強(qiáng)水流作用下推移質(zhì)泥沙輸移規(guī)律研究結(jié)題摘要

強(qiáng)水流是一種常見的自然現(xiàn)象，具有強(qiáng)沖擊、強(qiáng)沖刷和強(qiáng)輸沙能力等特點。它經(jīng)常發(fā)生于堤壩潰決過程中，造成非常嚴(yán)重的后果。進(jìn)行強(qiáng)水流作用下推移質(zhì)輸移規(guī)律的研究是水沙動力學(xué)領(lǐng)域的前沿問題，具有重要的科學(xué)價值和工程意義。本項目通過水槽試驗、理論分析和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法開展研究，研究成果主要包括：（1）潰壩強(qiáng)水流作用下，河床表層泥沙根據(jù)不同特征可分為三個區(qū)域：第一區(qū)域為河床粗化區(qū)，第二區(qū)域有為小顆粒泥沙沉積區(qū)，第三區(qū)域為粗顆粒泥沙沉積區(qū)。（2）強(qiáng)水流作用下床面推移質(zhì)泥沙粒徑垂向上呈明顯分層現(xiàn)象，粗顆粒泥沙層和細(xì)顆粒泥沙層交替分布。（3）強(qiáng)水流作用下床面剪切力與r/D具有明顯的線性關(guān)系，強(qiáng)水流的推移質(zhì)輸沙率受水力半徑與泥沙粒徑比值的影響明顯。（4）強(qiáng)水流作用下床面不同沙波之間的幾何形態(tài)自相似主要受限于沙波的波長和波高。（5）考慮泥沙顆粒的碰撞作用，建立了強(qiáng)水流作用下推移質(zhì)輸沙率公式以及不平衡輸沙方程。（6）設(shè)計了非接觸式推移質(zhì)輸沙率的測量裝置并提出了測量方法。本項目的部分研究成果已應(yīng)用于望謨河的整治和成子河泄洪道交匯區(qū)的流態(tài)的研究，為實際工程提供了參考。 2100433B

強(qiáng)水流常見于堤壩潰決過程中，具有強(qiáng)沖擊性、強(qiáng)沖刷性等特點。本項目擬通過水槽試驗，研究不同強(qiáng)水流條件對水流結(jié)構(gòu)、推移質(zhì)輸沙率的影響；通過理論分析，定量表征泥沙顆粒碰撞的能量轉(zhuǎn)化，同時考慮水流的非恒定、非均勻性的影響，建立強(qiáng)水流作用下的推移質(zhì)輸沙率公式，該研究將揭示強(qiáng)水流輸沙的能量轉(zhuǎn)化過程、克服傳統(tǒng)推移質(zhì)輸沙率公式不適用于強(qiáng)水流條件的不足；在此基礎(chǔ)上，采用力學(xué)原理和兩相流的連續(xù)介質(zhì)理論相結(jié)合的方法，建立強(qiáng)水流作用下推移質(zhì)不平衡輸沙方程，該方程能充分反映強(qiáng)水流輸沙過程中固液混合體的特性，在機(jī)理上更加完善。此外，將研究成果引入到水沙數(shù)學(xué)模型中，對典型強(qiáng)水流作用下的推移質(zhì)輸移過程進(jìn)行模擬研究。本項目的預(yù)期成果有助于完善和豐富推移質(zhì)輸移理論，也可為堤壩潰決中的防災(zāi)減災(zāi)提供技術(shù)支撐。

第一章 總則

第二章 懸移質(zhì)測驗儀器的選擇和操作要求

第三章 懸移質(zhì)輸沙率及顆粒級配測驗

第四章 單樣含沙量測驗

第五章 高含沙水水流條件下的泥沙測驗

第六章 懸移質(zhì)水樣處理

第七章 懸移質(zhì)泥沙測驗資料的計算

第八章 懸移質(zhì)泥沙測驗不確定度估算

附錄2100433B