粘性泥沙运动规律研究
粘性泥沙的冲刷机理及其数值模拟
粘性泥沙的冲刷机理及其数值模拟21608104刘澄赤（东南大学交通学院勘查与技术工程系）摘要：粘性泥沙的冲刷是研究泥沙运动力学和河床演变的重要内容之一，在工程上得到广泛的应用。
水利方面的水库排沙、河沙演变、渠道稳定，以及其他方面的航道治理、桥梁冲刷、水环境保护等均与泥沙冲刷有密切的关系。
本文阐述了粘性泥沙的冲刷过程和现象，并对粘性泥沙冲刷机理和影响因素进行了分析。
同时，也介绍了粘性泥沙冲刷过程的数值模拟。
关键词：粘性泥沙；冲刷机理；数值模拟Abstract: The cohesive sediment flushing and sediment movement mechanics is one of the important contents of riverbed evolution, widely used in engineering. The reservoir in water, river sand evolution, stable, and other aspects of channel of waterway regulation, Bridges, water and environmental protection are closely related to the dirt.This paper expounds the scour process and viscosity mud, and dirt of cohesive mechanism and influencing factors were analyzed. It also introduces viscous numerical simulation of sediment flushing process.Keywords: sticky mud, Scour mechanism; Numerical simulation通常根据泥沙颗粒的大小和矿物成分，可以将泥沙分类为非粘性沙和粘性细泥沙。
粘性泥沙浑液面沉速公式研究现状及展望
粘性泥沙浑液面沉速公式研究现状及展望粘性泥沙浑液面沉速是描述液体中悬浮物沉降过程的重要参数，近年来已成为海洋地质、海洋环境、水文地质等科学计算的重要指标。
虽然这一研究领域起源于20世纪30年代，但由于有关理论的不断完善和新的技术应用，在过去的几十年里，粘性泥沙浑液面沉速的研究取得了丰硕的成果。
粘性泥沙沉速的实际测量和理论分析一般分为两个阶段，即实验设计的粗糙估计和实验的精确检验。
在实验设计阶段，通常采用文献中已经报道的沉速公式，例如埃尔西德（A.P. Erichsen）公式或者萨里（D.J. Sarey）公式。
这些公式主要是根据实验观测数据进行修正，用以反映不同粒径悬浮物的沉降特性，其中包括粘性土壤的粒子扩散参数、堆积系数、散度系数等。
在实验精确检验阶段，通常采用液-固两相流的定常及非定常模拟研究，来确定悬浮物的沉降行为。
一般而言，液-固两相流中会受到空气的影响，因此涉及到悬浮物的极限沉降速度和空气的相关性两个方面。
此外，实验研究还涉及到微观环境的影响，比如悬浮物表面积、受力分布、流体粘度、温度、渗透力等，也是影响沉降过程的重要因素。
为了更好地理解悬浮物沉降过程，研究者们也在不断开发新的测量和模拟技术。
例如，采用微缩型沉降塔仿真实验，可以更精确地测量悬浮物沉降行为。
另外，借助数值模拟技术尤其注重悬浮物之间的相互作用，可以更精确地估算悬浮物沉降速度。
同时，结合粘性数据及渗透力控制技术，进一步提高模拟精度，将有助于更准确地描述悬浮物沉降行为。
综上所述，近几十年来，粘性泥沙浑液面沉速研究取得了丰硕的成果，深入了解粘性泥沙的沉降行为，以及其对液体流动的影响，对环境及水资源的保护都至关重要。
但仍有许多研究领域值得去探索。
例如，在实验设计方面，研究者们可以考虑更多的控制参数，以及一些更复杂的参数模型，拟合更精确的沉速公式。
另外，实验研究中也可以采用更多有用的技术，如运动模拟、沉积起伏能谱以及定常与非定常颗粒视相位移动等，更全面地描述悬浮物沉降行为。
泥沙流运动规律的研究与模拟
泥沙流运动规律的研究与模拟一、引言泥沙流是指河流中悬浮的泥沙颗粒在水流的作用下产生的一种流动形态。
泥沙流的产生对于河流的环境和生态产生了深刻的影响，因此泥沙流运动规律的研究对于水利工程、生态环境等领域具有重要的意义。
本文将对泥沙流运动规律的研究与模拟进行探讨。
二、泥沙流运动规律的研究1.泥沙流运动的分类根据泥沙流内部物理特点的不同，泥沙流运动可以分为四种类型：均匀流动、层状流动、密度流动和浅滩流动。
均匀流动是指泥沙颗粒的浓度相等，无论在垂直方向或水平方向上，泥沙流的浓度分布都呈现均匀的状态。
层状流动是指泥沙颗粒在垂直方向上存在着一定的分布，通常为浓密层和稀疏层的叠加。
密度流动是指由于泥沙颗粒的密度和水的密度存在差异而产生的流动，流经河道断面时呈俯冲形状态。
浅滩流动是指泥沙颗粒悬浮状态下流经浅滩时，泥沙颗粒会沉积在浅滩上，形成浅滩面上的泥沙流。
2.泥沙流运动的基本特征泥沙流运动的基本特征是泥沙颗粒的浓度、流速和底面负荷，而泥沙流的速度、浓度和质量通常分别用平均流速、平均浓度和流量来衡量。
在泥沙流的运动过程中，由于水流和泥沙颗粒之间相互作用，泥沙颗粒会发生弥散、沉淀和输移等一系列现象。
3.泥沙流运动的影响因素泥沙流运动的影响因素包括流量、流速、泥沙颗粒的大小、质量和型态等。
其中，流量和流速是泥沙流的重要参数，泥沙颗粒的大小、质量和型态是影响泥沙流输移和沉积特征的重要因素。
4.泥沙流运动的数学模型泥沙流运动的数学模型包括动力学模型和输移模型。
动力学模型是基于质量、动量和能量守恒原理建立的，用来描述泥沙颗粒在水流中的加速度和速度随时间的变化。
输移模型是基于泥沙颗粒在水流中的输移过程建立的，用来描述泥沙颗粒在水流中的输移路径和输移机制。
三、泥沙流的模拟泥沙流的模拟可以通过物理模型和数值模型两种方式进行。
1.物理模型物理模型是基于实验进行的，通常采用室内或室外的实验田进行模拟。
物理模型对实验条件要求较高，但实验仿真效果更加真实，并且可以对实验中各个参数进行实时监测和调节。
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。
粘性泥土的冲刷原理
粘性泥土的冲刷原理21109135 臧骁在交通中，港口航道交通是重要的一个方面，我有幸聆听了马亚平教授关于粘性泥土冲刷原理的报告，受益匪浅，尤其对于港口河口粘性泥土冲刷及运动对其造成的影响有很多收获。
这对于今后我们的发展研究方向，解决泥沙淤积冲刷对设备，土积等的影响起到很大的启迪作用。
我国淤泥质海岸有广泛的分布，主要分布在辽东湾、渤海湾、莱州湾、苏北、长江口、浙闽港湾和珠江口外等岸线，其总长度在4000km以上，约占全国海岸线长度的四分之一。
我国属淤泥质河口的有长江口、黄河口和珠江口，基本包括了我国的所有大江大河口。
淤泥质海岸在欧洲北海沿岸和法国西海岸、美国和南美洲、印度等均有广泛的分布。
淤泥质海岸河口的泥沙均属黏性细颗粒泥沙，由于泥沙颗粒极细受胶体化学絮凝因素的影响，其运动特性和规律十分复杂，而我国海岸、河口、一系列港口、河口开发和工程建设均面临和必须解决这些技术难题。
在过去半个世纪的漫长岁月中，中外泥沙科技工作者艰难创业、填补空白，对海岸河口黏性泥沙的工程问题经历了从定性到定量、从絮凝机理研究到工程应用两大阶段。
通常根据泥沙颗粒的大小和矿物成分可以将泥沙分类为非粘性沙和粘性细泥沙其中粘性细泥沙主要由粉沙和粘粒组成这些粘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在多沙河流中包括河床河岸和滩地粘性细泥沙占有一部分的比重同时它也大量存在于水库河口港湾淤泥质粉质海岸中对这些地区的河流演变及治理有重要影响如当库区泥沙淤积历时较长时其中粘性细泥沙逐渐固结密实增强了河床的抗冲性表现出淤积容易冲刷难等特点在冲积河流中粘性细泥沙的淤积固结对河床的刷深和河岸的拓宽也有很大影响而在河口湖泊地区当淤积固结粘性细泥沙吸附部分污染物时这些污染物的迁徙扩散又与粘性细泥沙的起动冲刷过程紧密联系。
因此研究淤积固结条件下粘性细泥沙起动冲刷问题具有重要实际意义。
淤积固结条件下粘性细泥沙在起动冲刷时的受力特点和运动形式与非粘性沙有所不同非粘性沙起动冲刷时主要受到水流作用力包括切应力上举力以及自身有效重力的作用粘性细泥沙除了受到述二个力作用以外还受到颗粒间粘结力的影响水流作用力是水流施加在泥沙颗粒上促使其起动悬浮冲刷的主要动力可称为水流的冲刷力而有效重力和颗粒间粘结力是泥沙本身所固有的是使泥沙颗粒保持静止不动抵抗水流运移的主要阻力可称为泥沙颗粒的抗冲力当水流的冲刷力超过泥沙或土体抗冲力时就可以冲动泥沙或土体在淤积固结条件下粘性细泥沙逐渐密实形成一定的稳定结构颗粒间粘结力增大甚至远超过重力的影响成为抗拒水流冲刷力的主要因素因此淤积固结条件下粘性细泥沙形成的稳定结构和颗粒间粘结力往往是影响粘性细泥沙起动冲刷的关键淤积固结条件下粘性细泥沙冲刷时的运动形式与非粘性沙也不同当非粘性沙被水流冲动时是以单个颗粒的形式运动而粘性细泥沙在水流的作用下是以多颗粒成片或成团的形式起动河床的冲刷常常是以局部的缺陷扩展崩溃的形式出现对于淤积固结历时较长的淤泥或粘土由于床面固结强度较大一旦冲刷力突破土体的抗冲力后床面开始剧烈淘刷冲刷过程加快整个冲刷过程中泥面从整体稳定到床面破坏是一个短暂突然的过程很难观察到泥沙少量起动和局部起动阶段此外在粘性细泥沙冲刷过程中一方面由于泥沙较细泥沙一旦起动后很快进入悬浮状态所以冲刷后水流很快变浑浊另一方面水流含沙量增加使得水流粘性增加泥沙一旦悬浮就很容易被携带而不落淤使水流含沙量进一步增大呈现高含沙水流特性如出现在黄河上的多来多排和揭河底输沙现象粘性细泥沙起动冲刷影响因素：粘性细泥沙起动冲刷影响因素主要分为两方面一方面是对水流动力条件的影响因素另一方面是对泥沙抗冲条件的影响因素而在淤积固结条件下粘性细泥沙一般表现较强的抗冲性影响水流动力条件的因素影响水流动力条件主要有流量流量的脉动强度河道的比降断面形态及近底水流结构等因素可以用水流切应力大小来表示这类影响可以归结为水流对泥沙的剪切动力作用这一点与非粘性沙无区别之处除此之外张兰丁认为影响粘性泥沙运动的主要因素为水流产生的脉动应力在该力的作用下胶团或团聚体间的结合逐渐松弛从而浮起被水流带走秦崇仁等认为在水流单独作用下淤泥难以起动而在波浪的振动作用下淤泥容易起动和悬扬所以水波共同作用下的淤泥冲刷强度比水流单独作用更为强烈这一类影响可以归结为水流对泥沙悬扬的动力作用同时也应包括水流的紊动扩散对粘性细泥沙的动力作用和研究了水中泥沙颗粒与床面上固结泥沙碰撞产生的能量交换对河床冲刷的影响指出一定条件下增加上游来沙会提高固结河床的冲刷强度所以对粘性细泥沙而言水流含沙量增加不但增加水流粘滞力和水流挟沙能力也增强了水中泥沙颗粒对淤积床面的碰撞作用提高了能量交换作用。
泥沙沉降速度研究现状
水电1001班201019040230 欧阳秘泥沙沉降速度研究现状摘要：本文对现有泥沙沉降研究理论、实验和观测成果进行了总结，分析了目前泥沙沉降研究的进展，对泥沙沉降研究的发展趋势进行了展望。
对泥沙沉降速度及其影响因素进行了综述, 讨论了自由沉降和群体沉降速度的计算公式。
关键词：泥沙沉降；理论分析；影响因素; 速度指标; 计算公式一、泥沙沉降理论分析历史泥沙在静止的清水中等速下沉时的速度, 称为泥沙的沉降速度( 或简称泥沙沉速) , 它是泥沙的重要水力特性之一。
在各种沉淀池的设计计算和生产运用中, 在河流、渠道的各种泥沙问题中, 泥沙的沉降速度都是一个最重要的, 也是一个最基本的参数。
因此, 研究泥沙问题, 无论通过物理模拟(即模型试验), 还是通过数值模拟, 均应提供可靠的泥沙沉降速度指标。
1851 年，Stokes 对球体绕流的蠕变状态进行了研究提出了球体绕流阻力系数的解析解，此解只适用于雷诺数小于 1 的情况，应用于拟球体单颗粒泥沙静水沉速规律的研究。
Oseen 推导出的考虑流速影响的绕流状态下的球体沉降解，其阻力系数公式将单颗粒静水沉降规律理论解的应用范围扩大到雷诺数小于6 的情况。
此后，Kaplun 和Lagerstrom 与Prodman 和Pearson几乎同时发现球体绕流的高阶近似解，但其解的阻力系数公式又回到了Stokes 理论解的适用范围。
为解决大雷诺数下单颗粒泥沙静水沉降问题，许多学者提出了各自的计算模型。
如沙玉清通过对沉速公式的数学转换，根据实测资料利用最小二乘法获得了过渡区的颗粒沉速公式；张瑞瑾基于阻力叠加原则，将Stokes 型滞性阻力和Newton型形状阻力线性组合表示出绕流阻力，导出与Rubey公式结构一致的沉速公式；窦国仁采用Oseen 型阻力和Newton 型阻力按阻力迭加原则获得绕流阻力，通过引进与沙粒雷诺数有关的分离角求得两种阻力的作用面积以反映两者的相对大小，进而导出了半理论半经验的计算模式。
粘性泥沙冲刷机理论文报告
粘性泥沙冲刷机理摘要：本文介绍了粘性泥沙的冲刷机理及其实验方法。
其中，环形水槽是研究细颗粒泥沙运动的理想实验装置。
通过现场试验和实验室试验，完善VIMS Sea Carousel以得到临界剪切力τcr和侵蚀速率ε的原位测量值；提出一个简化的侵蚀率计算公式；进行数值试验得出河口浊度模拟最大值（ETM）。
关键词：粘性泥沙；环形水槽；临界剪切力τcr；侵蚀速率ε1.泥沙的起动水流底部床面上的泥沙开始运动称为泥沙的起动，相应的水流泥沙条件称为起动条件。
当泥沙颗粒的粒径、密度等已知时，泥沙开始运动的流速和水深称为起动时的流速和水深。
由于流速影响大，习惯上将水深作为参数，而将泥沙起动的流速条件称为起动流速。
由于作用在泥沙颗粒上的流速是水流底部速度，而在实用上多换算为平均流速（沿水深的平均流速），故起动流速应泛指这两种流速。
而起动流速除泛指外，还包括沿水深以平均流速表示的起动流速；为了区别，对于以底部流速表示的期待流速，将予以明确注明。
泥沙起动条件的研究，实际上是研究泥沙颗粒直径、密度以及颗粒间密实程度、形状与水深、流速之间的关系。
当然，要彻底研究清楚它们之间的关系，不仅限于这几个物理量，还必须深入到泥沙起动的本质。
起动规律及起动流速的研究，是泥沙运动、河床演变最基本的内容之一，因此具有很高的学术价值。
在工程泥沙方面，包括水库变动回水区冲淤、坝下游河道冲刷、河床变形、护岸工程、渠道稳定性以及物理模型试验、数学模型计算等等，起动流速也是必须的工具和参数。
因此起动规律及起动流速的研究无论在理论上和实际应用方面均具有很大意义。
2.水槽实验的起动流速公式按照通常的分类，粒径小于0.005mm的泥沙为粘性泥沙，浑水中粘性泥沙颗粒的运动不仅受重力作用，而且还受到微观作用的制约，如颗粒间的斥力和范德华引力等等。
粘性泥沙浓度越大，颗粒表面距离的统计平均值越小，微观作用相对比重就越大。
而不同粒径、不同的泥沙容重起动流速具有统一的规律，下面介绍几种起动流速公式：它对应的起动标准是或从中可见，当D<1mm时，以重量计的输沙率，而以颗数计的输沙率。
黏性细颗粒泥沙在浑水中的群体沉降规律
黏性细颗粒泥沙在浑水中的群体沉降规律
黏性细颗粒泥沙是指由黏性小颗粒组成的表面覆盖着高分子物质的自然界粒子，在水体中它们极易聚结吸附，从而影响水体的物理化学性质。
针对黏性细颗粒泥沙在浑水中的群体沉降规律，近年来各类研究开展了大量工作，以提升对黏性细颗粒泥沙在浑水中沉降规律的认知。
研究表明，多数研究将黏性细颗粒泥沙浑水群体沉降速度C视作一维指标，即
沉降速度与悬浮颗粒浓度和类型、水温、pH值、盐度和离心度等因素有着一定关系；当温度提高时，沉降速度C也将随之上升；随着重力加速度g的增加，其速度也会上升；离心度的增加不会明显影响沉降速度C的变化同时，影响沉降速度的
因素还受pH值的影响，当pH值大于6.4时，沉降速度不受pH值的影响。
除此以外，主要有两种描述黏性细颗粒泥沙群体沉降理论：一是称为"一步沉
降模型"的单步沉降理论，指在短时间内，较小尺寸颗粒可由上部流动状态变为沉
降状态，然后分布形成"瞬态边界层"；另一种推求方式是称为"多步沉降模型"的多步沉降理论，指细颗粒会依次经历聚集、分布、团聚以及堆积等多种状态，沉降期时间主要决定于这些动态，由此可推测出沉降速度的计算方法。
针对黏性细颗粒泥沙在浑水中的群体沉降规律引进的几种模型和理论，以及研
究者们基于这些模型和理论所推算出的沉降速度C都极大地拓展了对黏性细颗粒泥沙在浑水群体沉降规律的认识，对黏性细颗粒泥沙在浑水群体评价和污染物去除的研究具有重要意义。
但是仍有大量有关黏性细颗粒泥沙在浑水群体沉降过程中的具体机制及其相关技术的研究空间，期待有更深入的研究关注。
粘性泥石流的平均运动速度研究
的不均匀系数与其容重成正比（ 图２ ） ， 蒋家沟也是 如此， 但浑水沟泥石流的不均匀系数与容重无关。 文献［ １ ］ 将粘性泥石流的阻力特征归纳为： 低 阻力： 云南蒋家沟和云南大白泥沟； 中阻力： 甘肃武 都地区泥石流沟； 高阻力： 云南浑水沟和西藏古乡 沟。由阻力特征和不均匀系数平均值关系可以用不 均匀系数将粘性泥石流的阻力特征归纳为： Ｄ Ｄ ５ ０／ １ ０ ＜ １ ０ ０ ， 高 阻 力； １ ０ ０＜ Ｄ Ｄ ０ ０ ， 中 阻 力； Ｄ ５ ０／ １ ０ ＜４ ５ ０／ Ｄ ４ ０ ０ ， 低阻力。该不均匀系数确定的阻力范围 １ ０＞ 适用于平均的不均匀系数， 对于单个泥石流的不均 匀系数与阻力的关系不适用。
４ ］ 在速度较大时计算点很分散， 特别是 度经验公式 ［
Ｋ Ｈ ＝
Ｄ ６ ０ Ｄ １ ０
（ １ ）
式中： Ｋ Ｄ 为泥沙颗粒中百 Ｈ为泥沙的不均匀系数； ６ ０ ０ ％ 的颗粒粒径； Ｄ 分比小于 ６ １ ０为泥沙颗粒中百分 比小于 １ ０ ％的颗粒粒径。 Ｋ ５ ， 泥沙的粒度均匀； ５＜Ｋ １ ０ ， 泥沙的粒 Ｈ＜ Ｈ＜ Ｋ １ ０ ， 泥沙的粒度不均匀。 度均匀程度中等； Ｈ＞ 泥石流中的泥沙也存在不均匀性， 这个不均匀 性随不同的地区和泥石流沟有很大的不同。根据文 献［ ５ ］ 和［ ８ ］ 使用泥石流颗粒中的 Ｄ 和Ｄ ， 本文引 ５ ０ １ ０ 入泥石流的颗粒不均匀系数：
３ ］ 到的经验公式虽然是最为简单的公式 ［ ， 但该公式 １ ］ 的计算误差较大， 无法兼顾 在一些中高阻力地区 ［
３ 泥石流中泥沙的不均匀性
泥沙中的一个重要参数是不均匀系数。不均匀 系数越大， 表明泥沙的粒度成分越不均匀， 级配越
９ ］ 。泥沙的不均匀系数由下式计算： 好［
粘性泥沙的冲刷机理及其数值模拟
粘性泥沙的冲刷机理及其数值模拟21608104刘澄赤（东南大学交通学院勘查与技术工程系）摘要：粘性泥沙的冲刷是研究泥沙运动力学和河床演变的重要内容之一，在工程上得到广泛的应用。
水利方面的水库排沙、河沙演变、渠道稳定，以及其他方面的航道治理、桥梁冲刷、水环境保护等均与泥沙冲刷有密切的关系。
本文阐述了粘性泥沙的冲刷过程和现象，并对粘性泥沙冲刷机理和影响因素进行了分析。
同时，也介绍了粘性泥沙冲刷过程的数值模拟。
关键词：粘性泥沙；冲刷机理；数值模拟Abstract: The cohesive sediment flushing and sediment movement mechanics is one of the important contents of riverbed evolution, widely used in engineering. The reservoir in water, river sand evolution, stable, and other aspects of channel of waterway regulation, Bridges, water and environmental protection are closely related to the dirt.This paper expounds the scour process and viscosity mud, and dirt of cohesive mechanism and influencing factors were analyzed. It also introduces viscous numerical simulation of sediment flushing process.Keywords: sticky mud, Scour mechanism; Numerical simulation通常根据泥沙颗粒的大小和矿物成分，可以将泥沙分类为非粘性沙和粘性细泥沙。
溶解性物质对粘性泥沙挟沙水流运动规律影响的试验研究
鲁 胜
（ 广州市白云湖水利工程 管理 处，广 东 广州 ５ １ ０ ４ ３ ０） 摘 要 ：本文 以 ｃ ａ 为溶解性物质的特征 离子 ，采用玻璃水槽 实验研究 了在不 同流量和含沙量条件 下，Ｃａ ２ 浓度对 粘性泥 沙挟沙水流 中泥沙浓度和流速沿垂线分布规律 的影响。结果表明 ：含 沙量相对较低 时 ，在流量和含 沙量相 同的条件 下，不同 Ｃ ａ ２ 浓度下泥沙浓 度垂线分布 曲线之 间、流速垂线分布 曲线之 间无 明显差异 ；含 沙量和流量相对较 大时，不 同 ｃ ａ 浓度下泥沙浓度垂 线分布 曲线之 间、 流速 垂线分布 曲线之 间亦无明显差异 ；舍 沙量相对较 大且 流量相对较小 时，泥 沙浓度 和流速的垂线分布呈现 出分层现象 ，不 同 ｃ ａ ２ ＋
试验主要内容 ：在控制一定 的流量 和含沙量条件下 ，研究 溶解性 物质 的径 流侵蚀是塑造 陆地表 面形态 的基 本过程之 也是河 流物 质输移沉 积 、河道演 变 和河流环 境变化 的 Ｃ ａ ２ 浓度变化对泥沙浓度和水流流速沿垂线分布规律的影响 。 根本原 因之一 。溶解性物质通过在水与 固体颗粒表面接触 时发 试 验用沙 级配如 图 ２所示 ，其 中值 粒径在 ３ ． ５ ｍ左右 ，为粘 生的溶解 、络合 、酸碱反应等一 系列物理 、化学过程进入水体 ， 性 泥沙。水槽试验控制参数变化范 围如表 １ 所示 。 并与挟沙水流一起运动 。其在水体 中的性质 与浓度直 接影 响到 泥沙颗粒表面 的电位 和扩散层厚度 ，从而直接影 响到 泥沙 颗粒 特别是粘性 颗粒的絮凝和分散 口 ｌ 。随着水环境 的 日益 恶化 ，河 流水化学条件 的改变影响 了泥沙最基本 的运 动形 式 ［ ４ Ｊ ，进 而对 河流泥沙输移 、沉 积和水 流的运动产生 不可忽视 的影响 。在传 统 的水沙运动学基本理论 中 ，由于溶解性物 质对 挟沙水流运动 的影响包含着物 理、化学 、生物等 复杂的过程 ，比河 流水流单 纯挟 带泥 沙的运 动复杂 的多 嘲，自 １ ９ ６ ３ 年我 国发表 第一 篇河
泥沙动力学——精选推荐
泥沙动力学泥沙动力学00形成原理概述河流中泥沙在水流作用下产生的各种运动。
泥沙按其在水流中的运动状态，分为推移质和悬移质。
推移质指受拖曳力作用沿河床滚动、滑动或跳跃前进的泥沙；悬移质指受重力作用和水流紊动作用悬浮于水中随水流前进的泥沙。
在一定水流条件下，这两种泥沙可以互相转化。
泥沙的起动定义泥沙的起动：指泥沙在一定水流条件下由静止转入运动。
促使水平河床上的泥沙颗粒起动的力有上举力和推移力等。
颗粒抗拒起动的力有重力、颗粒间的摩擦力和物理化学作用引起的粘结力等。
当起动的力大于抗拒起动的力时，泥沙便由静止转入运动。
泥沙起动的水流条件用起动流速或起动拖曳力表示。
起动流速指泥沙由静止到起动的临界状态下的沿断面或垂线的平均流速。
起动拖曳力指泥沙处于起动临界状态下的床面剪切力。
无粘性均匀沙起动流速与泥沙粒径成正比，粘性细泥沙起动流速与粒径成反比。
研究斜坡上粘性沙的起动，还需要考虑床面倾斜。
沙波运动沙波运动：当流速超过起动流速一定程度，推移质运动达到一定规模时，河床表面形成起伏的沙波。
沙波运动是推移质运动的主要形态。
沙波由波峰、波谷和波高等组成(见图)。
相邻两波峰(或波谷)之间的长度称为波长，波峰与波谷之间的垂直距离称为波高。
天然河道上沙波的尺度大小很不一致。
最小的沙波叫沙纹，波高约1～2厘米，波长约几厘米至十几厘米。
中等尺度的沙波叫沙垅，波高由不足 1米到2～3米，波长由几米到100米以上。
最大的沙波叫沙丘,波高一般在几米，波长可达数百米。
天然河道上的沙波运动主要指沙垅运动。
沙波表面附近的水流速度分布很不均匀，波谷处最小，波峰处最大。
水流越过波峰以后，常常发生分离现象，产生水平轴向的回流，使沙波表面附近的流速成为负值。
这样的流态使沙波迎流面成为冲刷区，背流面成为淤积区，综合作用结果使整个沙波向下游爬行。
天然河道中沙波运动总是落后于水流运动。
沙波的运动速度还没有理想的计算公式。
悬移质含沙量沿垂线的分布一般近水面含沙量小，随水深而增大。
弱动力条件下的河流粘性泥沙运动分析
弱动力条件下的河流粘性泥沙运动分析作者：赵宗光窦朝军来源：《丝路视野》2017年第19期【摘要】在弱动力条件下，河流粘性泥沙往往会受到水流条件等物理环境的影响，其水质以及泥沙浓度等化学因素也会产生一定的变化，对其实际的运行规律产生非常明显的影响。
在这当中，很多因素的影响使得粘性泥沙形成浮泥和异重流分层特征，换言之就是明显的清浑水分层。
因此为了验证粘性泥沙在河流弱动力条件下的分层运动规律，有必要利用试验方法来加以验证。
【关键词】弱动力条件；河流粘性泥沙；运动一、粘性泥沙产生机理河流粘性泥沙的产生：第一，来源于河水不断细选，通过水力的作用带往下游，并因为河流的中下游水流流速非常缓慢，由水流所带来的细小固体颗粒和极细固体颗粒是河流下游粘性泥沙的主要来源；第二，产自河流附近沙漠或绿洲由风沙尘暴带来的极细固体颗粒也是河流下游粘性泥沙来源之一；第三，河流流中下游的生物活动等所产生的有机物质等及矿物胶粘物质漫长的历史演变过程而逐渐形成。
二、粘性泥沙环形水槽实验首先，风干的沙样与现场保持湿度的沙样粒径有差异，这是由于风干过程使其表面水丧失，且薄膜水也随之消失而产生固结。
这种状态的泥沙样本靠浸泡是无法还原其原始单颗粒径的。
其次，是否去除有机质，对粒径分析结果影响较大。
在加入适量双氧水后，消除了有机质的影响。
破坏其网状结构，恢复了其单颗粒状态。
最后，只有在充分了解泥沙表面的电化学特性后，采用化学分散剂处理，由低价易水化的阳离子取代颗粒表面高价阳离子的位置，以减少颗粒间的吸附能力，增加水化膜厚度，扩大粒间距，才能最有效地分散泥沙样本。
粘性细颗粒泥沙遇海水（含盐），电位下降，促使其絮凝并沉降（絮凝量除受泥沙本身矿物成份、粒径大小等因素影响外，更与电解质中离子成份、离子量等密切相关），因而实验所选用的水也是模拟原型的关键。
在这当中经多组对比试验发现，如单纯采用食盐，泥沙沉降明显偏小。
因为高价离子较低价离子更能增大泥沙的絮凝量，而食盐缺少的二价离子正是对絮凝影响较大的Ca++和Mg++。
阐述波浪作用下粘性泥沙的运动规律
阐述波浪作用下粘性泥沙的运动规律
粘性泥沙在波浪作用下它们受到波浪长度和强度的驱动作用，受着不
同的紊流和冲击力，被拖拽向前沿，因而形成沙流，粘性泥沙会在波浪冲
击下运动，受重力作用，泥沙会被带离海底，向下沉淀。
沙粒在波浪作用下，会不断地在仰升和沉淀之间来回运动，通过这种来回运动，粘性泥沙
会被拖拽向前，组装成流，而这种流体称为沙流。
当沙流离开浪谷，泥沙
受到波浪作用，被拖拽到前沿，而后经过浪顶部，沙粒会受到一股强烈的
冲击力，被迅速抛起，沙流就像一条活泼的蛇，在不断地被拖拽并运动着，最终返回原来的海底位置，循环不断，从而完成海水内部的粘性泥沙运动。
泥沙运动力学
泥沙运动力学
一、泥沙运动基本概念，泥沙粒径和密度。
1、泥沙粒径泥沙粒径可以通过测定颗粒沉积时的平均半径来计算。
通常采用沉积岩的颗粒级配曲线求得。
其中石英等长石大多呈悬浮状态，比重较小，其沉积物粒径一般较小，即颗粒密度较小，而粘土和粉砂粒径一般较大，比重较大，沉积物粒径一般较大，即颗粒密度较大。
二、泥沙运动数学模型，浮体的形成。
(1)粘性土的水下堆积，若颗粒具有很高的稳定性(含水量不变)，则会在其中形成粘性土块，使得水流动力增大，从而形成淤塞；(2)不具备这种稳定性的颗粒，在重力作用下就会脱离母体，发生絮凝，使得水流动力降低，最终沉积，并在沉积的地方堆积下来。
三、泥沙运动分析方法，求得泥沙质点密度ρ和运动速度v，以及颗粒形状和级配类型。
四、求解沙波阻力与泥沙相对运动速度之间关系的几种典型模型，求解圆弧和抛物线相交时的沙波阻力，通常采用圆心在圆弧顶点处取向外微偏，可得圆弧两侧沙波阻力。
五、通过试验求解渗透系数和孔隙比，六、描述泥沙运动状态的几种常见的力学参数，泥沙运动的动力。
- 1 -。
波浪边界层中细颗粒粘性泥沙的再悬浮和扩散输移
摘要：本文用多尺度摄动方法从理论上推导了波浪边界层中细颗粒粘性泥沙的再悬浮和扩散输移的规律，并用几个算例细致地分析了波浪对细颗粒粘性泥沙再悬浮和扩散输移的作用。
指出:在近岸及湖泊地区，波浪不仅是细颗粒粘性泥沙再悬浮的主要动力，而且其引起的泥沙扩散输移的强度和风生流相当。
关键词：波浪边界层粘性泥沙再悬浮扩散输移1 引言底部泥沙的再悬浮和运移是海岸过程的中心问题。
由于泥沙往往是重金属和氮、磷等污染物的载体，近年来，泥沙的扩散输移得到了广泛的研究并建立了许多数学模型。
Horikawa(1968)和Van Rijn(1993)等讨论了非粘性泥沙扩散输移的数学模型[1，20]，Sheng(1979，1984，1991a，b)等则建立了粘性泥沙的数学模型[12～16]。
这些模型在计算技术和紊动模式方面比较成熟，但许多特征参数尚赖于野外和实验室资料的率定，这就增加了模型的不确定性，同时这些模型仅仅考虑到波浪对底部切应力的贡献，即对泥沙再悬浮的贡献。
事实上，除了波浪对泥沙的侵蚀作用外，对悬浮泥沙的扩散输移也有重要作用。
波浪二阶雷诺应力产生的波生流流速随水平方向变化，和风生流流速相当。
如美国Okeechobee湖，水深较深区域的实测流速为5～10cm/s，而一波高15cm，周期3s的代表波，其一阶轨道速度为30cm/s，产生的流动大于或与风生流流速相当。
同深海波生流会改变表层风生Ekman漂移(Madsen，1978)一样[４]，此流动也会使近底水质点产生漂移。
同时波浪边界层中较大的切应力也将加剧泥沙的扩散输移(Mei & Chian 1994)[８]。
因此，一个完整的泥沙模型需同时包含波和流。
为了更好地理解波浪边界层中泥沙的再悬浮和扩散输移，本文重点从理论上分析细颗粒粘性平坦海床在简谐波边界层中泥沙的再悬浮和扩散输移。
2 基本方程对波浪边界层的紊动理论已进行了大量的研究并提出了许多半经验半理论模型和数学模型(紊动粘性，混合长度，K～ε、二阶模型等)，Sleath(1990)对此进行了回顾和总结指出[17]，不论紊动粘性系数随时间或空间变化，其给出的速度剖面与常紊动粘性系数的结果相差不大。
黄河下游黏性泥沙的冲刷速率研究
黄河下游黏性泥沙的冲刷速率研究作者：许琳娟赵万杰李军华江恩慧宋永嘉来源：《人民黄河》2020年第03期摘要：由于黄河下游河床中黏性泥沙与非黏性泥沙的抗冲性明显不同，导致黄河下游河势畸形、河岸坍塌等现象频发。
选取黄河下游花园口附近河床中3种不同颗粒级配黏性泥沙进行抗冲刷试验，建立不同淤积固结状态下黏性泥沙冲刷速率与相对剩余切应力的关系，分析黏性泥沙干密度、中值粒径对冲刷速率、冲刷系数、能量指数的影响。
结果表明：对于不同颗粒级配的黏性泥沙来说，其冲刷系数随着干密度的增大而减小;能量指数随着干密度的增大而增大;能量指数与相对剩余切应力近似成2次方关系;泥沙中值粒径在6.1～804.0 μm范围内时，冲刷系数随中值粒径的增大呈现出先增大后减小的趋势;能量指数随中值粒径的增大呈现出先减小后增大的趋势。
关键词：冲刷速率;相对剩余切应力;冲刷系数;能量指数;抗冲刷试验中图分类号：TV149;TV882.1 文献标志码：Adoi：10.3969/j.issn.1000-1379.2020.03.002Study on Scouring Rate of Cohesive Sediment in the Lower Yellow RiverXU Linjuan1，2， ZHAO Wanjie1，3， LI Junhua1， JIANG Enhui1， SONG Yongjia3（1.Yellow River Institute of Hydraulic Research， YRCC， Zhengzhou 450003， China;2.State Key Laboratory of Hydro-Science and Engineering， Tsinghua University， Beijing 100084， China;3.North China University of Water Resources and Electric Power， Zhengzhou 450045，China）Abstract：The scour resistance of cohesive and non-cohesive sediments in the lower reaches of the Yellow River is obviously different， which leads to frequent occurrence of abnormal river regime and bank collapse in the lower reaches of the Yellow River. Three kinds of cohesive sediment with different particle size distributions near Huayuankou in the lower Yellow River were selected，with scouring test of cohesive sediment， establishing the relationship between the scouring rate ofcohesive sediment and the relative residual shear stress under different sedimentation consolidation conditions. The effects of dry density and median particle size of cohesive sediment on scouring rate， scouring coefficient and energy index were analyzed respectively. The results show that for cohesive sediment of different particle size distributions， the scouring coefficient decreases with the increase of dry density， the energy index increases with the increase of dry density， and the relationship between energy index and relative residual shear stress is approximately quadratic. In the range of median sediment particle size 6.1-804.0 μm， the scour coefficient increases firstly and then decreases with the increase of median particle size， and the energy index decreases firstly and then increases with the increase of median particle size. This study lays a foundation for understanding the scour resistance of cohesive sediment.Key words： scouring rate; relative residual shear stress; scouring coefficient; energy index; erosion resistance test在多沙河流中，黏性泥沙往往占有一定的比重，而黏性泥沙與非黏性泥沙的抗冲性有较大差异，由于黏性泥沙的冲刷和淤积对河势的演变具有重要影响，并且国内很多水库存在黏性泥沙的淤积和冲刷问题，因此研究黏性泥沙的抗冲性具有重要的实际意义。
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。
第七章 淤泥质海岸的泥沙运动及其岸滩演变
淤泥床面冲刷类型
再悬浮
♪ 浮泥层表面冲刷； ♪ 波纹失稳悬扬。
塑性泥冲刷
固结粘性土冲刷
♪ 部分固结床面冲刷； ♪ 完全固结沉积物；
♪ 无整体冲刷； ♪ 大底部流速； ♪ 泥层成块揭起。
♪ 交界面出现小波纹； ♪ 片状冲刷。
第四节 水流作用下的粘性泥沙的运动规律
一、粘性泥沙的起动和冲刷 1、粘性泥沙起动
第一节 粘性细颗粒泥沙的基本特性
三、粘性细颗粒泥沙的絮凝
絮凝（ flocculation ） • 定义：悬浮于水中的细颗粒泥沙因分子力作用凝聚成絮团状集 合体的现象 • 影响因素：泥沙矿物组成、水质、泥沙粒径
粒径愈细，颗粒表面物理化学作用愈强，絮凝愈明显
絮凝发生后细颗粒泥沙的存在形式： • 单颗粒，均匀悬浮，每颗表面吸附一层束缚水； • 絮团，絮团中禁闭自由水，有效直径增大； • 絮凝集合体，网架结构，空隙充满自由水； • 网架结构紧密，重离子有谁减少，最后可能转化成禁闭自由水。
群体沉降段
密实段
第二节 粘性泥沙的沉降与固结
一、沉降 絮凝沉降 a)含盐度影响
含盐度对絮凝沉降的影响
第二节 粘性泥沙的沉降与固结
一、沉降 絮凝沉降 b)沉降距离和含沙量的影响
• 絮凝沉速随沉距的彼岸花冠徐遵循指数变化：
不同含沙量下絮凝沉速随沉距的变化（连云港泥沙，s=30%,T=21.8°C）
第二节 粘性泥沙的沉降与固结
第七届 淤泥质海岸的岸滩演变
一、淤泥质海岸岸滩剖面的变化
第七届 淤泥质海岸的岸滩演变
二、海岸工程建筑物引起的岸滩演变
Thank you…
第一节 粘性细颗粒泥沙的基本特性
四、粘性细颗粒泥沙的基本运动形式 水动力强：表面形成随水流自由运动的悬浮物，含沙量分布均匀； 水动力弱或水域流速小：形成底部高浓度的浮泥层；
泥沙起动规律及起动流速
泥沙起动规律及起动流速
嘿，朋友们！咱今天来聊聊泥沙起动规律及起动流速这个有意思的事儿。
你想想看，那河里的泥沙，就像一群小调皮，平时安安静静地待着，可一旦条件合适，它们就开始“躁动”起来啦！这泥沙啥时候会起动呢？这就得说到起动规律啦。
就好比我们人，啥时候会行动起来呢？可能是看到好吃的，可能是听到好玩的，总有个契机让我们动起来。
泥沙也一样啊，水的流速就是那个让它们动起来的契机。
当水流速慢慢变快，达到一个关键点的时候，泥沙就坐不住啦，开始跟着水流跑起来。
那这个让泥沙起动的流速有多重要呢？哎呀，这可太重要啦！如果我们不知道这个，就好比闭着眼睛过马路，多危险呀！比如说建个大坝，要是不了解泥沙起动流速，那泥沙可能就会呼呼地涌过来，大坝不就危险了嘛！再比如，航道的设计，要是不考虑这个，说不定哪天泥沙就把航道给堵住啦，船还怎么开呀！
咱再形象点说，这泥沙起动流速就像是一场比赛的起跑线。
水流速就是发令枪，一旦枪响，泥沙就开始“奔跑”啦！而且不同的泥沙，就像不同的运动员，它们起跑的速度要求还不一样呢！有的泥沙比较“懒”，得水流速很快了才肯动；有的泥沙比较“积极”，稍微有点水流就跟着跑啦。
你说这大自然是不是很神奇？这泥沙起动规律和起动流速，就像是它给我们出的一道有趣又重要的谜题。
我们得好好研究，才能解开这个谜题，才能更好地和大自然相处呀！
我们得重视这个泥沙起动规律及起动流速呀，不能小瞧了它们。
就像我们不能小瞧生活中的小细节一样，有时候一个小细节就能决定成败呢！所以呀，我们得认真对待，仔细研究，这样才能让我们的生活、我们的工程都顺顺利利的，不会被泥沙这些小调皮给捣乱啦！这就是我对泥沙起动规律及起动流速的看法，你们觉得呢？。
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粘性泥沙运动规律研究摘要：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Abstract:This paper discuss three behaviors of the cohesive sediment in turn, including the cohesive sediment subsiding, cohesive sediment erosion and incipient motion of cohesive sediment, to open out the characters of its movement. It helps us find the rules of erosion in the river, offshore and estuary and it has important significance to further research.Keywords: cohesive sediment subsiding erosion incipient motion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。
(4)钱意颖等人认为群体沉速的减小主要由于浑水的容重与粘度变化所致，得出了适用于层流区的群体沉速公式[7](4)上式中γ、γs、γm分别为清水、泥沙及浑水的容重。
(5)万兆惠等人认为细的单颗粒泥沙在清水中下沉时有(γs-γ)πd3/6=3πdμ0ω0。
当为浑水时，上式仍成立，不过应以μm代替μ0,γm代替γ，ωs/(1-Sv)代替ω0。
如浑水粘度采用日本森氏公式μm/μ0=1+3Sv/(1-Sv/0.52)，代入上式可得群体沉速公式[8]ωs/ω0=(1-Sv)2/[1+3Sv/(1-Sv/0.52)] (5)(6)沙玉清认为在层流区，主要是浑水的粘度影响泥沙沉速，因此可得如下群体沉速公[9](6)上式中d50取mm，且对d50在0.010mm附近的非均匀沙适用。
(7)费祥俊认为用非均匀沙的中值粒径或平均粒径作为代表粒径，按均匀沙方法计算非均匀沙的平均沉速，将会导致较大的误差。
因此应按各粒径组泥沙所占的比例，加权平均后得到非均匀沙的平均沉速公式(7)式中ΔPi为第di粒径组泥沙所占的比例。
浑水粘度μm与含沙量大小和极限含沙量有关[10]。
(8)张红武在沙玉清公式基础上，考虑到沉降过程中一部分清水将依附沙粒同时下沉，结合试验结果，经推导得出如下群体沉速公式(8)上式中d50同样取mm。
但该式适用范围比沙玉清公式大，近些年多用之于黄河泥沙数学模型计算。
三、水槽方法的冲刷计算研究为了对河床冲淤变化进行评价，需要了解河床冲刷率。
通常将河床冲刷率定义为水流在单位时间内从单位面积河床上冲刷带走的泥沙重量。
考虑到切应力是影响泥沙运动的主要因素，许多研究者都通过现场或室内试验来确定粘性泥沙的冲刷率与水流切应力及临界起动切应力之间的经验关系式。
在冲刷水槽试验中，环形水槽、各种侵蚀冲刷水槽均被广泛使用。
如曹叔尤利用环形水槽试验建立了淤积物的冲刷率公式E= K(t1/t2-1) (9)上式中t1为水流切应力。
K是一个复杂参数，而曹叔尤认为自由孔隙比e，除反映了淤积物粒径及级配外，还反映了淤积物的密实程度，并由试验资料得出K的计算式K=一13．9—133e，(10)Osman and Thome提出了粘性河岸横向冲刷公式y。
△B／C△t=(t1—t2)e-1.3t (11)式中AB为△￡时间内河岸因水流横向冲刷而后退的距离(m)；C为横向冲刷系数，与河岸土体的物理化学特性有关。
Osman根据室内试验结果得到C=3．64×10一。
同样Kandiah、李华国也得出与(9)式类似的公式。
这类公式也可统一成以下形式E=K(t1/t2-1)n(12)上式中K可定义为冲刷系数，表示淤积物抗冲性能，所以K，n并非常数，而是淤积固结特性的函数。
Krone将淤积固结对冲刷率的影响分为两个不同的阶段，在相同水流条件下，不同阶段的淤积物干密度p b对冲刷率的影响呈现明显的强弱区别，并以此为基础建立了冲刷率公式E=K(p max一一P b)t12，P b<p max (13)公式中E，r分别以g／em2s，N／cm2记，p max 为不同淤积固结阶段淤积物最终能达到的最大干密度。
当Ps<1．77 g，cm2时，干密度变化对冲刷率影响很大，相应K取为1．84×10～，p max 取为1．84 g，cm2，而当P^>1．77 g／cm2时，干密度变化对冲刷率影响不大，相应K 取为3．65×10一，p max 取为1．92 g/cm2。
Robert同时考虑了粒径和干密度对淤积固结条件下粘性细泥沙冲刷率的影响，提出以下公式E=At n／p m(14)并根据大量冲刷试验数据，求出公式中相应的系数A，n，m，认为系数A，n，m与颗粒中值粒径有关，当中值粒径增加时，n增大而m减小，特别当中值粒径大于0．22mm时，冲刷率与干密度没有关系，m可取为零。
在上述这些公式中并没有考虑冲刷率随冲刷时间的变化关系，所以这类公式适用在淤积物淤积固结特性不随冲刷深度变化，冲刷过程比较恒定缓慢的情况而在实际中冲刷率随冲刷时间、冲刷深度都会有所变化m1，在此基础上Sanford和Mehtab引提出了下述公式来计算不同冲刷过程的冲刷率E=P d(z) β(t—t e0)e-rβ(t-t0)(15)公式中y=dt e／dz，即起动切应力随冲刷深度的变化率，P d (z)是不同深度淤积物干密度，t是时间，p是常数，rco是某一冲刷阶段t。
时刻的起动切应力。
Abedel利用Avon River和Raglan Harbour 等实测资料介绍了确定公式(15)参数的方法。
目前来说，该公式还是较好描述了淤积固结条件下粘性泥沙的冲刷机理。
四、粘性泥沙扬动根据王尚毅[11]延伸希尔兹曲线处理泥沙起动问题的研究方法，建立海河口淤泥起动模型。
首先认为细颗粒泥沙在起动过程中，颗粒淹没在床面层流边界以内，假设该层中的流速呈线性分布规律，见图1，图1 细颗粒泥沙起动示意有：u d＝1/2d*u′δ/δ′ (1)式中：u d为水深Z=1/2d处的流速;d为泥沙粒径；u′δ为水深Z＝δ′处的流速;δ′为层流边界厚度：δ′=11.6v w/u*(2)式中：v为水流粘滞系数；u*为水流底部摩阻系数。
联解式(1)及式(2)，并代入u′δ＝11.6u*，w得：(3)根据沙玉清的研究资料参数u d/ω0与Δε＝εm-ε的变化关系：u d＝0.55×108Δεω0 (4)式中：ε为床面孔隙率；ε为极限含沙量时的孔隙率，亦是极限泥沙含量时的空隙率mεm＝1-C m＝0.245-0.222lgd50(5)式中：C m＝0.755＋0.222lgd50.ω0为单一泥沙颗粒的静水沉速,ω0＝0.564g/v w（γs/γw－1）d2(6)联解式(3)、(4)、(5)，可得细颗粒泥沙的起动引力公式为：τc＝0.062×108Δε(γs－γw)d (7)若写K*＝0.062×108Δε则式(7)变为：τc＝K*(γs-γw)d (8)而希尔兹起动公式为：τc＝f(R*)(γs－γ)D(9)R*＝u*D/v可以看出式(8)与希尔兹起动拖曳力公式(9)在形式上基本相同，是希尔兹曲线的延伸，参见图3.在工程实践中，有时需采用泥沙起动流速。
对于二维紊流，光滑边界以上的流速分布方程可写为：u c＝5.75u*c lg(3.62h c u*c/γw) (10)式中：uc 为泥沙起动流速，hc为泥沙起动时的水深。
将式(7)代入式(10)中，并代入下述条件：,g＝981cm/s2,γs＝2.65g/cm3,ρw＝1/981g*s2/cm4,γw＝0.01cm2/s及d＝d50(cm)，则有：u c＝57.5×104Δεd501/2lg(3.62×103+4Δεd501/2h c) (11)当水流运动受边壁影响，取断面平均流速(12)R c为泥沙起动时的水力半径。
参考文献【1】杨美卿淤泥的起动公式[J] 水动力学研究与进展1996，11(1)：58—64．【2】瑞瑾．河流泥沙动力学[M]．北京：中国水利水电出版社，1989．【3】洪大林．粘性原状土冲刷特性研究[D]．河海大学博士学位论文，2005．【4】曹叔尤，杜国翰．粘性土冲淤的试验研究[J]．泥沙研究，1986，(4)：73—82．【5】华景生.万兆惠粘性土及粘性夹沙土的起动规律研究[期刊论文]-水科学进展1992(04)【6】张瑞瑾，谢鉴衡，王明甫，等.河流泥沙动力学［M］.北京：水利电力出版社，1989.【7】张红武，江恩惠，白咏梅，等.黄河高含沙洪水模型的相似律［M］.郑州：河南科学技术出版社，1994. 【8】王尚毅.细颗粒泥沙在静水中的沉淀运动［J］.水利学报，1964,(5).【9】窦国仁。