黏性非均匀沙的起动概率
粘性泥沙运动规律研究
粘性泥沙运动规律研究港航102 芦克强 201010413065摘要：依次介绍了粘性泥沙的沉降规律，粘性泥沙的冲刷规律和粘性泥沙的扬动规律，展现泥沙运动的特点。
这对于我们了解研究河口河床和近海海床沉积冲刷现象有着重要意义，也为更进一步的研究打下了基础。
关键词：粘性泥沙沉降冲刷扬动一、引言通常情况下，根据泥沙颗粒的大小和矿物成分，可以将泥沙分为非粘性沙和粘性泥沙两类。
其中粘性泥沙主要是由粉沙（d<0.05mm）和粘粒（d<0.05mm）组成，这些黏性细泥沙淤积固结后根据物理性质不同又可分为浮泥，淤泥和粘土[1,2]。
在多沙河流中（包括河床，河岸和滩地）粘性泥沙占有一定的比重，同时它还存在于水库、河口港湾、粉质海岸中，对这些河流的演变和治理有着重要影响[3]。
因此，研究粘性泥沙的运动规律有着重要意义。
本文在此主要讨论粘性泥沙的沉积，冲刷，扬动三个个方面，系统的阐述粘性泥沙的简单运动规律，以期获得总体认识。
二、群体泥沙颗粒的沉降规律前人对颗粒群体沉速公式的研究，可大致划分为两类：一是粗颗粒均匀沙的沉速，二是含较多细颗粒的非均匀沙沉速。
(1)Batchelor(1972)认为球体在低含沙水体中沉降时，颗粒间及颗粒与周围水体的相互影响，其沉速与其在无限清水中沉速的差异，是平均值不为0的随机变量。
他从统计理论出发，最后推导出低含沙量情况下群体沉速的理论公式ωs/ω0=1－6.55Sv (1)上式中当Sv≤0.05时，计算结果能与实验值基本符合；当Sv较大则偏差大。
(2)Richardson和Zaki 采用量纲分析与试验结果，建立如下群体沉速公式[4]ωs/ω0=(1-Sv)m (2)上式中指数m与沙粒雷诺数(Red=ω0d/ν)有关。
夏震寰和汪岗对细沙取m=7时，上式与试验资料符合较好[5]。
(3)王尚毅认为式(8)中当Sv=1时ωs=0，这种计算结果不对[6]。
因此将上式修改为ωs/ω0=(1-βSv)m(3)上式中m=2.5；β与泥沙特性有关，对塘沽淤泥可取β=5.0。
非均匀沙起动规律研究
水
２０ ０ ２年 ｌ 月 ０
利 ห้องสมุดไป่ตู้
学
报
第 ｌ ０期
Ｓ ＩＩ ＨＵ Ｌ
ＸＵＥ Ａ０ Ｂ
文 章 编 号 ：０ ５ —３ ０ （ ０ ２ １ ．０ ２０ ５ ９９ ５ ２０ ） ００ ８ —５
非 均 匀 沙 起 动 规 律 研 究
杨具瑞 ，方 铎 ，何文社 ，李 昌志
位 置 关 系正 好反 映 了非 均匀 沙 大小 颗粒 间的 相互 作用 关 系 ，因而 反 映 了非均 匀 沙颗 粒 在床 面上 的位 置
正 比。用 滚动 平衡 方 程式 建立 了非均 匀 沙起 动流 速公 式 ，利用 实测 资料 率 定计 算公 式 中的 系数 。从 非
均 匀泥 沙 对床 面水 流 的影 响 角度研 究 非均 匀 沙 的起动 规 律 ，为非均 匀沙 起 动规 律 的研 究探 索 一种 新 方
法 ，具 有 重 要 意 义 。
用 的水 流脉 动 和颗 粒 间 的相互 位 置这 两个 随 机变 量 出发 ，运 用统 计理 论 建立 了反映 非 均匀 沙起 动 特点 的起 动 流速 公式 。非均 匀 沙除 其粗 细 颗粒 之 间的 相互 阻 挡 、遮蔽 作用 、细颗 粒 对粗 颗 粒 的包 围 、填空 密 实作 用 以及 颗粒 之 间 的接触 反 力和 摩擦 力 等颗 粒 与颗 粒之 间 的相 互作 用外 ，非均 匀 沙 的非 均 匀性 引
上 ，考 虑粗 细颗 粒 之 间的 隐暴 作用 。在考 虑粗 细颗 粒 之 间的 相互 影 响 中 ，张 启卫 …在 研究 非 均 匀 沙起 动 时指 出 ，粗 细颗 粒 之间 的 隐暴 作用 是 由于大 颗 粒泥 沙背 流 面 的漩 涡和 大颗 粒 泥沙 突 出于 河 床上 受 到 水 流有 效作 用 而引起 。秦 荣昱 则将 这种 颗 粒与 颗粒 之 间 的影 响用 一 附加 作用 力 表 示 。方 红 卫 结合 水流 底速 的脉动 用 暴露 度 作为 河底 边 界随 机组 成 的特 征量 。孙 志 林 主要从 对 非均 匀 沙起 动 起 决定 作
泥沙起动规律初探
泥沙起动规律初探张伟河海大学交通学院，海洋学院(210098)E-mail ：jarod@摘 要：有关泥沙起动规律问题，国内外已有许多研究。
对泥沙起动最早的研究可以追溯到17世纪。
到目前为止一百多年来，所提出的无粘性颗粒的起动流速公式已在100个左右。
尽管各家公式基本上都通过了理论分析及实测资料的验证，但公式在形式及计算结果上相差较大，与此同时，对有些问题不能作出合理的解释。
出现这种现象的原因，主要是对泥沙起动的机理还不完全清楚，在对泥沙起动标准等问题的认识上还存在一定分歧所导致的。
关键词：泥沙起动，起动流速，起动标准1. 泥沙起动的初步认识河床床面上原处于静止状态的泥沙，所受到的水动力一旦大于维持其静止的力，泥沙颗粒即获得一定的初速，转化成迁移状态，即为起动。
起动流速是泥沙的一个水力学特征量，与另一特征量沉降速度的区别是起动流速除泥沙本身的直径、比重、级配、形状等特性而外，还反映河床床面的结构，及泥沙在结构中所处的位置。
从物理上讲，床面大致有四种结构：○1直径较均匀，且有一定扁度的泥沙，容易相互搭接，形成排列，甚至是相当稳定的鱼鳞状排列；○2颗粒极细的泥沙，淤积后形成有絮网结构的浮泥；○3浮泥沉积时间足够长后，产生结构应力，形成粘土；○4床面由无序排列的泥沙构成，表层泥沙由其它颗粒所支撑。
前三种结构床面上泥沙的“起动”，或是鱼鳞状排列的成片破坏，或是浮泥与清水交界面的Taylar 失稳[1]，或是床面上粘土块的剥落。
单颗泥沙的起动，事实上只存在于松散的床面。
即便这种情况，由于泥沙颗粒在床面上所处的位置不同，其起动流速仍存在随机性。
泥沙起动的问题具有很大的随机性，为此有人曾认为它和一条河流的最大洪水一样，缺乏真实的意义。
但在另一方面，对于大量的泥沙颗粒而言，偶然性中又自有一定的必然性，这反映有一定的规律可循。
从统计的意义来讲，在某一水流条件下，什么样的泥沙可以运动，以及有多少这样的泥沙在运动，都是可以确定的。
泥沙的起动与沉降
通 常 ： c ab 越 大 ，CD越 小 ， 越 大 ，即 球 体 最 大 。
三、泥沙的沉速
2、絮凝对沉速的影响 ①絮凝的形成：当D<0.01mm时，颗粒间的吸附作用很强，同时它带
有负电，静电引力吸附正离子杂质，而正离子常有富裕，又吸附其它的 泥沙，从而形成一团，即为絮凝。
(平方关系)
(1.18)
②紊流状态：CD与Red为无关，基本为一常数，CD≈0.45。则：
＝1.72 s gD
(平方根关系)
(1.21)
③过渡状态：CD与Red成曲线关系，数学上难以描述。则：
＝ 4 • s gD
3C D
(1.23)
公式中多了一个参数：CD＝f( ,D), 的计算式为隐函数。
• 这就给确定泥沙的临界水流条件带来了困 难，究竟怎样判别泥沙是否起动，目前还 没有一致的看法。
克雷默(1935) 根据试验观察的现象，把 推移质的运动分为四个阶段:
1). 无泥沙运动 2). 轻微的泥沙运动 3). 中等强度泥沙运动 4). 普遍的泥沙运动
窦国仁的理论分析
瞬时底流速表示的起动条件：
＝1.044 s gD
(球体常数： 1.72)
(1.37)
③过渡区： (常 温 下 0.1mm<D<4.0mm，0.5<Red<1000)
＝ 13.95 2 1.09 s gD 13.95
D
D
(1.35)
三、其他因素对沉速的影响
•前述理想沉速： 单颗粒、静水、均匀、无限体、清水、球体等，自然界不存在。
( 对数型起动流速公式 )
03第3次课(第3章：起动流速)
对天然沙，上式可简化为
Uc
0.43d
3
/
4
0.7 e4
1.1 d
1/ 2
h1/ 5
公式单位除D、δ以mm计，其它量的单位为kg、m、s制。
式中：δ为薄膜水厚度，取δ＝0.0001mm； e为孔隙率，其稳定 值为0.4。
24
3.2.2 均匀沙非粘性泥沙的起动流速公式
为
m
1
d 0.06
（3-19）
4.7 h
' s
：考虑空隙在内的床面泥沙的实际干密度；
；
' s0
：床面泥沙达到密实后的稳定干容重，
其
值为1.6t/m3。
C： 粘结力系数，C 2.842 104 N / m
22
3.2.1.3 窦国仁公式
认为粘结力应由水对床面颗粒的下压力及颗粒间的分子引 力两部分组成。
大量起动
P3 P ub uc uc ub 1.37uc 0.1585
7
3.2 均匀沙的起动条件 建立泥沙起动公式的一般步骤 第一步，确定作用力的表达式； 第二步，根据起动模式，确定起动临界条件下力的平衡方 程式； 第三步，推导泥沙起动公式的一般结构形式；
第四步，通过实验确定公式中的待定系数，得泥沙起动条 件的计算公式。
s
gh
ha
1/
2
（3-11）
18
3.2.1.1
张瑞瑾公式
5. 用垂线平均流速表示的起动流速公式
Uc
C1
h d
m
s
河流泥沙动力学习题及答案
河流泥沙动力学习题1.某河道悬移质沙样如下表所列。
要求：（1）用半对数坐标纸绘出粒径组的沙重百分数P 的分布图，绘出粒径的累积分布曲线，求出d 50、d pj 、ϕ（2575d d =）的数值。
（2）用对数概率坐标纸绘出粒径组的沙重百分数P 的分布图，绘出粒径的累积分布曲线，求出d 50、ϕ的数值。
（3）用方格纸绘出粒径组的沙重百分数P 的分布图，绘出粒径的累积分布曲线。
解：根据题意计算出小于某粒径之沙重百分数，列表如上。
（1）、半对数坐标纸上粒径组的沙重百分数P 的分布图及粒径的累积分布曲线,从下述半对数坐标纸上的粒配累计曲线上可查得中值粒径m m 054.050=d ，m m 075.075=d ，m m 041.025=d 。
平均粒径：069.01008675.6141141==∆∆=∑∑==i ii iipj pdp d ， 非均匀系数：353.1041.0075.02575===d d ϕ。
半对数坐标纸上的沙重百分数p的分布图2468101214161820220.010.11粒径（mm）沙重百分数（%）半对数坐标纸上的粒配累积分布曲线1020304050607080901000.010.11粒径（mm）小于某粒径之沙重百分数（%）（2）、对数概率坐标纸上粒径组的沙重百分数P 的分布图及粒径的累积分布曲线 （3）、方格纸上粒径组的沙重百分数P 的分布图及粒径的累积分布曲线方格纸上的沙重百分数p的分布图2468101214161820220.050.10.150.20.250.3粒径（mm）沙重百分数（%）方格纸上的粒配累积分布曲线10203040506070809010000.050.10.150.20.250.3粒径（mm）小于某粒径之沙重百分数（%）2.已知泥沙沉降处于过渡区的动力平衡方程式为（ω可查表）：223231)(ωρωρυγγd K d K d K s +=-令上式为 A=B+C要求计算并绘制d ～C B C +及d Re ～C B C +的关系曲线。
非均匀沙起动规律研究 (1)
非均匀沙起动规律研究李荣李义天王迎春(武汉水利电力大学) (吉林市水利水电勘测设计院)摘要非均匀沙运动规律与均匀沙存有明显的不同。
本文从非均匀沙运动特点出发，简要阐述了非均匀沙的运动机理，利用滚动平衡方程式建立了能反映非均匀沙粗化、细化过程和床沙受暴露、隐蔽作用的起动流速公式，利用实测资料率定计算公式中的系数。
与其它起动流速公式相比，本文推导的起动流速公式较好地反映了非均匀沙的起动特性：较细的非均匀床沙较粒径均匀的同粒径床沙难于起动，而较粗的非均匀床沙较粒径均匀的同粒径床沙易于起动。
关键词非均匀沙起动流速相对暴露度1 引言一般情况下，天然河流中床沙均属非均匀沙，对于山区宽级配卵石夹沙河床，非均匀性更强，拣选系数高达10左右。
由于非均匀沙运动机理的复杂性，以往众多学者把主要精力集中在均匀沙运动机理和输沙特性的研究上，而暂时回避了泥沙的非均匀性，并取得了一些成果。
但泥沙研究的最终归宿应是研究能反映天然泥沙特性的非均匀沙运动机理和输沙特性。
在非均匀沙研究方面，国内外学者均进行了一些研究。
不同学者从各自的途径，考虑不同影响因素，得到了不同的起动流速公式。
主要途径有两类：一类是基于力学角度推导出来的起动流速公式，另一类是基于随机理论推导出来的公式。
1.1 基于力学角度推导出来的起动流速公式秦荣昱从力学角度来建立和分析非均匀沙的起动流速公式。
秦在分析非均匀沙起动力学特性时引进了附加阻力R，并近似假定R与混合平均抗剪力τc 成正比，即R=φτcαd2利用滚动平衡推导得起动流速公式[1]。
秦荣昱非均匀沙起动流速公式用于均匀沙时与沙莫夫均匀沙起动流速公式一致，公式引进了附加力在一定程度上反映了床沙粗化、细化对非均匀沙起动的影响。
但对宽级配床沙而言，秦荣昱公式在计算粗颗粒泥沙时起动流速较实测值大，而计算细颗粒时略偏小。
分析其原因，主要是公式中对粗颗粒泥沙受暴露，细颗粒泥沙受隐蔽的特性未能体现完全。
而颗粒的隐暴特性对非均匀沙的起动影响较大。
【国家自然科学基金】_起动公式_基金支持热词逐年推荐_【万方软件创新助手】_20140731
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2013年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52
2012年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52
推荐指数 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2009年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
科研热词 黏性土 黄河下游 非黏性土 静压桩 隔时复压试验 陡坡 长江南京段 起动流速 起动压力 缓坡 粗化程度 粗化特征参数 粗化 流量 流速 桥渡 末次盛冰期 时间效应 均匀沙 回归分析 唐家山堰塞湖 古河槽 冲刷计算 冲刷
科研热词 起动流速 临界侵蚀切应力 黄河口 风向角 非均匀沙 降雨径流 阻力特性 钱塘江河口 输沙率 起动风速 起动条件 起动拖拽力 细颗粒泥沙 粗化 等效粒径 空气上升力 电场力 现场观测 现代黄河三角洲 河流泥沙工程学 沙粒阻力 汶川大地震 比较 摩阻流速 影响因素 希尔兹曲线 寸滩站 坡面 坡角 均匀沙 固结过程 原位测试 卵石推移质 分选 冲积河床 入海泥沙
泥沙起动理论1
-
Shields曲线
泥沙颗粒起动、止动特性的不同
颗粒由静止起动时，流速必 须大于起动条件。 颗粒起动后，流速降到小于 起动流速时，动者保持运动、 静者保持静止。 流速降到止动条件以下时，颗 粒向床面沉降，停止运动、静止 下来。 不同粒径的泥沙，起动流 速和止动流速之差有什么变 化规律？为什么？ 这些差别对河道演变有 什么影响？
泥沙的临界起动(滑动)条件τc是如何推导的?
注意：此处的推 导只适用于无粘 性均匀沙 床面沙粒开始滑动的条件
颗粒所受的上举力
FD = k (W '− FL )
摩擦系数 总压力
颗粒所受的拖曳力
W’ 颗粒的水下重量
河流动力学基础 22
研究泥沙起动的方法
-
定量确定起动条件
-
起动的随机性
-
临界起动的切应力表达法
研究泥沙起动的方法
-
定量确定起动条件
-
起动的随机性
-
临界起动的切应力表达法
-
Shields曲线
起动和推移运动现象的观测
室内水槽试验
4
全面起动 (=推移运动)
河流动力学基础 7
研究泥沙起动的方法
-
定量确定起动条件
-
起动的随机性
-
临界起动的切应力表达法
-
Shields曲线
起动和推移运动现象的观测
野外河流观测
河流动力学基础
23
研究泥沙起动的方法
-
定量确定起动条件
-
起动的随机性
-
临界起动的切应力表达法
-
Shields曲线
按照滑动颗粒情况推导临界起动条件
FD = k (W '− FL )
非均匀沙起动研究
关 键 词 ：非 均 匀 沙 ； 动 公 式 ； 对 暴 露 度 ； 加 质 量 力 ； 应 力 起 相 附 切
中 图 分 类 号 ：Ｔ １ ２ １ Ｖ４ ． 文 献 标 识 码 ：Ａ
１ 前 言
泥 沙 的 起 动 是 泥 沙 运 动 力 学 研 究 中 最 基 本 的 问题 之 一 。 非 均 匀 沙 的起 动 是 一 种 非 恒 定 的 随 机 过 程 。 影 响 非 均 匀 沙起 动 的 因素 非 常 复 杂 ， 究 非 均 匀 沙 的 起 动 应 考 虑 泥 沙 的 研 形态及受力情 况 、 粒在床面上 的位置 、 颗 床沙 组 成 、 沙 颗 粒 的 暴 露 度 及 水 流 条 件 的 变 化 泥 等 因 素 。关 键 是 需 要 搞 清 楚 这 些 因 素 在 非 均 匀 沙 起 动 机 理 中 的 作 用 和 起 动 标 准 ， 求 得 以 非均匀沙起 动时的临界 切应力或起动流 速。
有 关 非 均 匀 泥 沙 起 动 规 律 问 题 ， 开 始 就 受 到 一 些 学 者 重 视 。 自 Ｇ ｓｅｅ 考 虑 床 沙 一 ｅｓｌｒ 粗 化 过 程 来 研 究 非 均 匀 沙 的 起 动 ， ｎ ｉ ａｏ 考 虑 非 均 匀 沙 颗 粒 每 一 粒 径 级 的 受 力 ， 到 Ｅ ｇ ｚｒｆ ａ 得
用起动流 速的等 。
２ 非 均 匀 沙起 动 机理
非 均 匀 沙 的起 动 是 一 种 非 恒 定 的 随 机 过 程 。 非 均 匀 沙 大 小 颗 粒 的受 力 是 不 同 的 ， 其
收 稿 １ ：２０ —５２ ３期 ０ １ —８ ０ 基 金 项 目 ：国 家 自然 科 学 基 金 和 水 利 部 联 合 资 助 重 大 项 目（ ） 作 者 简 介 ：何 文 社 ，９６年 生 ， ， 川 大 学 博 士 生 １６ 男 四
黏性非均匀沙的起动概率
收稿日期 : 2005 10 19.
浙江大学学报 (工学版) 网址 : www. journals. zju. edu. cn/ eng
基金项目 : 国家自然科学基金资助项目 (40231017 ,50079025) .
作者简介 : 孙志林 (1956 - ) ,男 ,浙江慈溪人 ,教授 ,博导 ,从事水沙动力学与河口海岸数值模拟方面研究. E2mail : oceansun @zju. edu. cn
第 41 卷第 1 期 2007 年 1 月
浙 江 大 学 学 报 (工学版)
Jo urnal of Zhejiang U niversity ( Engineering Science)
Vol . 41 No . 1 J an. 2007
黏性非均匀沙的起动概率
孙志林 ,黄赛花 ,祝丽丽 ,吴 珂 ,夏珊珊
窦国仁公式为
FC = π32ρD gδ0
h
+
εk gδ0
.
(5)
式中 :εk 为与分子引力有关的参数 ,εk = 2. 56 ×10 - 6
m3 / s;δ0 为颗粒间空隙的特征厚度 ,δ0 = 2. 13 ×10 - 7 m.
张瑞瑾公式为
FC
=
1.
5
×10 -
4
π 4
D2
D0 D
0. 72
ρg ( h + h0 ) .
(ρs
-
ρ)
g D3k k ;
( 3 b)
黏性力
FCk = - FCk k .
(4)
上述式中 : Dk 为非均匀沙第 k 粒级平均粒径 ; vb 为
瞬时作用底流速 , 由于水流脉动作用 , vb 为随机变
非均匀沙起动条件探讨
非均匀沙起动是很复杂的，本文考虑了非均匀 性对泥沙起动的影响，引入了附加阻力 G，通过对 泥沙颗粒的受力分析，建立了滚动平衡方程式，得 出了非均匀沙分级起动切应力公式。
东北水利水电
3
采用水槽实验数据（少量起动为标准）对该式 做了验证，此外还与 Egiazaroff L. V 公式做了比较， 验证和比较的结果表明该式与实测数据符合良好， 且较 Egiazaroff L. V 公式为好。
PU62 2
（1）
FL
=
CL GLii2
PU62 2
（2）
W' = GW ( YS - Y D ii3
（3）
式中 CD，CL 为拖曳力及上举力系数；GD，GL 为垂直
于水流方向及竖直方向的沙粒面积系数； GW 为沙
粒体积系数。
此外由于非均匀沙的复杂性，粗颗粒对细颗粒
具有阻拦、隐蔽的作用，反过来细颗粒对粗颗粒具
2003 年第 ll 期 ( 第 2l 卷总 232 期 )
东北水利水电
l
[ 文章编号 ] l002 - 0624 ( 2003 ) ll - 000l - 03
非均匀沙起动条件探讨
解 刚，刘兴年
（四川大学，四川 成都 6l0065）
[ 摘 要 ] 在考虑水流条件、床沙组成的基础上，通过对泥沙颗粒受力分析，建立了滚动平衡方程式，得出了非均匀沙
[ 8 ] 杨具瑞，方铎等 . 非均匀沙起动规律研究 [ J ] . 水利学 报，2002,（10）：82 - 86.
[9 ] 刘兴年 . 非均匀沙推移质输沙率及其粗化研究 [ D]. 成都科技大学硕士论文，1986；附表 .
[ 10 ] 许唯临 . 双峰型床沙推移质运动 [ D ] . 成都科技大学 硕士论文，1987：64 - 73.
黏性非均匀沙的起动概率
黏性非均匀沙的起动概率
黏性泥沙和非粘性泥沙的悸动流速公式之间的差别是要考虑的喔回答：粘性泥沙的起动,除水流方面的影响外,粘性泥沙的组成及结构也是影响其起动的重要因素黏性泥沙颗粒对于黏性泥沙颗粒，作用在床面泥沙颗粒上的力除水流拖曳力、上举力和泥沙颗粒有效重力外，还应考虑颗粒间黏结力的作用。
粘性颗粒的起动流速公式已在100其中就天然均匀沙起动公式来说,各式在形式上差别不大喔
拓展资料：性土颗粒细,孔隙小而多,透水性弱,具膨胀、收缩特性,力学性质随含水量大小而变化.粘性土具有粘聚力,其抗剪强度由两部分组成：粘聚力和摩擦力.而非粘性土不具有粘聚力,其抗剪强度由摩擦力提供.粘性土和非粘性土的定义不同：粘性土，含粘土粒较多，透水性较小的土。
无粘性土，含粘土粒较少，透水性较大的土。
物理性能不同。
粘性土，压实后具有良好的水稳定性，高强度和毛细作用，其粒径细，孔经小而多，透水性弱，具有胀缩特性，力学性能随含水量大小而变化喔。
韩其为非均匀沙起动流速公式
韩其为非均匀沙起动流速公式一、非均匀沙起动流速公式的背景与意义在水利工程、河流治理和港口建设等领域，了解泥沙运动规律是非常重要的。
其中，非均匀沙起动流速是衡量泥沙运动的关键参数。
非均匀沙起动流速公式是一种描述泥沙起动条件的数学表达式，通过对这一公式的研究，可以更好地预测和控制泥沙运动，为我国水利工程建设提供科学依据。
韩其为非均匀沙起动流速公式就是在这一背景下提出的。
二、韩其为非均匀沙起动流速公式的推导过程韩其为非均匀沙起动流速公式是根据泥沙运动的基本原理和流体力学理论推导出来的。
公式如下：v_i = (π/2g) * √(ρ_s - ρ_f) * (μ_f/ρ_s) * (γ_s - γ_f) * (θ_s - θ_f)其中，v_i表示非均匀沙起动流速；g表示重力加速度；ρ_s表示泥沙密度；ρ_f表示水密度；μ_f表示动力粘度；γ_s表示泥沙重度；γ_f表示水的重度；θ_s表示泥沙休止角；θ_f表示水的休止角。
三、公式中各参数的含义及计算方法1.泥沙密度（ρ_s）：指泥沙的质量与体积之比，单位为千克/立方米（kg/m）；2.水密度（ρ_f）：指水的质量与体积之比，单位为千克/立方米（kg/m）；3.动力粘度（μ_f）：指流体的动力粘度，单位为帕秒（Pa·s）；4.泥沙重度（γ_s）：指单位体积泥沙在重力作用下的压力，单位为千牛/立方米（kN/m）；5.水的重度（γ_f）：指单位体积水在重力作用下的压力，单位为千牛/立方米（kN/m）；6.泥沙休止角（θ_s）：指泥沙在无水流动条件下，自然堆积形成的最大斜坡角度，单位为度（°）；7.水的休止角（θ_f）：指水在无流动条件下，形成的最小斜坡角度，单位为度（°）。
四、公式的应用及案例分析韩其为非均匀沙起动流速公式可以用于预测不同条件下的泥沙起动流速，为水利工程设计和施工提供依据。
以下是一个应用案例：在某河流治理项目中，通过现场观测和实验数据分析，我们可以得到以下参数：泥沙密度ρ_s=2600 kg/m，水密度ρ_f=1000 kg/m，动力粘度μ_f=1.01×10 Pa·s，泥沙重度γ_s=30 kN/m，水的重度γ_f=9.81 kN/m，泥沙休止角θ_s=33°，水的休止角θ_f=26°。
粘性～散体均匀沙的动水休止角公式
粘性～散体均匀沙的动水休止角公式粘性是指物质在接触面上的内聚力，是物质抵抗流动的能力。
散体均匀沙是颗粒之间没有明显的内聚力，容易流动的物质。
动水休止角是指在水流作用下，颗粒堆积体的最大坡度，即水流无法冲刷物质。
本文将介绍关于粘性、散体均匀沙以及动水休止角的相关理论和公式。
一、粘性在固体力学中，我们经常遇到有粘性的物质。
粘性是一个物质的属性，是指物质的内聚力。
当物质的内聚力较大时，物质就比较难流动；当物质的内聚力较小时，物质就容易流动。
在流体力学中，粘性是指液体或气体的粘滞特性。
当液体或气体粘滞性较大时，就表现出较大的阻力，流动阻力比较大；当粘滞性较小时，流动阻力就相对较小。
粘性是由于物质微观层面的分子间相互作用力导致的。
在液体中，分子间作用力是吸引力，由于分子间距较小，形成了较大的粘滞阻力。
在气体中，分子间作用力较小，由于分子间距较大，粘滞性相对较小。
二、散体均匀沙散体均匀沙是指颗粒之间没有明显的内聚力，容易流动的物质。
在散体均匀沙中，颗粒之间的相互作用力是重力和颗粒间的摩擦力。
在散体均匀沙中，颗粒之间的摩擦力起到了支撑和稳定颗粒堆积体的作用。
当外力作用于颗粒堆积体时，颗粒之间的摩擦力可以防止颗粒的滑动和堆积体的塌陷。
动水休止角是指在水流作用下，颗粒堆积体的最大坡度。
当水流作用于颗粒堆积体时，颗粒会开始慢慢流动，直到达到一定的坡度，水流无法再冲刷物质。
这个坡度就是动水休止角。
动水休止角的大小受到多种因素的影响，其中包括颗粒的形状、颗粒间的摩擦系数、水流的速度等。
目前，还没有一个通用的公式来计算动水休止角，不同颗粒体系和实验条件下的动水休止角可以通过实验来测量得到。
然而，对于一些特殊情况下的粘附性物质，已经提出了一些近似公式来计算动水休止角。
这些公式基于实验数据和经验法则，可以用于粘性物质的工程设计和分析。
总结起来粘性物质的动水休止角公式是一个复杂的问题，会受到许多因素的影响。
因此，对于特殊物质和特定实验条件下的动水休止角，需要通过实验来进行测量和确定。
泥沙起动理论1
泥沙的临界起动(滑动)条件τc是如何推导的?
注意：此处的推 导只适用于无粘 性均匀沙 床面沙粒开始滑动的条件
颗粒所受的上举力
FD = k (W '− FL )
摩擦系数 总压力
颗粒所受的拖曳力
W’ 颗粒的水下重量
河流动力学基础 22
研究泥沙起动的方法
-
定量确定起动条件
-
起动的随机性
-
临界起动的切应力表达法
断面平均流速
理论上说，用τc表达临界起动条件更准确； 但是，在很多时候用Uc更方便。
U
床面平均剪切应力
τ0
河流动力学基础
19
研究泥沙起动的方法
-
定量确定起动条件
-
起动的随机性
-
临界起动的切应力表达法
-
Shields曲线
临界起动条件是指最容易起动的颗粒即将起动
“上限” : 最难起动的那个颗粒将要起动了。 “下限” : 最容易起动的那个颗粒将要起动了。
起动和推移运动现象的观测
野外河流观测 推移运动(所有的大颗粒和小颗粒都在运动)
河流动力学基础
10
研究泥沙起动的方法
-
定量确定起动条件
-
起动的随机性
-
临界起动的切应力表达法 -
Shields曲线
确定性分析:受力平衡法给出临界起动条件
一颗静止于床面上的泥沙，受重力、床面摩擦力和水流的作用力影响。当 重力或摩擦力和水流的作用力达到平衡时，泥沙颗粒处于临界起动状态。
河流动力学基础
15
研究泥沙起动的方法
-
定量确定起动条件
-
起动的随机性
-
临界起动的切应力表达法 -
第三章+泥沙的起动(2011)讲解
50
40
P (%)
30
20
10
0
-4 -3
-2
-1
0
1
2
3
4
fL /f 'L
+ fD / f 'D
图 4-9 脉动上举力和脉动拖曳力的 概率密度分布与标准正态分布曲线的对比
FL
D 2
CL 4
U 0 2
2
事实上，根据上举力的计算公式，瞬时流速 服从正态分布，那么上举力的瞬时值并不应 为正态分布，而是服从多维自由度的 2 分 布。随着自由度的增加， 2 分布的形状与正 态分布的图形类似。所以，通常可采用正态 分布的数学手段研究近底床面泥沙运动的基 本规律。
0.1mm < d < 0.15mm, 线性内插。
第三章 泥沙的起动 ( Incipient motion of sediment )
泥沙的运动形式
第一节 泥沙起动的随机性 1 起动现象的描述
物理概念：明确 具体分析：困难 随机性－－水流、颗粒
W
(
s
) D3
6
D 2
FD CD 4
1). 无泥沙运动 2). 轻微的泥沙运动 3). 中等强度泥沙运动 4). 普遍的泥沙运动
（三）窦国仁的理论分析
瞬时底流速表示的起动条件：
1/ 6
2.5
U ot
1.27
Dc D*
3.6 s
gD
0 0*
0 gh / D
D
式中:δ =2.31×10-5 cm 为薄膜水厚度，
2 泥沙起动的判别标准
Buffington（1998）总结分析了80年来有 关泥沙起动的研究成果，在泥沙起动的 判别方面还没有一致公认的标准。这里 介绍几种类型的判别方法： （一）延长推移质输沙率曲线到输沙率 接近零或某一参考值（Parker，1982）
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的 基 础 上! 通过推理分析获得非均匀
沙的黏性力表达式 ! 进而提出适合河口非均匀沙特 点的起动概率公式 =
% G ’ % & ]E _ # ! : ? ‘ 0 0 $ 2 I # 0 0 $ JH 式中 ( : ? Hb" $ % % G 为与 分 子 引 力 有 关 的 参 数 ! G _# I J% ’ ) K 6 # : " I b " $ K: 0 0 $ 为颗粒间空隙的特征厚度 ! $_
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浙江大学学报 ! 工学版 " 网址 #BBB= ! ’ ( ) * + , 6 = C (= 0 D (= ; * 0 * 1 1 3
基金项目 #国家自然科学基金资助项目 " $ ! $ # I " $ " %# ? $ $ % @ $ # ? = 作者简介 #孙志林 " # 男# 浙江慈溪人 # 教授 # 博导 # 从事水沙动力学与河口海岸数值模拟方面研究 = % " @ ? HJ $ 9 G K + 2 , ’ ; 0 + * 6 ( *!C (= 0 D (= ; * 1
% 6 5 + # / & ) # d * ; 2 2 0 * 7K ’ 7 2 ’ *’ -* ’ * ( * 2 ’ ) K6 0 D 2 K 0 * 7 2 *0 6 7 ( + ) 2 0 6B + 66 7 ( D 2 0 D( 6 2 * ) ’ [ + [ 2 , 2 7 / 0 ’ ) 2 7 / Y 3Y 87 8B K 0 ; / + * 2 ; 6+ ) ’ + ; /= d * ; 2 2 0 * 7K ’ 7 2 ’ *’ 6 0 D 2 K 0 * 7 ’ ; ; ( ) 6B / 0 *K ’ K 0 * 7 6’ ’ ) ; 0 7 / + 7 , 0 7 + ) 7 2 ; , 0 6K ’ 5 0 + ) 0 Y Y Y Y , + ) 0 ) 7 / + *7 / ’ 6 0 7 / + 7\ 0 0 + ) 7 2 ; , 0 66 7 + 7 2 ; =F / 0’ ) K ( , +’ ) 2 * ; 2 2 0 * 7Y ) ’ [ + [ 2 , 2 7 -* ’ * ( * 2 ’ ) K6 0 D 2 K 0 * 7 3 YY Y 8’ ; ’ * 7 + 2 * 2 * ’ / 0 6 2 5 0Y + ) 7 2 ; , 0 6B + 6 0 6 7 + [ , 2 6 / 0 D+ 7 0 ) 7 / 0+ ) K 6’ ’ ) ; 0B 0 ) 0 6 7 + 7 2 6 7 2 ; + , , 7 ) 0 + 7 0 D+ * D 7 / 0Y ) ’ [ G 3; 8 + [ 2 , 2 7 2 6 7 ) 2 [ ( 7 2 ’ *’ 2 * 6 7 + * 7 + * 0 ’ ( 6[ ’ 7 7 ’ K5 0 , ’ ; 2 7 + 6+ 6 6 ( K 0 D = a ’ ) ; 0 6+ ; 7 2 * *+Y + ) 7 2 ; , 0 2 * ; , ( D 0D ) + 8D 8B 3’ 3 # # ’ ) ; 0, ) + 5 2 7 * D; ’ / 0 6 2 5 0’ ) ; 0 =F / 00 Z ) 0 6 6 2 ’ *’ ); ’ / 0 6 2 5 0’ ) ; 0B + 6D 0 ) 2 5 0 D) ’ K[ ’ 7 /D 2 G 2 7 ’ ) ; 0 3 8+ Y # # # K 0 * 6 2 ’ *+ * + , 6 2 6 + * D; ) ’ 6 6 G ( + ) 7 C G 7 / ) 0 + D0 Z 0 ) 2 K 0 * 7 2 *B / 2 ; /6 0 5 0 ) + , + ; 7 ’ ) 6 6 ( ; /+ 6* ’ * ( * 2 ’ ) K 2 7 D ) 8 L Y 8 8 # D 0 * 6 2 7 6 0 D 2 K 0 * 7 6 + * DB + 7 0 )Y ) 0 6 6 ( ) 0 B 0 ) 0 7 + \ 0 * 2 * 7 ’+ ; ; ’ ( * 7 = E ’ K + ) 2 6 ’ *’ ; + , ; ( , + 7 0 D ) 2 ; 7 2 ’ *5 0 , ’ ; 2 G Y 8’ 7 2 7 /7 / 0K 0 + 6 ( ) 0 D) 2 ; 7 2 ’ *5 0 , ’ ; 2 7 2 * D 2 ; + 7 0 D7 / + 7 7 / 0 2 * ; 2 2 0 * 7Y ) ’ [ + [ 2 , 2 7 * D) 2 ; 7 2 ’ *5 0 , ’ ; 2 7 ’ ) K ( , + 6 8B 8 Y 8+ 8; + *D 0 6 ; ) 2 [ 0 7 / 06 7 ’ ; / + 6 7 2 ; G K 0 ; / + * 2 6 7 2 ;Y ) ’ 0 ) 7 2 0 6’ 2 * ; 2 2 0 * 7K ’ 7 2 ’ *’ -* ’ * ( * 2 ’ ) K6 0 D 2 K 0 * 7 = F / 0 ’ ) K ( G Y Y # , + 6D 0 + , 2 * 2 7 /K + * + ; 7 ’ ) 6B 0 ) 0+ , 2 ; + [ , 0 7 ’* ’ * G ; ’ / 0 6 2 5 0+ * D; ’ / 0 6 2 5 0* ’ * ( * 2 ’ ) K6 0 D 2 K 0 * 7 6 + * D; + * 3B 8Y Y [ 0( 6 0 D7 ’Y ) 0 D 2 ; 7 6 ; ’ ( ) 2 * 2 *7 2 D + , 0 6 7 ( + ) 2 0 6 = 3 % ’ ’ ’ 7 . ( / 4 + * ’ * ( * 2 ’ ) K6 0 D 2 K 0 * 7 ; ’ / 0 6 2 5 0 ’ ) ; 0 2 * ; 2 2 0 * 7Y ) ’ [ + [ 2 , 2 7 6 7 ’ ; / + 6 7 2 ;K 0 ; / + * 2 ; 6 Y 8 2!! 水流底部非均匀沙的起动涉及若干具有随机性 的力学和几何因子 # 其中最关键的是近底水流紊动 潮汐河口中的非 和颗粒所处床面位 置 的 不 确 定 性 # 均匀沙还因含有黏 土 而 使 问 题 更 为 复 杂 = 要研究河 口非均匀沙的起动 问 题 # 首先应考虑这种运动的力
对无黏性非均 粒均匀沙起动流速 的 研 究 很 有 建 树 !
A G @# 所谓起动流速实 际 上是 匀沙起动也有一定研究 " =
指某个小起动概率 对 应 的 平 均 流 速 ! 用以表征泥沙 开始运动的临界水 流 条 件 ! 亦即起动概率包含了起 因而内涵更丰富 $ 应用更广泛 = 动流速 ! 迄今为止 ! 有关均匀沙起动问题论述颇多 ! 但对 非均匀沙问题研究 甚 少 ! 尤其是河口环境中的非均 匀沙 ! 迄今尚缺乏涉 及 不 同 粒 级 间 隐 暴 效 应 和 黏 性 力作用的起动概率 公 式 = 本文试图在无黏性非均匀 沙起 动 概 率
" ! " $ % & ’ " ( & ) < % $ 9 . , >$ ( <\ > " $ (/ ( , ( " " % , ( 1 2 " , $ ( ( , " % 5 , & $ ( 8 2 ) 9I " $ $ # A# + 2 , ( $$ # *7 6 0 0# 3 04 6#7 0
# # !G ’ [ # ) 1M +M ) G_ G ! #
黏性非均匀沙的起动概率
孙志林 ! 黄赛花 ! 祝丽丽 ! 吴!珂! 夏珊珊
" 浙江大学 水利与海洋工程系 # 浙江 杭州 I $ " $ $ # A 摘 ! 要 #基于概率论与力学结合的方法 # 探讨了黏性非均匀沙的起动问题 = 将促使颗粒运动的外力矩大于颗粒保持 静止的外力矩视为泥沙起动的临界力学条件 # 通过作 用 力 臂 的 统 计 处 理 以 反 映 颗 粒 在 床 面 排 列 的 随 机 性 # 并基于 瞬时底流速的概率分布和试验资料建立起适合黏性非均匀沙的起动概率公式 = 其中作用力包括推移力& 上举力& 水 下重力和黏性力 # 而黏性力表达式则根据因次分析和交叉石英丝试验得到 # 涉及到泥沙非均匀性 & 干密度和水压力等 影响因子 = 摩阻流速的计算值与试验值的比较表明 # 起动概率和相应临界摩阻流速公式合理地刻画了非均匀沙起动 的随机力学特性 # 考虑因素较为全面 # 对无黏性和黏性的非均匀沙均适用 # 可供潮汐河口非均匀沙冲刷预测时使用 = 关键词 #非均匀沙 ’ 黏性力 ’ 起动概率 ’ 随机力学 中图分类号 # $ F< " !!!!!! 文献标识码 #T!!!!! 文章编号 # " $ $ A @ % I U" # $ $ % $ " $ $ " A $ ?