泥沙的群体沉降—两种典型情况下非均匀沙沉速计算

本文讨论了泥沙群体沉速的计算公式、着重分析了非均匀沙沉速确定的两种典型情况:即水流挟沙力计算中非均匀沙的沉速确定,及浆体浓缩或浑水澄清中非均匀沙沉速计算.对于前者颗粒组成中较粗部分对沉速起主要作用,对于后者,颗粒组成中的细颗粒对沉降起主导作用.企图从非均匀沙中找出平均粒径或中值粒径作为代表粒径来计算群体沉速,往往难以符合实际.本文从实际应用角度出发,分析了上述两种典型情况下非均匀沙沉速的确定方法,并有实例验证说明.     

基于图像灰度的非均匀粉砂沉速试验研究

该文总结了现有的沉速试验及测量方法,针对非均匀粉砂的特点,根据不同浓度泥沙浑水的透光差异性原理,提出了基于图像灰度的沉速试验方法.该方法通过连续拍摄图片记录泥沙沉降过程,将图片灰度值转化为浓度值得到垂向浓度分布,并根据质量守恒求解沉速.据此,进行了3组不同初始浓度的沉降试验,结果表明在0 kg/m3～2 kg/m3的浓度范围内,图像灰度与浓度的相关性较好.该方法与现有试验方法相比,减小了对粉砂沉降过程的干扰,可以合理地测量泥沙浓度和沉速的垂向分布及二者随时间的变化过程,并计算出三峡库区非均匀粉砂的平均沉速参考值,不足之处在于试验的条件不易控制和适用浓度较低.     

泥沙群体颗粒平均粒径及平均沉速计算方法的修正

对泥沙群体颗粒的平均粒径、平均沉速的原计算方法进行了分析研究，指出了原计算方法存在的问题和不足。从平均粒径、平均沉速的计算原理和数学的角度以及泥沙粒度分布的实际情况，对现行的计算方法进行了修改，并提出了新的泥沙群体颗粒的平均粒径、平均沉速的计算公式；某些修改建议已在长江水利委员会的泥沙颗粒分析工作中得到推广应用。     

颗粒的群体沉降特性

本文在前人研究的基础上，针对泥沙颗粒非球体形态的事实，建立了包含形状影响因素在内的粒子的群体沉速公式，并较为有效地解释了现有公式指数不统一的内在缘由，经对实测资料验证表明，公式具有更好地适应性，对于解决有关的实际问题是有实用价值的。     

单颗粒泥沙沉速公式的对比研究

结合大量的相关研究成果,简要总结了国内外泥沙沉速的研究现状,就单颗粒泥沙在静止水体中的沉降情况对各家泥沙沉速公式进行了分类,并进行了对比分析.结果表明,单颗粒泥沙的沉降特性已基本明确,其中Raudkivi、Cheng和Wu泥沙沉速公式的计算准确程度较高.     

粗沙高含沙浑水的沉降特性及粗泥沙的群体沉速

由粗沙高含沙浑水的静水沉降试验资料，分析得出只有在含沙量接近极限含沙量时，垂线含沙量及级配分布才会均匀稳定，并与前人在水槽形成层移质的体积比含沙量Ｓｖ＝０．４５一致；含沙量小于极限含沙量时，垂线含沙量及级配分布都有梯度。通过分析论证，发现若用浑水的容重、粘性代替清水的容重、粘性，则沙玉清介流区单个球体沉速公式可用以计算粗颗粒泥沙的分组群体沉速。     

沉沙条渠非均匀流计算方法

本文根据准静水沉降法基本原理，结合河流教学模型方法，提出了沉沙条渠非均匀流计算方法。文中计算实例表明，该方法可以较好地反映条渠南泥沙实际运行增况。     

固体颗粒的群体沉降速度分析

从流体力学原理出发，数值模拟非均匀沙随机分布对流场的影响，推导出固体颗粒群体沉速的理论解。该公式不仅量纲和谐，浓度变化不超过极限浓度值，能反映含沙量与非均匀沙级配变化对群体沉速的影响，而且可避免其它公式量纲不和谐，计算中出现负值或降得过快的缺点。采用黄河实测资料对该公式进行了验证，计算结果与实测资料基本符合。     

塑料沙静水沉速的试验研究

本文重点论述塑料颗粒在静水中沉降运动的规律,阻力特性以及阻力系数变化规律,并得出各流区的沉速公式。实验资料表明,塑料颗粒的阻力系数曲线与天然沙十分相近,因而除过渡区外,滞流区和紊流区的沉速公式与天然沙基本一致。比重不同的影响,仅在划分流区的粒径界限有所差别。根据塑料颗粒出现的漂浮和上浮现象,作者认为,滞流区的沉速公式只能适用于直径为0.10～0.35mm的塑料颗粒。     

泥沙起动规律初探

非均匀沙运动规律与均匀沙明显不同。故从非均匀沙起动的特点出发 ,阐述了其运动机理 ,采用滚动起动模式。通过对附加质量力的概念及表达式和相对暴露度参数的引入 ,推得了非均匀沙起动公式。并用实测资料进行了验证 ,同其它学者们的公式相比较为合理。作为特例得到了均匀沙的起动公式 ,该系数包含了其它公式。说明本文公式基本能反映非均匀沙的起动特性     

非均均沙水流挟沙力公式的初步研究

本文以“制紊假说”为理论基础，从能量平衡出发，考虑了浑水相对粘滞性、上游来水来沙条件及床沙级配等因素对水流挟沙力的不同影响，建立新的非均匀沙分组水流挟沙力公式。收集天然河道实测水文资料对公式中的系数进行率定，并验证所建立的公式，结果表明，使用本文建立的非均匀沙流挟沙力计算公式。能计算一般含沙量及高含沙水流的挟抄能力，准确性较高。     

河湖淤泥絮凝沉降特性试验研究

絮凝沉降性能是河湖疏浚淤泥资源化处理中重要且未完善的研究课题。以武汉沙湖、官桥湖及南湖3种淤泥为研究对象,通过沉降筒试验,利用清浑交界面沉降速度和上清液浊度研究了粒径分布、初始含沙量及高分子聚合物对河湖淤泥絮凝沉降特性的影响规律,并探讨了沉降筒尺寸对试验结果的影响。试验结果表明:河湖淤泥粒径越小,淤泥絮凝沉降越慢,上清液浊度越小;随初始含沙量的增加,河湖淤泥整体沉降速度变小,但当初始含沙量增加到一定值后,初始含沙量的影响作用开始变弱;高分子聚合物会促进河湖淤泥絮凝沉降;沉降筒尺寸虽然对试验结果略有影响,但对于分析河湖淤泥絮凝沉降特性无较大影响。研究河湖淤泥絮凝沉降特性对于河湖通航、蓄洪、水质修复、疏浚淤泥的处理均有重要意义。     

巨粒混合土的相对密度试验研究

揭示了巨粒混合土的最大干密度和最小干密度与巨粒含量的关系。采用剔除法逐步剔除大粒径料,对剩余土料进行相对密度试验,得出巨粒混合土的最大干密度和最小干密度与巨粒含量具有线性正相关性的结论,从而可根据该规律外推原级配巨粒混合土的最大干密度和最小干密度。为解决在目前试验条件下无法直接进行巨粒混合土相对密度试验的难题提供了一种方法。     

堆积体对河道横断面流速分布影响的试验研究

大型泥石流、滑坡等灾害引起的河道堆积体体型较大,会引起河道横断面流速分布的较大改变。为了研究堆积体对河道横断面流速分布的影响,拟通过10组缓坡和6组陡坡河道水槽试验,得出不同尺度堆积体在陡缓坡河道上引起的横断面流速不均匀性的沿程变化结果,并对动能修正系数α和流速横向分布的结果进行分析。结果表明:α的大小能够反映流速断面分布的均匀性,且堆积体的阻水率越大,流速分布的不均匀程度越高;对于缓坡河道,在堆积体河段的x/l=0.5处,流速分布的不均匀程度最大,下游需要较远的距离来消弥堆积体对流速横向分布的影响;对于陡坡河道,流速分布均匀程度的变化主要集中在堆积体河段,且α峰值明显低于缓坡,对上下游影响不大。     

咸寒区灌渠冻害原型段及监测系统的建立

介绍了咸寒区灌渠冻寒原型段的建立,采用常用的断面形式和5种防渗和保温类型,并引入了新型防渗和保温材料,涵盖了大多灌渠的建设形式。基于此原型段布置相应的监测系统,包括大气温度、渠基土体温度、孔隙水压力、界面土压力、土壤含水率、变形等众多物理量,为长期研究咸寒区灌渠冻害建立了很好的平台。     

软土中大直径超长群桩位移的实用计算方法

从单桩m法入手,提出了软土中大直径超长群桩位移计算的方法。将单桩分析与承台以及群桩分析结合起来,考虑了底部转角、有效桩长的作用,以及大直径超长群桩受水平力转动所引起的弯曲和压缩的影响。利用Matlab软件,对所推得的公式进行编程,计算验证,讨论了不同桩距和不同桩径时的各种情况。将计算结果代回单桩公式中,可得桩身的位移和应力曲线,整个计算方法成为一个闭合循环的求解过程。以安徽省某长江大桥锚碇基础的群桩为例,选用实际数据进行分析计算,并与三维有限差分法的计算结果进行对比,发现该方法具有较高的实用价值。     

基于灰色模糊多属性群决策的隧道施工方法优化

为了解决隧道施工因工法选择不合理导致的工程安全问题,针对目前隧道施工方法优化决策的灰色性、模糊性、多属性和群体性等特征,基于变权思想,从施工环境、经济性、施工技术难易程度、施工进度、施工机械化程度5个方面,运用灰度系统、模糊数学方法和多属性群决策理论,构建了基于灰色模糊多属性群决策的隧道施工方法优选模型。以西藏林拉高速米拉山隧道工程为例,验证了所构建模型的可行性。研究表明,该模型能很好地表达专家群体意见对不同属性的侧重程度,使决策过程量化,具有一定的实用性。     

不规则波作用下垂向圆管射流的试验研究

利用三维超声波测速仪(ADV)对不规则波作用下垂向圆管射流的流场进行了测量.通过与静水条件下圆管射流流场的比较,发现在不规则波作用下射流轴线速度明显减小、射流范围相应增大、周围水体对射流的稀释能力也明显增强;随着波浪强度的增大,射流紊动强度有所加强,而峰值位置则逐渐前移.本文采用因次分析方法对试验数据进行了分析,通过引入长度尺度lm将波浪作用下的射流划分成三个区域:z/lm≤0.1为射流主导段;0.11为波浪主导段.通过对试验数据的曲线拟合,建立了各个区域段内射流轴线流速和射流宽度的经验公式.