水流挟沙力计算公式研究综述

S= K U2 h
[5] [4 ]
U ω
0.23
1
Δ h h
0 .04
d2 5 d7 5
0.1 06
（9 ）
赵龙保[1 1]根据椒江口的实测资料，引入前期含沙量的概 念，获得了较为理想的挟沙力经验公式： S f (e ) = a ( U f (e ) ) (Se ( f ) )
m n
（10 ）
（2 ）
ρ Uh m η
U
2
U
0 . 33
B h
0 .3 2 . 85 μ r
gh
ω
舒安平[35 ]从挟沙水 流紊动能量平衡时均方程理论出发， 建立了高含沙水流挟沙能力公式：
Sv = P f (μ ) r k2 fm 8
3/ 2 N
γ U3 m γ γ gR ω s m
曹如轩[ 3 6]利用南科所以及黄河等室内外实测资料，分粒 径组考虑，分别讨论了高含沙水流，建立了以下公式：
/( gR ω )
3
]
1.5 1.5
]
（2 1 ）
S*i = k μ r
α
ω i
β
(Pi
+ P KDPbi )
U3
2．波、流共同作用下的挟沙力公式
刘家驹
[21 ]
γ γ s gRω i γ
（32 ）
认为淤泥 质海岸的主要动力因素是以特征流速 吴伟明[3 1]运用床面泥沙交换机理对平衡输沙水流挟沙力 进行了探讨， 建立了平衡输沙时的非均匀沙分组挟沙力公式： （2 2 ）
Z
第 11 卷
泉与窦国仁的研究，得出的长江口半潮平均挟沙力公式为：
S * = K1 U U + K2 gh ghω
2 3
（1 3 ）
1+
g J Cfκ 1
g J Cfκ 2
1 ζ b ζ b
（25 ）
华东 水利 学院 [1 5]根 据长 江口 资料建 立水 流挟 沙力 公式 为： 落潮：
S* = 7 .8 U gh + 0 .17
S* = K U3 gRω
m
文献标识码：A
文章编号：1006- 7973 （2011 ）11- 0169- 04
U2 h
m
S* = K
（5 ）
范家 骅[8 ]根据引黄济 卫工程的实 测资料，不 考虑周界糙 度对含沙量的影响， 用经验的方法处理的到以下挟沙力公式：
S* = 2.34 U4 ω R2
（6 ）
m
γ
（2 0 ）
S*i = k0 μ r
α
ω i
( P + aP )
i bi
β
U3
γ γ s gRω i γ
（31 ）
郭俊克[20 ]经过一系列分析和推导，建立了以下公式：
S* = 20 ρ )) s 1 + (U /( 45 gR ω
华东师范大学刘高峰[30 ]对式（3 1 ）改进后为：
m
[
[U
3
U
+ a3 lg
u*
ω
+ b1 + b2 lg
ω D
U
+ b3 lg
u*
ω
lg
UJ
Uc J
ω
ω
（4 ）
2 D50 S *= K 0γ s D25D 75
α
邓家泉 [7 ]根据泥沙运动 理论和水流 能量平衡的 原理，建 立的挟沙力与水力、泥沙要素关系式为： 收稿日期：2 01 1- 0 8- 2 5 作者简介：董
[J]. 海洋工程，2002，20（1） ：46- 51.
S* = 18 1
τ B τ 0
(0 . 0022 + SV )U 3
γ γ s m gω h γ m
刘继祥[34 ]依据黄河中下游干支流 1 4 个水文站的实测资 料，建立了高含沙水流悬移质挟沙力的计算公式为：
S* = 0.11
0 .4 02 .
张燕 菁[9 ]根据黄河口 输沙力絮凝 作用比潮流 的作用大的 特点，根据实测资料做了相关分析，得出的公式为： 当S≤ 15 kg
S = 121.9 m
3
时
U ω
0.33
U2 gh
0.3 6
（7 ）
当 S > 15 kg
S = 9. 7 U gh
2
m
0.01
3
时
0.16
U ω
（8 ）
侯志军[1 0]根据黄河口实测资料，得出输沙力与泥沙组成 （1 ） 引子
（3 ）
刘峰[13 ]认为泥沙级配的改变会带来水流挟沙力的改变， 并通过借 用 A.S .Mon in 的清、 浑水能谱分布图对单位质量 清、浑水的紊动能进行了比较分析，得出了：
β
杨志达 [6 ]从单位水流功 率的理论模 式出发，建 立了床沙 质水流挟沙力公式：
lg S* = a1 + a2 lg
ω D
0.62
从巴连布 拉特的挟沙水流能量平衡方程出发，
S * = 25
1.25
经一些近似简化最终得到如下公式：
λ ρ U3 Sv = 0.056 2( ρ ρ ) gR ω s
(0 .0 022 + S )V
V
3
γ γ m κs γ m
ln
h 6 D50
+ 0. 000 1
γ γ H2 s (γ γ )hTω s s
(V
w
+ Vbt gh
)
2
（2 3 ）
4 ．高含沙水流挟沙力公式 白永峰[3 2]认为高含沙水流的挟沙力与其流变特性有关， 对宾汉体而言，可用流变参数 τ B 和 η加以代表，从而推出高 含沙水流的挟沙力公式为：
S* = K Re U Rem g Rω
3 m
曹祖德[23 ]从波、流 共存时的边界层及床面剪切力出发， 据此建立的水流挟沙力公式为：
S全 γ ' U3 1.3 = 0 .0012 （ ） γ γ gR ω s c 50
γ UJ 1.3 ) γ γ ω s c 50
[37 ]
'
（3 9 ）
S 全 = 1 .4(
U3 h ln γ γ 6D50 s m κ gRω s γ m
（12 ）
宋志尧[1 4]运用泥沙运动理论和能量平衡观点，综合邓家
航（1 99 0- ）女，辽宁海城人，河海大学，主要从事海洋科学研究。
170
中 国 水 运 沙能力的研究，推导得出了挟沙能力公式为：
S* = ρ δ u4 s dS Vm * 2 + ν TB ω uk s *
171
[4] 浙江水利科学研 究所.钱塘 江河口潮流输沙 经验公式的探 （3 6 ） 讨[R ]. 杭州：1963. [5] 麦乔威， 赵苏理. 黄河水流挟沙力问题初步研究[J]. 泥沙研 究，1958 ， （2 ）. [6] Yong C T.Incipient Motion and Sediment Transport [J] .ASCE. J.of Hydraulic Engr.，99 （HY10） ：1973. （3 7 ） [7] 邓家泉. 潮汐河 口水流挟 沙力研究[J]. 热带海 洋，1989 ，8 （2 ） ：48- 54. [8] 范家骅 . 渠 道悬移 质含沙量 的经验关 系式[J]. 泥沙 研究， 1957 ， （1 ） ：59- 61. （3 8 ） [9] 张燕菁 ，胡春宏 . 黄河口输 沙能力关 系的探 讨[J]. 泥沙研 究，1997 ， （2 ） ：46- 50. [10] 侯志军， 杨晓阳，李岩. 黄河口水流挟沙力计算方法研究 [J]. 人民黄河，2008，30（11 ） ，49- 51. [11] 赵龙保，祝永 康. 椒江河 口挟沙力经验关系初步分 析[J]. 泥沙研究，1991 ， （4 ） ：69- 75. （4 0 ） [12] 陆建宇， 陆永军，李浩麟. 瓯江河口挟沙能力的初步探讨
4/3 ω
U
γ U3 m γ γ s m gRω
m
（28 ）
（1 7 ）
张凌武[2 8]采用随机数学的方法，建立了非均匀沙挟沙力 公式：
S*i = (1 + m)S0 i ∫ e
0 1 6Z η m i
刘兴年[18 ]从 “制紊假说” 出发又考虑了浑水黏性的影响， 建立如下公式：
S v = k (γ γ / gR ω ) (1 + γ μ m /γ s m U s / γ m Sv ) r
于其影响因素的复杂，很难对其进行理论研究。文中主 要介绍了近几十年来国内主要的水流挟沙力公式，并分类进 行分析，最后对公式的特点进行了总结。 关键词：水流挟沙力；潮流；波浪；风吹流；非均匀沙；高含沙水流；浮泥 中图分类号：TV 148 一、引言 水流挟沙力是 泥沙运动力学研究领域的 一个重要课题， 但是由于水流 内部结构等影响因素的多变 以及复杂性，至今 没有得出令人 满意的成果。水流挟沙力是 指在一定的水流泥 沙条件下，河 流处于不冲不淤的平衡状态 时，单位水体中所 能携带的的悬 移质中床沙质的数量的平均 值，又称为饱和含 沙量或 者临界含沙量 [1 ]。由于悬移质 在河流输沙中 占了主要 的部分， 因此下面的水流挟沙力公式都是针对悬移质来说的。 河口海岸地区 水流挟沙力的研究成果众 多，在实际的应 用中，主要包 含两大类：基于潮流作用下 的挟沙能力以及明 渠水流挟沙能力公式的移植[2]。 二、水流挟沙力公式 1．仅考虑潮流作用的挟沙力公式 武汉水 利电力学院 张瑞瑾等[3]根据 悬移质具有制 紊作用 的观点， 得出了悬移质中属于床沙部分挟沙力 S *的计算公 式：
γγ (Vw + β Vbt S* =α s γ γ ghω s