角均服从正态分布。基于微层起动概率概念及相对暴露高度与暴露角分布规律,建立了泥沙起动概率计算式。根据泥沙颗粒的受力平衡,推导推移质运动速度表达式,并且借鉴Engelund输沙模型的构建理念,推导了推移质输沙率公式,并利用经典的推移质输沙率实测数据检验了公式,表明该公式具有较好的适用性。 

【文章来源】：泥沙研究. 2020,45(06)北大核心CSCD

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

泥沙颗粒位置示意

泥沙颗粒的作用力主要包括拖曳力FD、上举力FL、水下重力W(图4)，各力及其力臂分别为:式中:CD为水流拖曳力系数;CL为水流上举力系数;ub为作用点处的瞬时流速;ρ为水的密度;D为泥沙颗粒粒径;g为重力加速度[15];LD为拖曳力力臂;LL为上举力力臂;LW为水下重力力臂。由滚动平衡方程(FDLD+FLLL=WLW)整理可得临界起动底部平均流速uc计算式:

起动流速系数的概率密度累计函数:由于式(12)不能直接积分计算，为便于应用，本文由式(12)(取CD=0.4,CL=0.1[15]))计算起动流速系数，并绘制起动流速系数概率密度累计函数曲线，如图5所示。图5显示，对于单颗泥沙而言，当作用流速系数0<φ<1.33时，起动概率小于50%，或者说止动概率大于50%，表明泥沙运动的概率小于止动的概率。当作用流速系数1.33<φ<3时，起动概率介于50%～100%，表明泥沙运动概率大于止动概率，泥沙将形成连续的运动状态，最小流速即可称之为起动流速。当作用流速系数φ>3时，表明水流流速已经足以破坏床面泥沙结构，大量泥沙进入运动状态。通过对图5的曲线进行拟合，可得如下计算式:


本文编号：3221642