發(fā)布時(shí)間：2020-11-20 00:58

　　 泥沙起動(dòng)概率及輸移規(guī)律是泥沙運(yùn)動(dòng)理論以及河流動(dòng)力學(xué)研究的基本問(wèn)題之一,并在泄水建筑物下游沖刷坑的沖刷、橋墩周圍的沖刷、水庫(kù)清淤、河床演變、水沙數(shù)值模擬中廣泛應(yīng)用;因此,國(guó)內(nèi)外學(xué)者一直有著深入的研究。本文在前人研究的基礎(chǔ)上,對(duì)泥沙顆粒形狀系數(shù)、泥沙起動(dòng)的全概率、泥沙顆粒三維暴露度、表層泥沙顆粒分布概率及任意坡上泥沙起動(dòng)流速及推移質(zhì)輸沙率公式進(jìn)行研究。在本論文中,主要研究?jī)?nèi)容與結(jié)論如下:(1)本文在韓其為提出的泥沙顆粒形狀系數(shù)的基礎(chǔ)上,選用渭河楊凌段卵礫石材料,四組泥沙粒徑分別為5-10mm、10-15mm、15-20mm、20-25mm。將每組泥沙顆粒分為球形、橢球形、長(zhǎng)條形三種,測(cè)量得到了泥沙顆粒形狀系數(shù)分布規(guī)律,其概率密度函數(shù)近似服從正態(tài)分布。之后,通過(guò)水槽試驗(yàn)驗(yàn)證,得到了泥沙顆粒形狀對(duì)起動(dòng)流速的影響機(jī)理。(2)通過(guò)理論分析,引入二維泥沙顆粒暴露度及起動(dòng)概率,采用滑動(dòng)模型,得到了雙向坡、彎道岸坡、順直岸坡、正負(fù)坡及平坡條件下的泥沙起動(dòng)流速公式;在此基礎(chǔ)上,得到了滲流作用下岸坡泥沙起動(dòng)規(guī)律,為研究岸坡沖刷及滲流穩(wěn)定機(jī)理提供理論依據(jù)。在本文公式中,考慮了泥沙顆粒形狀系數(shù)及相對(duì)暴露度分布規(guī)律對(duì)泥沙起動(dòng)流速的影響。(3)對(duì)于床面泥沙而言,起動(dòng)過(guò)程中主要受水流隨機(jī)性及床面泥沙顆粒相對(duì)位置的隨機(jī)性等兩方面因素的影響,其中床面泥沙顆粒相對(duì)位置的隨機(jī)性用相對(duì)暴露度表示。在(1)-(2)以及前人研究的基礎(chǔ)上,同時(shí)將水流的隨機(jī)性及泥沙相對(duì)位置的隨機(jī)性考慮到起動(dòng)概率的研究中,采用滑動(dòng)起動(dòng)模型,從理論上推導(dǎo)出泥沙起動(dòng)的全概率公式。然后根據(jù)Einstein的假定,從單寬輸沙率的定義出發(fā),引入泥沙起動(dòng)的全概率,得到了床面上泥沙起動(dòng)的單寬推移質(zhì)輸沙率公式及輸沙強(qiáng)度計(jì)算公式;通過(guò)水槽試驗(yàn)及野外實(shí)測(cè)資料驗(yàn)證表明,本文公式結(jié)構(gòu)合理,計(jì)算精度較高,適用范圍更廣。(4)鑒于泥沙二維暴露度及暴露角是建立在二維“圓餅”的基礎(chǔ)上,與泥沙三維形態(tài)具有較大差異;因此,將泥沙顆粒簡(jiǎn)化為三維球體,采用自行設(shè)計(jì)的試驗(yàn)裝置,借助高分辨率照相機(jī)及后處理軟件對(duì)三維模型下泥沙顆粒的暴露度、暴露角進(jìn)行測(cè)量。然后使用MATLAB、EXCEL等一系列后處理軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較分析,得到了暴露度、暴露角的取值范圍及分布規(guī)律�；�于床面泥沙顆粒三維分布,提出三維床面表層泥沙顆粒分布概率新概念。(5)對(duì)二維、三維模型下暴露度及暴露角的分布規(guī)律進(jìn)行比較分析,從而得到基于三維暴露度及起動(dòng)概率的任意坡上泥沙起動(dòng)流速公式。通過(guò)理論分析及試驗(yàn)觀測(cè),建立基于表層泥沙顆粒三維特性、泥沙起動(dòng)概率的均勻推移質(zhì)輸沙率公式。
【學(xué)位單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TV142
【部分圖文】：

第一章 緒論 狀”，并在此基礎(chǔ)上提出了二維暴露度及暴露角的定義。20 世紀(jì)950)引入了相對(duì)暴露度系數(shù)的概念，并對(duì)均勻沙與非均勻沙推移質(zhì)輸行修正。在此基礎(chǔ)上，Paintal(1971)通過(guò)對(duì)計(jì)算床面、平均床面進(jìn)行暴露度概念。韓其為(1984)最早對(duì)泥沙顆粒暴露度進(jìn)行了定義，并用游次表層顆粒接觸點(diǎn)到表層顆粒最低點(diǎn)之間的距離，用Δ＇=Δ/D 表示泥沙顆粒半徑。如圖 1-1 所示，何文社(2002)采用韓其為等學(xué)者的觀顆粒di的最低點(diǎn)到該顆粒與其下游相鄰顆粒dj最高點(diǎn)之間的豎向距度,即Δ=ξ·dj(ξ即表示相對(duì)暴露度)。周雙等(2015)用泥沙顆粒絕對(duì)暴值定義相對(duì)暴露度,即Δ＇=Δ/D，并用所研究泥沙顆粒與下游接觸顆粒向的夾角表示所研究泥沙顆粒的暴露角θ，如圖 1-2 所示。

第一章 緒論 狀”，并在此基礎(chǔ)上提出了二維暴露度及暴露角的定義。20 世紀(jì)950)引入了相對(duì)暴露度系數(shù)的概念，并對(duì)均勻沙與非均勻沙推移質(zhì)輸行修正。在此基礎(chǔ)上，Paintal(1971)通過(guò)對(duì)計(jì)算床面、平均床面進(jìn)行暴露度概念。韓其為(1984)最早對(duì)泥沙顆粒暴露度進(jìn)行了定義，并用游次表層顆粒接觸點(diǎn)到表層顆粒最低點(diǎn)之間的距離，用Δ＇=Δ/D 表示泥沙顆粒半徑。如圖 1-1 所示，何文社(2002)采用韓其為等學(xué)者的觀顆粒di的最低點(diǎn)到該顆粒與其下游相鄰顆粒dj最高點(diǎn)之間的豎向距度,即Δ=ξ·dj(ξ即表示相對(duì)暴露度)。周雙等(2015)用泥沙顆粒絕對(duì)暴值定義相對(duì)暴露度,即Δ＇=Δ/D，并用所研究泥沙顆粒與下游接觸顆粒向的夾角表示所研究泥沙顆粒的暴露角θ，如圖 1-2 所示。

即Δ＇=Δ/D，并用所研究泥沙顆粒與下游示所研究泥沙顆粒的暴露角θ，如圖 1-2 所示。勻沙暴露度示意圖 圖 1-2 均勻沙暴露度及暴 degree of non-uniform Fig. 1-2 The exposure degree anticles uniform sediment part度的基礎(chǔ)上，白玉川(Bai et al 2013，白玉川等 2向相對(duì)暴露度xΔ 和垂向相對(duì)暴露度zΔ 。如圖 1-3 所示縱向相對(duì)暴露度和垂向相對(duì)暴露度。
【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 周雙;張根廣;王新雷;邢茹;;均勻泥沙相對(duì)暴露度的試驗(yàn)研究[J];泥沙研究;2015年06期

2 周雙;張根廣;梁宗祥;邢茹;;斜坡上均勻散粒體泥沙的起動(dòng)流速研究[J];泥沙研究;2015年04期

3 孟震;陳槐;李丹勛;王興奎;;推移質(zhì)平衡輸沙率公式研究[J];水利學(xué)報(bào);2015年09期

4 馬子普;張根廣;高改玉;田貴智;;三元流作用下斜坡上散粒體泥沙起動(dòng)條件探討[J];泥沙研究;2014年03期

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6 白玉川;王鑫;曹永港;;雙向暴露度影響下的非均勻大粒徑泥沙起動(dòng)[J];中國(guó)科學(xué):技術(shù)科學(xué);2013年09期

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8 韓其為;吳巖;徐俊鋒;;彎道凹岸邊壁上的泥沙起動(dòng)[J];泥沙研究;2013年02期

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1 周雙;基于相對(duì)暴露度理論的起動(dòng)流速研究[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2015年

本文編號(hào)：2890695