1、河流動力學河流動力學第五章第五章第五章第五章 懸移質運動和水流挾沙力懸移質運動和水流挾沙力 卵卵石石推推移移質質 沙沙質質推推移移質質 懸懸移移質質 宜宜昌昌站站 76萬萬t (D10mm) 862萬萬t (D50=0.21mm) 5.26億億t (D50=0.031mm) 寸寸灘灘站站 （涪涪陵陵長長江江河河段段） 28.97萬萬t (D50=51mm) 600萬萬t (D50=0.14mm) 4.6億億t (D50=0.034mm) 研究認為：推移質輸沙量與懸移質輸沙量相比，在平原研究認為：推移質輸沙量與懸移質輸沙量相比，在平原地區(qū)河流中僅占到總的輸沙率的地區(qū)河流中僅占到總的輸沙率的1%

2、5%；丘陵地區(qū)河流為；丘陵地區(qū)河流為5%15%；山區(qū)河流為；山區(qū)河流為15%30%。dndsDvtnntxyySSvtv txyySVSVvttvtt )(tyxSvt g tySUvtt tyxxSxxSvtgvtg )( tyxxSUSUvttvtt )(txySvtg txSvt txSVvtt txy)yS(yySvtgvtg tyxxSUtyxxSUSUtySUvttvttvttvtttyxxSxtyxxSxxStyxSvtgvtgvtgvtg)()()(tyxySVtxyySVSVtxSvvttvttvttvtttyxySytxyySyyStxySvtgvtgvtgvtg)()()

3、(tyxyStxStxyySSvtvvtvtyxyyxSxySySVxSUtyxtSvtgvtgvtvttvttvt ) () ()()( 2222)()(ySxSySyvsxusxSUtSvvgvvvvv 對流項對流項水流紊動引水流紊動引起的擴散項起的擴散項重力重力沉降項沉降項分子運動引分子運動引起的擴散項起的擴散項ySyvsxusxSUtSvvvvv )()(vusvvsdxdSusvxv dyduLvdydSLsvv ,dydSdydULvsvv2 dydULy2 dydSvsvyv dydSvsvyv dxdSusvxv ySyvsxusxSUtSvvvvv )()(dxdSusvxv

4、 dydSvsvyv ySySyxSxxSUtSyx v)v()v(vv ySzSzySyxSxxSUtSzyx v)v()v()v(vv 對流項對流項水流紊動引水流紊動引起的擴散項起的擴散項沉降項沉降項ySySyxSxxSUtSyx v)v()v(vv 0 tSv0 xSv0v)v( dydSySdydy 0vv SdydSy yayaeSS / )(vv hu*y067. 0 dydum dydu myhykukyuhyudyduhydydumy)1()1()1(*2*0 hyk1uuln*kyudydu* )1(0hy =0.4為為Krman常數(shù)常數(shù)0vv SdydSy yhykumy)

5、1(* 0* VVSdydShyhyU dyyhyUSdSVV 11* CyyhSZVlnlnln ZvavahayyhSS 懸浮指標懸浮指標*kUZ *kUZ *U ZvavahayyhSS 理論上：理論上： 可以確定水下任意一點（可以確定水下任意一點（ya）處的相對含沙量）處的相對含沙量 給定水下任意兩點處的含沙量，可以推求他們的相給定水下任意兩點處的含沙量，可以推求他們的相對位置。對位置。生產實際中：生產實際中： 渠道引水口的設置渠道引水口的設置 閘壩排沙底孔的設置閘壩排沙底孔的設置 沉沙池的設計（準靜水沉降法，非飽和輸沙法）沉沙池的設計（準靜水沉降法，非飽和輸沙法）my*kUZ 計算比

6、例系數(shù)計算比例系數(shù) 的大小時，需要通過試驗得出的大小時，需要通過試驗得出 m和和 y值，值，一般是通過測量流速和含沙濃度的脈動值、以及含沙濃度一般是通過測量流速和含沙濃度的脈動值、以及含沙濃度的時均值的時均值Sv，再根據(jù)定義式進行計算如下：，再根據(jù)定義式進行計算如下：dydSvsyvv dydUuv m Graf和和Cellino利用利用聲學顆粒流速儀聲學顆粒流速儀技術進行了系列技術進行了系列水槽試驗，得到了水槽試驗，得到了 m和和 y值沿垂線分布的實測結果。試值沿垂線分布的實測結果。試驗表明，在平衡輸沙條件下驗表明，在平衡輸沙條件下(含沙量等于挾沙能力含沙量等于挾沙能力)， 存在床面形態(tài)時，

7、沿垂線平均的存在床面形態(tài)時，沿垂線平均的 1， 沒有床面形態(tài)時，沿垂線平均的沒有床面形態(tài)時，沿垂線平均的 1。 可見，在這一試驗所研究的含沙水流中，渾水中的動可見，在這一試驗所研究的含沙水流中，渾水中的動量交換系數(shù)小于清水中的理論值，而泥沙擴散系數(shù)量交換系數(shù)小于清水中的理論值，而泥沙擴散系數(shù) y 則小則小于渾水中的動量交換系數(shù)于渾水中的動量交換系數(shù) m 。圖中垂直虛線為。圖中垂直虛線為動量交換動量交換系數(shù)系數(shù) m 的水深平均值，為的水深平均值，為 U*h/6，即，即0.067U*h 。 右圖為根據(jù)試驗資料、按定義式右圖為根據(jù)試驗資料、按定義式計算得到的泥沙擴散系數(shù)計算得到的泥沙擴散系數(shù) y和動

8、量交和動量交換系數(shù)換系數(shù) m沿垂線分布沿垂線分布( 6060 dg 1C10.025lgC1 = 2.86lg dg (lg dg)2 3.53C20.01 0.56 lg dgC30.170.23/(dg)1/2 + 0.14C41.509.66/dg + 1.34 Ackers-White公式適用范圍：公式適用范圍： 泥沙粒徑泥沙粒徑D0.04mm, Froude數(shù)小于數(shù)小于0.8。 66101110 SSSsw WTShUg 66101110 SSUhgsT hJCU ),BDgh(U f Ssm ),BDJgh(U f Ssm ghJu ),BDgh(U f gs*T 即可根據(jù)實測資料，利用回歸分析或經驗適線即可根據(jù)實測資料，利用回歸分析或經驗適線的方法建立以上述兩式為代表的挾沙能力關系。的方法建立以上述兩式為代表的挾沙能力關系。（2）以）以 ，( s )為基本變量，則：為基本變量，則： hDUghUfSm,2 u DBhDuDugDUfDugssT,)(2* skhP 2 .30lg303.2 1111)1(216.0AZZZdAAI 112ln1)1(216. 0A