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1、泥沙研究2014年6月JournalofSedimentResearch第3期均勻流條件下沙卵雙峰型推移質(zhì)輸移特性試驗研究羅宏，付旭輝，龔久南(1重慶交通大學(xué)水利水運工程教育部重點試驗室，重慶400074；2．長江重慶航道工程局，重慶4000113．浙江華東安全技術(shù)有限責(zé)任公司，浙江杭州310014)摘要：根據(jù)長江上游寬級配不連續(xù)床沙結(jié)構(gòu)，概化為沙卵雙峰泥沙。通過推移質(zhì)輸移特性水槽試驗，體現(xiàn)_r沙粒和卵粒的相互隱暴作用。對比分析了采用王興奎公式和孫志林非均勻沙分級輸沙率公式計算沙卵雙峰泥沙輸沙率的方法。在王興
2、奎公式的基礎(chǔ)上引人考慮隱暴系數(shù)的水流參數(shù)來計算沙卵雙峰泥沙輸沙率，通過誤差對比分析說明修正后的王興奎公式計算結(jié)果與實驗數(shù)據(jù)更加吻合。關(guān)鍵詞：沙卵雙峰型泥沙；推移質(zhì)；輸移特性；水槽試驗中圖分類號：TV148文獻標(biāo)識碼：A文章編號：0468—155X(2014)03—0064—071前言在絕大多數(shù)山區(qū)河流，推移質(zhì)均為非均勻沙。三峽水庫蓄水后，重慶主城區(qū)河段位于水庫變動回水區(qū)上段，推移質(zhì)中值粒徑懸殊較大。王渺林?2004年對長江上游重慶河段開采的泥沙進行統(tǒng)計分析后，發(fā)現(xiàn)粒徑小于1mm沙的開采量占總開采量的57％～6
3、4％，粒徑大于2mm卵礫石的開采量占總開采量的36％～43％，該比例從一定程度上說明了該河段的床沙由沙和卵礫石組成。在2005—2011年間，作者又多次在重慶主城區(qū)河段的占磧子、三角磧、九堆子、銅元局、珊瑚壩、廖家凼等邊灘或心灘現(xiàn)場踏勘取樣，發(fā)現(xiàn)低水位期的出露床面主要為50～120mm的卵石和夾雜其間的0．2～0．8mm的沙，粒徑介于二者之間的泥沙含量很少。由此可見，三峽變動回水區(qū)上段的推移質(zhì)組成可以概化為沙卵雙峰型非均勻沙。對于非均勻沙輸沙率的研究，Wilcock分析了沙的不同比例對卵石和沙輸沙率的影響及河
4、床表面的粒徑變化。Wilcock將沙和卵石分開單獨分析的方法，得到沙的含量和卵石輸沙率的非線性關(guān)系。Almedeij用無量綱切應(yīng)力作為參數(shù)來計算輸沙率，還進一步提出將沙與卵石分開計算的模式，來分析床沙粒徑具有雙峰特性時的輸沙率計算公式。長江科學(xué)院徐海濤。。通過水槽試驗，研究了不連續(xù)寬級配泥沙的起動及輸移規(guī)律，結(jié)合理論分析，探索性的研究了在不連續(xù)寬級配床沙大小顆粒問的隱蔽與暴露作用及其對床沙起動及輸移的影響。郭亞昆川采用拜格諾水流功率的概念，由量綱分析得出雙峰型床沙推移質(zhì)輸沙率的函數(shù)關(guān)系。董永華對寬級配非均勻推
5、移質(zhì)輸沙率進行了實驗研究，討論了床沙不動百分?jǐn)?shù)和補給條件對輸沙率的影響。本文在已有研究成果的基礎(chǔ)上，在28m長的變坡水槽中進行了3組模型沙的試驗，旨在結(jié)合=二_峽變動回水區(qū)上段推移質(zhì)的特點，進一步研究雙峰型推移質(zhì)泥沙的輸移特性。收稿日期：2013_07—25基金項目：“十二五”國家科技支撐計劃資助項目“_二峽水庫變動回水區(qū)末端段航道治理研究”(2O12BAB05B03)；蘑慶市科委自然科學(xué)基金資助項目“三峽庫區(qū)卵礫石推移質(zhì)輸沙率研究”(CSTC2011JJA30002)作者簡介：羅宏(1969一)，男，重慶人
6、，教授級高]_，主要從事航道工程專業(yè)。E—mail：luohongcq@163．13011通訊作者：付旭輝。E—mail：fuxuhui@hotrnail．COB642水槽試驗布置2．1試驗設(shè)備試驗水槽長28m，寬0．56m，高0．7m。其中，側(cè)面和底面均由長3．2m的玻璃構(gòu)成，玻璃安裝誤差小于±0．2mm，水槽全長誤差小于±0．5mm，水槽結(jié)構(gòu)的變形小于±0．3mm。玻璃水槽的供回水系統(tǒng)配備有水泵、變頻器、流量計組成的兩套水循環(huán)系統(tǒng)。水槽沿程布置了8個超聲水位計探頭。變坡水槽坡度調(diào)節(jié)依靠電機傳動裝置自動變坡
7、。水槽構(gòu)造如圖1所示。圖1高精度水槽設(shè)備布置示意圖Fig．1Schematicdiagramoflaboratoryflume2．2流量控制系統(tǒng)流量控制采用計算機將所需流量轉(zhuǎn)換為頻率信號發(fā)給變頻器，再由變頻器發(fā)出信號給水泵控制其轉(zhuǎn)速，從而得到不同的流量過程。水槽進口安裝可設(shè)定頻率的推移質(zhì)自動加沙機，在出口上游3．0m處設(shè)置接沙漏斗，用于測量推移質(zhì)輸沙量。試驗的各種儀器設(shè)備均由計算機控制并進行信號采集。2．3泥沙測量和分析設(shè)備水槽試驗段尾部布置接沙稱量系統(tǒng)，由接沙漏斗、電子天平、天平支架、吊籃等組成。其中電子天
8、平量程為30kg，測量誤差為±0．1g，能夠以1Hz的頻率連續(xù)自動測量稱量對象的質(zhì)量變化并記錄成dat文件。電子天平下掛接沙吊籃，可實時測量進入的泥沙重量。當(dāng)接沙量超過量程時，打開排沙翻板和接沙漏斗的排沙閥門，排空泥沙。布置圖如圖2所示。圖2試驗水槽接沙稱量系統(tǒng)布置示意圖Fig．2Schematicdiagramofsedimentmeasuring試驗中主要用激光衍射式粒度分布測定裝置system
