泥沙起动流速研究现状分析

该文通过回顾泥沙起动的随机性、运动判别标准、以及泥沙颗粒在河床面的受力分析研究,简要综述了粗颗粒散体泥沙、均匀沙散粒体及细颗粒粘性泥沙、非均匀沙、砾石和卵石以及斜坡上泥沙起动流速的一些主流研究成果,并将最近的一些研究成果与经典研究进行对比。虽然泥沙起动流速研究由国外学者奠基,但在后续的理论体系完善中我国学者也进行了较为深入的研究工作并得到许多实用的经验和半经验公式。粗颗粒散体泥沙的起动流速、均匀沙散粒体及细颗粒粘性泥沙的起动流速研究较为透彻,非均匀沙和砾石和卵石的起动机理,以及斜坡上的泥沙起动流速仍有很大发展空间,对于规律性较为不明显的起动流速研究将会成为今后研究的热点方向。     

粘性细泥沙的临界起动公式

用上海港杭州湾深水航道试挖航槽的淤泥泥样,进行不同沉积密度条件下的起动试验。论文叙述了试验的条件、情况和主要结果。用实测数据检验张瑞瑾公式窦国仁公式,唐存本公式和沙玉清公式,并加以分析和评述。从粘性细泥沙絮凝的电化学理论出发,导出细泥沙颗粒之间粘着力的表达式,建立包括粗、细泥沙在内的统一的临界起动切应力和临界起动流速公式。该式与已有的公式和实测资料进行比较,符合良好。能较好地描述淤泥不同沉积密度时起动条件的变化,应用建议的起动公式,只需用常规试验测定几项基本参数,便可预报淤泥在不同沉积密度时的临界起动切应力或临界起动流速。     

基于相对暴露度的无黏性均匀泥沙起动流速公式

基于白玉川提出的床面均匀无黏性泥沙双向相对暴露度、拖曳力系数、上举力系数与纵向相对暴露度之间的关系分析发现,当颗粒雷诺数较大时(大于15 700),拖曳力系数、上举力系数仅受相对暴露度影响,且幅值变化较小.CD取值在1~1.22,平均值为1.11;CL取值在0.72~0.99,均值0.86.将拖曳力系数和上举力系数引用到泥沙起动流速公式的研究中,推导出基于相对暴露度的散粒体泥沙起动底部作用流速公式及垂线平均流速公式,通过与现有的天然河道、室内水槽试验得到的泥沙起动流速资料及现有的泥沙起动流速公式比较可知,本文公式与实测资料符合良好,较现有的泥沙起动公式计算精度更高.     

渗流作用下的岸坡泥沙起动条件

考虑渗透力作用,分析坡面泥沙受力特点,推导出岸坡均匀沙的起动条件和临界切应力计算公式,并采用不同渗流比降和不同水流方向的算例,以及长江中下游典型岸坡的实例,对渗流作用作出了定量分析。结果表明,泥沙起动流速曲线存在明显的转折点,可以解释崩岸的突发性;向坡外的渗流将大幅降低岸坡泥沙起动条件;冲刷水流方向也影响泥沙起动流速,在接近零流速破坏坡角时影响显著。     

如东海区沙滩泥沙起动实验研究

通过波浪水槽实验对如东海区沙滩泥沙进行起动实验,并通过实验现象和分析规范了泥沙起动标准,在水流作用下,当泥沙开始形成沙纹时,定义为普遍起动;在波浪和波流共同作用下,在沙纹形成后,沙纹峰顶泥沙作小位移运动时,判定为泥沙临界起动。同时提出输沙起动及判别标准,即在沙纹形成后,沙纹中轴线以上泥沙全部处于运动时,判定为输沙临界起动。     

泥沙粒径对推移质输沙率的影响

根据近1000组推移质输沙试验资料，用多元回归的方法就泥沙粒径对推移质输沙率影响的问题进行了研究。结论为：当无因次粒径较小时，随无因次粒径的增大输沙率减小；而当无因次粒径较大时，输沙率与无因次粒径无关。并给出了一个考虑泥沙粒径影响的推移质输沙率公式。     

受漩涡作用的水下块石的起动流速

研究绕丁坝水流对坝前河床的冲刷有重要的工程现实意义。在总结以往对冲刷机理研究的基础上,提出漩涡吸附力是引起块石起动的重要因素。通过对流场中竖轴漩涡的分析,简化求解了漩涡对块石的吸附作用力。对块石重新进行受力分析,导出了漩涡作用下新的泥沙起动流速公式。得到的起动流速比经典公式得到的值要小,证明漩涡作用使得块石更容易起动,因而在分析块石受力时不可忽略。结论对探究丁坝坝头冲刷及其他类似的坝头、堤头冲刷稳定计算都有参考价值和启发性。     

管道水力输送中料筒起动流速的试验分析

以筒装料管道水力输送中料筒起动阶段为研究对象,研究料筒起动时承担输运任务的水流的平均流速与料筒荷重间的内在联系。给出了4种不同几何参数的料筒,在不同荷重下的起动流速,得出料筒的起动流速与荷重成正比变化;在荷重和筒长相同的情况下,较大直径的料筒更容易起动;在荷重和料筒直径相同的情况下,较长长度的料筒更容易起动。以上结果可供后续研究和工程设计时参考。     

复杂流动下泥沙起动概率的图像测量

提出了一种适合于复杂流动下泥沙起动概率的测量方法--图像测量法.该方法对床面上砂颗粒的运动图像进行采集,根据采集到的图像采用互相关算法计算出砂颗粒的运动速度,由砂颗粒运动速度得到泥沙的起动概率.采用该方法测量了槽道流动及后台阶流动2种情况下床面泥沙的起动概率.在槽道流动下,床面泥沙的起动概率随着床面剪应力的增大而增大.由本文测量方法得到的临界起动剪应力与希尔兹曲线所得到的结果相一致.在后台阶流动下,测量结果表明,再附点附近处泥沙的起动概率最大.这一结果能够解释在后台阶下游床面局部冲刷实验中发现的再附点附近冲刷最为严重的现象.     

鄱阳湖黏性底质淤泥固结起动规律试验

为研究鄱阳湖黏性底质淤泥固结起动规律,采用玻璃水槽测量了不同淤积历时及水深条件下黏性底质淤泥起动流速,根据试验数据拟合得到鄱阳湖底质淤泥起动与淤积历时和水深的经验公式,并将结果与相关文献泥沙起动经验公式计算结果进行对比。结果表明,鄱阳湖黏性底质淤泥固结程度随着淤积历时的增加经历了新落淤、固结初期、加速固结、固结稳定4个阶段,起动流速与水深呈正相关关系;淤积1 d起动流速与相关文献泥沙起动经验公式计算结果较接近,淤积历时越长,试验结果与经验公式计算结果相差越大。     

斜坡上非均匀沙分组起动流速

在经典力学的基础上,以某一概率为定量标准,根据斜坡上泥沙的受力状态,采用滚动模式进行理论推导,考虑了作用流速和颗粒位置的随机性、非均匀沙不同粒径之间的相互作用及不同倾角的影响,推导了斜坡上非均匀沙分组起动流速公式,通过实测资料验证表明,计算值与实测值符合较好．     

Estimation of Sediment Incipient Velocity Using B-Mode Ultrasound Imaging Technique

Sediment incipient velocity(SIV) is a vital parameter for sediment research and river dynamics. This paper describes a novel method of estimating SIV based on the known flow velocity in the movable-bed model experiment. In this method, we use B-mode ultrasound imaging technique to get video images of moving particles and topography under water. By statistical analysis of video images, the relationship between the average number of imaging particles and flow velocity is obtained. The relationship between the change rate of average number and flow velocity is analyzed in sediment incipient process. These relationships are used to estimate the SIV. Lastly, the changed topography verifies the estimated velocity. The results show there is a sudden change in these relationships which can be used to estimate the SIV with high resolution by using a B-mode ultrasound device. The estimated SIV of plastic sands(particle size is about 0.25 mm) is 3.64 cm · s–1 and the estimated SIV of natural sands(particle size is about 0.25 mm) is 5.47 cm · s–1 in the same condition.     

电场能量新计算公式的推导和验证

根据磁与电的对偶性，提出了电场能量的第三种表达式，并进行了理论推导和举例验证。得到了与磁场能对偶的电场能新表达式。此式明确地表达了电场能是由自有能构成的物理特性，为利用互有能求多导体系统任意对导体之间的电场力提供了方便。     

泊肃叶公式的推导及实验验证

流体在管道内流动时,其流量与管道的几何尺寸,流体性质,管道两端的压差有关,其规律即泊肃叶公式。本文采用量纲分析法推出泊肃叶公式的基本形式,再用实验来验证。确定式中的比例常数k与泊肃叶公式中的常量8π等值。     

GC/MS及保留指数法测定底泥中的多环芳烃

对苏州河底泥样品采用正己烷∶丙酮（１∶１）索氏提取，萃取液经浓缩分段后加入内标物萘、菲、艹屈，测定并计算各多环芳烃保留指数，结合ＧＣ／ＭＳ法，从该底质中鉴别出４５种多环芳烃及同分异构体．多环芳烃保留指数与文献相符     

孔隙网络模拟渗流速度对页岩气开采的影响

孔隙网络模型是预测多孔介质流动特性的有效手段。基于页岩气藏微观孔喉参数建立了随机孔隙网络模型,并模拟了气水两相流动,通过求解模型压力矩阵方程,绘制渗流图像;通过模拟不同速度下的渗流特征,分析了水侵现象、渗流速度对气水两相渗流路径的影响。结果表明,渗流速度与驱替压差呈正相关,在渗流速度大于临界流速v_c的驱替过程中,压降梯度对渗流路径起主要影响作用,不同的渗流速度会形成不同的渗流路径,渗流路径符合分形特征;而由于较高渗流速度（大于临界流速v_c）会破坏气/水界面稳定性,因此,高渗流速度更利于水侵而降低页岩气产量;若渗流速度小于临界流速v_c,气/水界面趋于稳定,促使页岩气大量产出。     

Study on the Reutilization of River Sediment

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＷｉｔｈｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎａｎｄｃｉｔｙｌｉｆｅ ,ｌａｒｇｅａｍｏｕｎｔｏｆｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｗａｓｔｅｗａｔｅｒａｎｄｄｏｍｅｓｔｉｃｓｅｗａｇｅａｒｅｅｘ ｈａｕｓｔｅｄｔｏｔｈｅｒｉｖｅｒｃｏｕｒｓｅ,ｗｈｉｃｈｌｅａｄｓｔｏｔｈｅｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｒｉｖｅｒｗａｔｅｒ.Ｎｏｗａｄａｙｓ,ｍｏｓｔｏｆｔｈｅｒｉｖｅｒｓｉｎｏｕｒｃｏｕｎｔｒｙａｒｅｐｏｌ ｌｕｔｅｄｉｎｔｈｅｉｒｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌ…     

加严条件下火工品高可靠性试验验证

为解决火工品高可靠性指标难以验证的问题,提出了一种加严条件下的可靠性试验验证方法.该方法通过火工品在加严条件下试验,降低其发火可靠性,根据加严条件下少量样本的试验结果推断正常条件下的可靠性,能有效地降低样本量.试验验证结果表明,采用该方法可用300发产品实现对0.999可靠度要求的火工品可靠性评估,评估结果与大样本方法一致,且所需样本量约为大样本方法的1/10.     

干扰床分选机数学模型初探

目前国外已有多个能够描述干扰床分选机分选过程的数学模型,但国内此项研究尚为空白。本文分别用Galvin模型公式、Das模型公式以及阿连公式计算颗粒自由沉降速度,对35个窄粒度级密度级颗粒进行自由沉降速度实验测得其自由沉降速度,以评估数学模型计算精度。通过对比发现:Galvin模型预测结果与实验数据平均偏差为0.024364,与实验数据最接近,因此,建议在数学模型的进一步研究中使用Galvin模型公式计算颗粒自由沉降速度。