长江口非均匀沙沉速研究

根据沉降时外力平衡,实测沉速越大,意味着一般阻力公式中沉速的次方越小。为此考虑过渡区阻力跟紊流阻力与滞性阻力的几何平均值成正比,据此推导过渡区单颗粒泥沙的静水沉速公式。
用沉降试验数据确定沉速公式的系数,发现沉速公式得到的计算值与试验值吻合度良好,说明该公式适用于过渡区单颗粒泥沙的静水沉速。非均匀沙沉降试验在含原样本沙样的混合液中进行,取分级染色沙样本进行沉降,根据高速摄像法测定沉降最快的颗粒速度,即分级染色沙中最大颗粒的沉速。
长江口非均匀沙沉速研究
沉速是输沙力学的重要课题和泥沙数学模型的主要参数之一。沉速是研究泥沙运动规律和河道冲淤的关键内容,其重要性不言而喻。
由于泥沙运动Fra Baidu bibliotek复杂性,现有沉速研究多限于均匀沙,而天然水流中均为非均匀沙。因而,对非均匀沙沉速进行研究有着重要的科学意义与应用价值。
纵观国内外对于泥沙沉速的研究,滞性区和紊流区的均匀沙沉速已基本解决,过渡区的沉速一直是薄弱环节,特别由于非均匀沙沉降运动的复杂性,至今针对非均匀沙过渡区沉速的研究甚少,尚无统一的计算方法。本文提出一种新的基于高速摄像测量泥沙沉降速度的试验方法,即高速摄像法。
取长江口泥沙为试验用沙,测定了4种低浓度溶液中5个粒径染色沙的静水沉速。试验结果表明,非均匀沙沉速大于单颗粒沉速,系不同粒级颗粒之间的相互作用即隐暴效应所致。
非均匀沙的隐暴效应可用相对粒径和几何方差来反映,在过渡区修正沉降公式的基础上,引入隐暴系数,通过试验数据确定相对粒径和几何方差的指数,建立起非均匀沙过渡区沉降速度公式。计算结果与试验值符合良好,表明本文提出的非均匀沙过渡区沉速公式精度较高。
与传统沉速测量方法相比,高速摄像法具有高精度计时能力和记录能力,因而其精度更高。通过多次重复的单颗粒静水沉降试验以测定非均匀沙中各粒级最大粒径颗粒的沉速。
由于非均匀沙级配连续,重复测试所得沉速的最大值为该分级泥沙中最大颗粒的沉速,且为上一粒级最小颗粒沉速。试验结果表明,过渡区沉速实测值比规范公式计算值明显偏大,粒径越小,增幅越大。