波流作用下泥沙起动实验的教学实践.pdf

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1、ISSN1002-4956实验技术与管理第31卷第1期2014年1月．．——CN11—2034／TExperimentalTechnologyandManagementVo1．31No．1Jan．2014波流作用下泥沙起动实验的教学实践钟桂辉，刘曙光，沈超，张庆(同济大学土木工程学院水利工程系，上海200092)摘要：为了加强学生对泥沙起动相关理论的学习和理解，特设计出适用于本科教学的“波流作用下泥沙起动实验”。通过观察泥沙起动现象、测量泥沙起动流速、分析对比实验数据，使学生全面掌握波流作用下泥沙的起动、床面变形和泥沙输移问题。该实验

2、的教学应用，有效激发了学生的学习兴趣，培养了学生严谨的科研作风，提高了学生分析问题和解决问题的能力。关键词：实验教学实践；波流作用；泥沙运动；起动流速中图分类号：G424．31文献标志码：A文章编号：1002—4956(2O14)1—0149—04’Tleachingpracti‘ceofsedclimenti‘nc[ipientvelocityunderwaveandcurrentactionZhongGuihui，LiuShuguang，ShenChao，ZhangQing(DepartmentofHydraulicEnginee

3、ring，SchoolofCivilEngineering，TongjiUniversity：Shanghai200092，China)Abstract：Itisalsothebasiccontentofriverdynamicsandsedimentmovement．Itisnecessarytodesignanexperimenttoimprovethestudents’comprehensionaboutthetheoryofriverdynamics．Inthisexperiment，studentscanobservethe

4、phenomenonofsedimentmotion，measurethethresholdvelocityofsedimentparticlesaswellasanalyzetheexperimentaldata．Fromthis，thelearninginterestandtheabilityofanalyzingandsolvingproblemsshouldbeimproved．Keywords：experimentalteachingpractice；actionofwaveandcurrent；sedimentmotion

5、；mcipientvelocity泥沙起动和泥沙输移规律的研究与港口工程、水结果上相差较大]。设计出行之有效的“波浪和水流运工程的整治和建设戚戚相关，泥沙运动规律在航道作用下的泥沙起动实验”，可巩固和验证学生所学的专整治、水库排沙、河床整治、河口海岸的开发、桥梁冲业基础理论，并可将学术研究的前沿问题通过实验来刷、水环境保护以及水土保持等方面有着重要的实践展现和探讨，培养学生的学习兴趣和探索创新精神。和应用价值。由于影响泥沙起动的因素十分复杂，实1基本原理验数据也存在着一定的离散性，国内外学者做了大量的研究工作，基本解决了单向水流条件下

6、的泥沙起动河床上静止的泥沙颗粒，随着水流条件的增强，到问题[1]，但对于波浪作用下的泥沙起动问题，不同学一定条件时开始运动，这种现象称为泥沙起动，由于水者所采用的起动标准和各自验证资料不同，目前仍没流的脉动性、泥沙颗粒的不均匀性以及泥沙在床面上有一个公认的泥沙起动标准，导致公式在形式和计算排列方式的差异等因素影响，泥沙起动条件具有_定随机性，表现为即使是均匀沙也不会同时进入起动状收稿日期：2Ol3—05—09修改日期：2013—05—09态。但从统计角度看，泥沙起动条件仍然具有确定性。基金项目：上海市高校本科重点教改项目(020010

7、4271)；同济大学实验实际泥沙起动实验中，克雷默(H．Kramer)_1曾将泥教改项目(0200104267)；同济大学精品实验项目沙起动程度划分为无泥沙起动、轻微起动、中等强度泥(0200104263)沙起动和普遍起动4个阶段。相应泥沙起动时的临界作者简介：钟桂辉(1971一)，女，辽宁，在职博士研究生，讲师，主要从事水利港口实验室管理、水利工程、城市及流域的防洪研究水流条件称为泥沙起动条件，可用起动流速、起动拖曳E-mail：04098@tongji．edu．cn力和起动功率等指标来表征。通信作者：刘曙光(1962一)，男，江苏

8、，教授，博士生导师，主要从事港口1992年版的《泥沙手册》_2]列出了9家颇具代表性海岸工程、海岸带泥沙输移、城市及流域的防洪研究．的泥沙起动流速公式，分别是张瑞瑾公式、唐存本公式、E-mail：Iiusgliu@ton