泥沙的存在对水流的影响1

泥沙颗粒对水流能量损失的影响
周界条件对水流能量影响很重要（较高的流速夷平了沙纹、 沙垄等床面形态， ）。在河道中是水流条件的强弱（或流速 的大小）而
推移质运动的存在将增加水流能量的损失 挟沙水流阻力减小的明渠试验资料 现有的试验资 料 挟沙水流阻力不变的明渠试验资料 挟沙水流阻力增加的明渠试验资料 随 含 沙 量 增 加
明在不同的具体条件下,分散颗粒对混合体系
紊动强度可以有不同的作用.
❶水流粘性增加 ❷含沙量梯度造成的额外有效重力和浮力
改变水流稳定性
泥沙影响水流紊动 的途径和方式
❸颗粒与水体的相对运动 ❹容重的增加使水流的惯性增加. ❶床面泥沙 ( 推移质运动) 的存在使剪切力不再 全部传递到边壁处用于产生涡体
改变外来干扰源
目前，有关这一问题的量测资料还不多， 研究的资料中存在很大的分歧乃至矛盾，各 家在认识上不一致和存在分歧。
泥沙的存在对水流影响主要研究了几个方面
1、泥沙颗粒对水流紊动结构的影响 2、泥沙颗粒对流速的分布影响 3、泥沙运动对水流能量的影响
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泥沙颗粒对水流紊动结构的影响
1、悬浮颗粒及颗粒下沉尾迹所造成的变化 2、加沙水流粘性增强引起的最小尺度漩涡的消失 泥沙颗粒的存在使挟沙水流粘性增大
紊动强 度的变 化
泥沙颗粒的存在会造成近壁区附加的不稳定性，加大了 紊动强度（埃垃塔和伊本的） 泥沙在水流中高速度打转也会增加大尺度紊动的加强 （布鲁赫和卡赞斯基）
试验资料：紊动强度随含 沙量的增加而增加或减小
泥沙对水流紊动影响的进一步分析（刘青泉）
从水流紊动的起因出发,分析了泥沙影响 水流紊动的基本途径和方式.结合实验资料, 得出结论: 因含有沙粒,水流紊动存在着被削 弱增强、或局部削弱、局部增强3种情况,表
悬移质 对于这一问 题的认识很 不一致，现 有的试验成 果也显示出 很大的分歧
研究悬移质运动对水流能量损失的影响时，必须排除 周界条件变化这一因素
对悬移质运动影 响能量损失的讨论
在许多实验中，并没有严格控制泥沙全部处于悬浮状 态，而只有一部分以推移的形式的形式出现
紊动减弱并不等同于能量损失减小 悬移质的存在需要紊动来支持，但紊动动能是中介媒介， 并不影响有效势能转化为紊动动能的数量减少
亚宁认为悬 移质遏制紊动 主要是是紊动 尺度减少
紊动尺 度的变 化
3、加沙水流流变特性的改变引起的漩涡特性的变化 颗粒的增加使挟沙 a、推移质泥沙传递部分剪切力，产生紊动的能量减少 水流不在保持牛顿 体 b、漩涡穿过密度梯度层时，紊动强度减弱 紊动强度减弱
浑水与清水 的脉动流速 均方根比 紊动加强 c、加沙水流物理性质的变化所带来的影响
沙粒的跃移运动，要从水中取得能量，其中 除了一小部分还给水流以外，大部分转化为热 能而损耗掉了，而且，这部分能量取自水流的 平均运动而不是取自紊动动能。对于滚动滑动 形式的推移运动，同样也要通过碰撞、摩擦而 额外损耗一部分能量，因而推移质运动的存在 将增加水流能量的损失
颗粒粒径对水流紊动的影响： 一般地细颗粒泥沙抑制水流的紊动, 而粗颗粒泥沙增强 水流的紊动
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泥沙颗粒对流速分布的影响
悬移质影响流速分布的的试验 1、爱因斯坦和钱宁的试验 2、范诺尼和诺米科斯的试验 3、埃垃塔和伊本的试验 结论：清水的流速分布遵循对数公式；挟沙 水流的主流区的流速分布也遵循对数公式； 流速分布不如清水均匀；近底区的流速分 布偏离对数公式，含沙量越大，近底区偏 离对数公式愈甚、范围愈大。
泥沙对挟沙水流流动结构影响的研究（陈立、林鹏）
1、泥沙颗粒对水流结构的影响结果很大程度 上取决于水流的水利条件 2、颗粒对水流流动强度的影响不仅与颗粒粒 径有关，而且与水流自生强度有关 3、再强和较强的水流条件下，近壁区的颗粒 对水流有加速作用；在较弱的水流条件下， 颗粒使水流流速减慢
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周界变化 与泥沙运 动
❷边壁附近的涡体制造场恰好是大量泥沙的集地
❸颗粒对边壁的掩蔽作用 ❹颗粒之间及其与壁面的碰撞
对于细颗粒,含沙量增加将使其对紊动的抑制更强; 而对于粗颗粒,含 含沙量对水流紊动的影响：沙量增加主要引发更多的干扰源,将使紊动更强.这一结果也表明,颗粒 浓度不同,对水流紊动的影响是不同的, 但更主要的是颗粒的粒径.