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《泥沙顆粒相對隱蔽度理論分析及其應(yīng)用.pdf》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、第28卷第10期長江科學院院報V01．28No．102011年10月JournalofYangtzeRiverScientificResearchInstituteOct．2011文章編號：1001—5485(2011)10—0017—09泥沙顆粒相對隱蔽度理論分析及其應(yīng)用楊文俊。孟震(長江科學院水利部江湖治理與防洪重點實驗室，武漢430010)摘要：泥沙顆粒相對隱蔽度對泥沙的起動、輸移等研究均有重要意義。簡要闡述了作者近年來在相對隱蔽度理論分析及其應(yīng)用方面的部分成果，包括：基于不同維度的相對隱蔽度及隱蔽度的分布規(guī)律；基于隱蔽度分析的底坡、岸坡及床面上
2、泥沙起動流速；基于隱蔽度分析的寬級配非均勻沙起動特性Shields帶狀曲線成因分析以及基于隱蔽度分析的泥沙顆粒水下內(nèi)摩擦角試驗等相關(guān)研究，最后對泥沙顆粒相對隱蔽度的實驗研究提出了展望。關(guān)鍵詞：相對隱蔽度；泥沙起動；底坡；岸坡；Shields曲線；水下內(nèi)摩擦角中圖分類號：TV141；TV142文獻標識碼：A1概述在研究泥沙起動流速時，需要考慮顆粒在床面位置的高低或是否暴露于床面之上，這就出現(xiàn)一個fb問題，如何定義平均床面(基準面)。為回避這個難圖1不同概化條件下的均勻沙顆粒隱蔽度計算圖解題，1965年，長江科學院在四川五通橋茫溪河野外Fig．1Calcu
3、lationdiagramforhiddendegreeof水槽試驗中，韓其為等研究人員提出用(絕對)暴露uniformsedimentunderdiferentgeneralizedconditions度△來表示所研究顆粒在床面的位置(圖1(a))。2011年長江科學院提出了三維泥沙顆粒相對隱蔽它直接反映了顆粒滾動時力臂的大小，而這個力臂度概念j。即床面上所研究顆粒的最低點到與下恰好反映了所研究顆粒滾動起動的臨界條件和滾動游顆粒接觸點或者下游2個顆粒交點之間的一個速度，還反映了顆粒起跳時的碰撞效果?！饔”怼疤摂M點”之間沿床面的垂向距離(隱蔽長度)與
4、所示暴露愈充分，在實際應(yīng)用中，常用△=A／D來表研究顆粒粒徑的比值，記為叼，同時可定義=1一叼示，即為(二維)相對暴露度¨。自Einstein(1950)為相對暴露度。不僅如此，2011年長江科學院又提提出用隱蔽系數(shù)概念之后，隱蔽度、暴露度和隱暴度出并解決了受床面坡度影響下的泥沙相對隱蔽度最等名稱相繼出現(xiàn)，其實它們都是表達同一含義。為小值的問題_3J，即非均勻沙隱蔽度的最小值不是從從物理概念上理解方便，本文嘗試對以上名稱做一0算起，而是至少從(1一cos0)／2算起，其中為床個統(tǒng)一：①暴露度為床面泥沙顆粒在水中的裸露程面坡度，只當=0時，相對隱蔽度的最
5、小值才可能度；②隱蔽度為由于受其他顆粒的影響，所研究顆粒取0。下面就基于不同維度的相對隱蔽度、隱蔽度不能完全暴露在水中的程度。不難推斷泥沙顆粒的的分布規(guī)律等相關(guān)研究進行簡要闡述。暴露度大，則其隱蔽度就小，更易起動；反之，若其暴露度較小，則其隱蔽度就大，更難以起動。2相對隱蔽度研究近5O年來，無論是在河流泥沙起動還是在風沙起動研究中，泥沙顆粒相對隱蔽度的應(yīng)用得到很大2．1均勻沙相對隱蔽度發(fā)展。但是為研究方便，我國大多研究者都將泥沙如圖1(a)所示，D為所研究顆粒直徑，O為該顆顆粒概化為二維“圓餅”模型研究顆粒隱蔽度，即二粒的球心，E為該顆粒沿床面垂向的最
6、低點，為與維泥沙顆粒相對隱蔽度。然而泥沙顆粒實際上多可下游顆粒的交點，B為該顆粒與下游顆粒的交點概化為球體，為研究泥沙顆粒的二維“圓餅”狀與在OE線上的垂足，0和0為下游顆粒的球心，0為三維球狀概化對泥沙顆粒隱蔽度的計算有何影響，線O0與線OE之間的夾角。根據(jù)二維泥沙顆粒隱收稿日期：2011—07—05作者簡介：楊文俊(1966一)，男，湖北應(yīng)城人，教授級高級工程師，從事水力學及河流動力學研究，(電話)027．82826353(電子信箱)yangwj66@hotmail．corn。18長江科學院院報2011丘蔽度的定義，可以得出均勻沙隱蔽度叼的計算式為
7、在[6，丌／2]也有可能符合均勻分布”這一論點。：墮：：由于顆粒排列是隨機的，不同的排列對應(yīng)不同的角J2OE2D2。u(、1‘)／度，若假定角度0對應(yīng)的區(qū)間上符合均勻分布，即0不難論證0[丌／6，2]，由此推得表層泥沙田的的密度函數(shù)為取值區(qū)間是[1／2一√3／4，1／2]。f—一："IT<0<'iT，如圖1(b)所示，O是O沿河床垂向在3顆“次-廠()：{【號。一耵6z(3)表層”泥沙球心O，O，O。所構(gòu)成平面上的投影，其它。與線OO平行，其余符號含義與圖1(a)相同。運用概率論不難求出隱蔽度叼的密度函數(shù)，即根據(jù)三維泥沙顆粒隱蔽度概念，同樣可由式(1)
8、得r311出均勻沙隱蔽度田，并不難論證0[arcsin(／3)，，()：，，(叼)：{【叼>一
