泥沙的起动与沉降.ppt

《泥沙的起动与沉降.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、泥沙的起动河床上静止的泥沙颗粒，随着水流条件的增强，到一定时间时开始运动，这种现象称为泥沙的起动。维持泥沙颗粒静止状态的平衡条件遭到破坏，床面泥沙由静止转变为运动的临界水流条件，就是所谓的泥沙的起动条件。泥沙的起动条件可以用流速、拖曳力或功率来表示。泥沙起动的判别标准泥沙起动是相当复杂的，泥沙起动具有双重的随机性天然河流中床面的泥沙颗粒形状、大小、位置及排列组合等均为随机；水流脉动本身的随机性，导致作用在床面上某一指定位置上颗粒的力也是随机的。这就给确定泥沙的临界水流条件带来了困难，究竟怎样判别泥沙是否起动，目前还没有一致的看法。克雷默(1935)根据试验观察的现象

2、，把推移质的运动分为四个阶段:1).无泥沙运动2).轻微的泥沙运动3).中等强度泥沙运动4).普遍的泥沙运动窦国仁的理论分析瞬时底流速表示的起动条件：个别泥沙起动概率为0.135%,少量起动条件概率2.28%,大量起动条件概率15.9%。瞬时底流速为时均底流速与脉动底流速之和，实际可能出现的最大脉动流速为脉动强度的3倍。无粘性均匀沙的起动1起动拖曳力一个圆形球体的水下重量为W’，床面上泥沙颗粒所受的上举力为FL，相应的颗粒所受的拖曳力FD为：取对数流速公式：临界起动(滑移)：阻力系数CD、CL与沙粒形状和沙粒雷诺数有关，最后得出起动拖曳力公式:(4-32)上式的关系

3、见图4-10，即著名的希尔兹关系曲线。图4-10希尔兹起动拖曳力曲线希尔兹起动拖曳力曲线具有以下特点:Re*=10，最易于起动；Re*<10，不易于起动，起动拖曳力随粒径的减小而加大；Re*>10，起动拖曳力随粒径的增大而加大；Re*>1000，接近一常数0.06。2起动流速由于流速场和剪力场之间存在着一定的关系，所以可以从起动拖曳力的表达式推导出泥沙的起动流速公式。如采用对数流速公式,可得用UC代表在临界起动时的垂线平均流速：(对数型起动流速公式)即为Shields数如流速分布不采用对数形式而采用指数流速分布公式,从而可以得出指数型的起动流速公式,这类公式与水深有

4、关,如应用较多的沙莫夫公式:粘性泥沙的起动窦国仁公式当泥沙处于少量起动的临界状态时，m=0.320当泥沙处于个别起动的临界状态时，m=0.256当泥沙处于大量起动的临界状态时，m=0.408张瑞瑾公式（武水公式）：其中h和D单位取m，算得沉速单位为m/s。一、泥沙沉降的不同形式第四章　泥沙的水力特性1、沉降过程：①重力>阻力，加速下沉。②阻力逐渐增大，而重力恒定，加速度减小。③重力＝阻力，加速度＝0，泥沙匀速下沉，沉速趋于稳定2、沉速概念：单颗粒泥沙在静止的无限大的清水水体中匀速下沉的速度(cm/s)。一、泥沙沉降的不同形式3、沉降状态：①沙粒雷诺数Red=(沙粒惯

5、性力与水流粘滞力的对比)。②沉降状态：a、层流状态下降；b、紊流状态下降；c、过渡状态下降：二、球体的沉速二、球体的沉速CD与Red关系曲线二、球体的沉速三、泥沙的沉速天然泥沙为非球体，下沉阻力对于球体，阻力系数多通过试验确定。三、泥沙的沉速三、泥沙的沉速三、其他因素对沉速的影响前述理想沉速：单颗粒、静水、均匀、无限体、清水、球体等，自然界不存在。实际情况：群体、动水、非匀速、有界、浑水、非球体、含杂质、紊动、温度等。1、形状对沉速的影响①方向的影响：方位不同，下沉受阻面积及阻力不一样a、低Red<0.1：均能保持稳定的方位下沉。b、高Red：颗粒摆动打转，无固定方

6、位。c、中Red：颗粒自动调整方位，最后调整到受阻最大的稳定方位上。三、泥沙的沉速2、絮凝对沉速的影响①絮凝的形成：当D<0.01mm时，颗粒间的吸附作用很强，同时它带有负电，静电引力吸附正离子杂质，而正离子常有富裕，又吸附其它的泥沙，从而形成一团，即为絮凝。②D越小，絮凝作用越强，沉速就越大。3、含盐度对沉速的影响含盐度越大，沉速越大，但仅在一定范围内，超此范围影响不大。