受泥石流入汇影响主河床冲刷粗化稳定试验研究论文

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1、受泥石流入汇影响主河床冲刷粗化稳定试验研究论文摘要：受泥石流入汇影响，主河床随不同河段级配常呈显著差别。特设计了10组床沙分段组成的粗化模式进行试验，认为清水冲刷只有在该段上游没有泥沙起动输移至研究区域时，才是严格意义上的清水冲刷粗化，否则应研究上游区段冲刷输移量及其沿程沉积量和对下游区域的影响程度。此外，还研究了受分段影响区域的初始和粗化稳定后床面高度统计量变化幅度以及稳定后沙粒阻力的表示方法，得出了利用床面高度变化统计量均方差σ比用床面糙度尺寸Ks选取的代表粒径更能体现综合糙率曼宁系数n值。关键词：泥石流沙粒阻力床面糙度代表粒径1引言天然河流床沙粒径由于河

2、床坡降沿程变缓，通过分选.freel、宽0.3m、深0.5m的变坡水槽中进行。槽首设置阀门及静水池，小流量时采用三角堰，大流量时采用矩形堰，槽尾设置漏斗用于接沙，在水槽导轨上安置4根测针等分槽宽测量床面高度。试验用沙为天然砾石夹沙，比重为2.65t/m3,粒径为0.25～15mm,并通过不同筛分组成4种基本床沙级配，各种基本级配沙重量恒定，此后利用不同组合可产生其它级配形式，以用于分段铺设不同级配的床沙，本次实验用沙级配特性见图1所示。2.2试验方法将混合均匀的试验沙（已选定好级配）小心放入水槽，尽量使级配不变，铺沙厚度为0.050m,长度由该级配泥沙总量控制

3、(其中0.25～1mm，1～3mm，3～6mm，6～10mm及10～15mm总重量分别为44,37.5，38.7,39.7,20.5kg，混合沙由它们配合组成)，按选定好的底坡(固定坡降J=0.5%)铺成。从水槽两端灌水尽可能使样沙不动，用水压密实后，将水慢慢泄空，然后进行初始床面地形高度测量，纵向间距为10cm,横向间距为6cm,再从水槽两端放水使水位高出床面5cm以上，至此，放水前的准备工作完成。图1实验用沙床沙级配示意图(纵坐标为床沙级配百分数%，横坐标为床沙粒径mm)Sketchofbedmaterialsdistribution逐渐打开进水阀门，调节

4、入槽流量，并调节尾水门开度，在这一过程中逐渐调整水面比降，使床面泥沙保持滚动推移向下游运动，并使实验段水流条件成为均匀流为止。在试验过程中，观察床面泥沙运动变化情况，当床面在这一水流条件下输沙率为零时，认为此时粗化层已经形成且稳定，并记录输沙总量和粗化运行时间。然后将水放空，待床面沙样较干后，进行粗化层床面地形高度测量，方法如初始床面地形的测定。对于分段铺设不同级配的床沙实验时，实验结束后，应用网筛分离成4种基本床沙级配，并记录不同级配床沙在床面各段沉积量和出口的输沙总量。3受泥石流影响分段组成河床冲刷粗化稳定机理本次实验共进行了10组不同分段组成河床粗化实验

5、，铺设概况见图示2。粗化稳定后水力因子,实验初始及粗化床面地形高度统计参数见表1。表1粗化稳定后水力因子、床面地形高度统计参数ThestatisticalparametersofhydraulicfactorsandbedtopographylevelinarmoringstabilityRunQ(10-3m3/s)H(10-2m)V(m/s)Fr粗化时间（h）出口沙量(kg)曼宁糙率n床面地形高度均方差σ(初始及粗化后)cm出口沙沉积沙11.602.00.2670.6091.504.800.0180.070.1824.374.50.3240.4931.507

6、.700.02320.120.50317.88.00.7420.8471.01.120.01290.080.13443.014.01.0240.8831.05.750.01200.060.13517.88.00.7420.8471.5024.20.01290.060.10617.88.00.7420.8474.01.400.01290.070.0874.374.50.3240.4932.00.350.02320.200.26817.88.00.7420.8472.00.400.01290.090.300.32943.014.01.0240.8831.501.7

7、50.01200.100.400.43104.374.50.3240.4933.506.00.02320.130.803.243.1试验观察与现象水槽均匀流形成后，在清水冲刷情况下，对于全实验段由某一种床沙级配组成时，泥沙的滚动推移基本上是均匀下移的，但由于分段床沙的起动条件不一致，在同样的水流条件作用时，对于各组分段床沙的冲刷性质就有本质的区别。若在某一分段以上的床沙不起动，则此分段的床沙输移可视为清水冲刷，但越靠近不起动床沙连接段冲刷量相对较大；反之，应视为上游有来沙条件的冲刷粗化,若上游来沙粒径小，则普遍沉没于大颗粒形成的空隙之中，在来沙颗粒大于冲刷段粒

8、径时，大颗粒一般成层覆盖于冲刷段小颗粒