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1、第36卷第1期人民黃河Vo1．36．No．12014年1月YELLOWRIVERJan．，2014【水文·泥沙】沙波當(dāng)量粗糙度的分形特性初探鐘亮，周鑫靖，許光祥，曾鋒(1．重慶交通大學(xué)水利水運(yùn)工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，重慶400074；2．長江重慶航道局，重慶401147)摘要：應(yīng)用分形維數(shù)描述不規(guī)則沙波床面形態(tài)的復(fù)雜性，基于室內(nèi)水槽定床試驗(yàn)資料，建立了沙波當(dāng)量粗糙度的分形表達(dá)式，獲得了無量綱沙波當(dāng)量粗糙度與床面形態(tài)分形維數(shù)及相對波高之間的關(guān)系式，并對公式進(jìn)行了分析和比較。結(jié)果表明：該公式較好地反映了沙波床面三維特征對沙波當(dāng)量粗糙度的影響，可用于沙波當(dāng)量粗糙度的預(yù)估研究。關(guān)鍵詞：分形維數(shù)；當(dāng)
2、量粗糙度；沙波中圖分類號：TV143．5文獻(xiàn)標(biāo)志碼：Adoi：10．3969／j．issn．1000—1379．2014．01．016PreliminaryStudyontheFractalPropertiesofBedformEquivalentRoughnessZHONGLiang，ZHOUXin-jing，XUGuang—xiang，ZENGFeng(1．KeyLaboratoryofHydraulicandWaterwayEngineeringoftheMinistryofEducation，ChongqingJiaotongUniversity，Chongqing400074，
3、China；2．WaterwayBureauofChongqingYangtzRiver，Chongqing401147，China)Abstract：Fractaldimensionswereusedtodescriptthebedform’Sirregularityandcomplexity，basedonimmovablebedexperimentalinvestigations，thefractalexpressionofbedformequivalentroughnesswasdeveloped，andtherelationbetweennon—dimensionalequiv
4、alentroughness，fraetaldimen-sionandrelativeheightwereobtained．Finally，thefraetalexpressionwascomparedbysomerepresentativeformulas，alongwiththedisscusiontoit．TheresultsindicatethattheexpressionCallbetterreflecttheinfluenceofbedform’Sthree-dimensionalcharacteristicstotheequivalentroughhess．Keywords
5、：fractaldimension；equivalentroughness；bedform沙波是推移質(zhì)泥沙運(yùn)動的一種主要形式，沙波阻力是沖積的影響，也不能揭示沙波床面的隨機(jī)凹凸不平是形成沙波粗糙河流阻力的重要組成部分。對于沙波阻力，錢寧等曾作過形度的根源。沙波床面形態(tài)具有不規(guī)則性和自相似性，可用分形象比喻：當(dāng)水流流過平整的、粘有沙粒的沙紙床面時，水流只感理論中的分形維數(shù)D來準(zhǔn)確描述其內(nèi)稟特性，因此若能在沙波受到沙粒阻力的存在；若把平整的沙紙床面折成沙波狀床面，當(dāng)量粗糙度k：的計(jì)算公式中引入該參數(shù)，則可較好地彌補(bǔ)上則水流就會“感受”到沙粒阻力和沙波阻力同時存在。可見，床述不足，筆者對此進(jìn)行
6、了初步探討。面形態(tài)的粗糙不平是產(chǎn)生水流阻力的本質(zhì)原因。當(dāng)量粗糙度1試驗(yàn)概況可直觀體現(xiàn)床面形態(tài)的粗糙特征，顯然，不同阻力單元都有其對應(yīng)的當(dāng)量粗糙度。目前，沙粒當(dāng)量粗糙度k．的研究成果較1．1試驗(yàn)水槽多，且常采用代表粒徑的若干倍來表示；而關(guān)于沙波當(dāng)量粗糙試驗(yàn)在長14．40m、寬0．31m、高0．30m的變坡水槽中進(jìn)度。：的研究卻還不多，主要有巴頓等代表性成果。巴頓行，水槽邊壁光滑。變坡水槽試驗(yàn)系統(tǒng)包括水庫、泵站、平水等的試驗(yàn)研究認(rèn)為，k可近似地取沙波的波高△；椿東一郎塔、量水堰、消能池、穩(wěn)流前池、變坡水槽段、穩(wěn)流尾池、尾門和則認(rèn)為，接近于沙波波高△且與沙波陡度(=A／A，A為沙循環(huán)水廊道等裝
7、置，可調(diào)比降范圍為一0．84％一1．26％。試驗(yàn)波波長)有關(guān)；VanRijn_4通過試驗(yàn)建立了動床沙波當(dāng)量粗糙段布置在距進(jìn)口9．1m的變坡水槽下游，試驗(yàn)段長2．5m，最大度公式／／t=1．1(1一e)；唐小南等的試驗(yàn)研究表明，試驗(yàn)水深0．18m，試驗(yàn)段下游出口段長2．80m。與波高△及相對水深A(yù)／h有關(guān)，且有／A=0．6435—1．2相關(guān)參數(shù)測算0．0567^／△；秦榮昱等在分析大量沙波試驗(yàn)資料和長江實(shí)測(1)試驗(yàn)參數(shù)測定。試驗(yàn)水流
