資源描述：
《潮汐河口懸移質(zhì)動(dòng)床實(shí)物模型的理論與實(shí)踐》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在應(yīng)用文檔-天天文庫。
1、潮汐河口懸移質(zhì)動(dòng)床實(shí)物模型的理論與實(shí)踐摘要：河口泥沙一般較細(xì)，其河床變形多取決于懸移質(zhì)的運(yùn)動(dòng)。文章論證了懸移、起動(dòng)與河床變形相似為潮汐河口懸移質(zhì)動(dòng)床實(shí)物模型泥沙運(yùn)動(dòng)的主要相似條件，模型沙主要按懸移與起動(dòng)相似條件選擇；提出并介紹了采用輕質(zhì)沙后挾沙相似的滿足、時(shí)間變態(tài)的處理原則與經(jīng)驗(yàn)；此外還討論了模型選沙中的一些理論與技術(shù)問題。關(guān)鍵詞：潮汐河口實(shí)物模型相似準(zhǔn)則起動(dòng)懸移沉降速度1前言 潮汐河口水流為典型的非恒定往復(fù)流，流態(tài)復(fù)雜多變，潮流隨時(shí)間的變化遠(yuǎn)較徑流迅速，漲、落主流流路也常不一致；泥沙既有徑流挾運(yùn)，也有海域帶來，并因徑流與潮流比值不同分別形
2、成口門處的攔門沙或口門以內(nèi)的縱向沙坎[1]。這一切，使得河口的河床變化尤為復(fù)雜，對此，歐美諸國多以泥沙數(shù)模為主要研究手段，應(yīng)該說，目前還極不成熟，尤其是局部工程對河床變形的影響。我國對河流實(shí)物模型的理論進(jìn)行了長期的深入研究，積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。河口水沙運(yùn)動(dòng)雖比河流復(fù)雜，但只要實(shí)物模型抓住所研究問題的關(guān)鍵，往往可獲得較數(shù)學(xué)模型更為接近實(shí)際的結(jié)論。作者借助懸移質(zhì)實(shí)物模型，對不同工程給錢塘江河口河床變形的影響進(jìn)行了十年研究，其中兩項(xiàng)圍涂工程已根據(jù)試驗(yàn)實(shí)施，河床沖淤變化與試驗(yàn)預(yù)測符合良好，取得了顯著的社會(huì)與經(jīng)濟(jì)效益。本文便是我們長期研究的總結(jié)。2潮汐河
3、口懸移質(zhì)實(shí)物模型的特點(diǎn)與現(xiàn)狀 河口寬深比一般都很大，因此不得不做成變率較大的變態(tài)模型。經(jīng)過長距離運(yùn)移，河口泥沙大多較細(xì)，其河床變形多取決于懸移質(zhì)的運(yùn)動(dòng)。細(xì)顆粒泥沙的絮凝沉降特別是含鹽度的影響不容忽視；細(xì)顆粒泥沙的起動(dòng)尤其起動(dòng)流速的定量研究至今仍不充分，對具有往復(fù)流特征的河口泥沙，其起動(dòng)流速明顯小于同粒徑的河流泥沙，起動(dòng)特性更為復(fù)雜。這就給模型設(shè)計(jì)尤其是模型選沙帶來了很大的困難，加沙方法與設(shè)備更顯著增加試驗(yàn)的難度，故時(shí)至今日，國外河口底沙模型不少，懸沙模型則殊不多見。 70年代，我國先后作過長江口、射陽河口、甬江口與錢塘江口的懸沙淤積模型[
4、2～5］，除長江口模型探討河口過渡段的局部水域，余皆研究河口河流段的一維淤積變化；80年代末至今，進(jìn)行了包括錢塘江河口河流、過渡與潮流段在內(nèi)的懸沙淤積與大范圍動(dòng)床試驗(yàn)，在河段沖淤量與沖淤平面分布驗(yàn)證的基礎(chǔ)上，探討了杭州灣北岸澉浦至金山深槽的沖淤變化、尖山河灣南股槽整治、北岸治江圍墾工程實(shí)施等問題[6,7,9,10］；此外，還有遼河口營口港區(qū)淤積與局部動(dòng)床試驗(yàn)［8］及某些局部水域淤積試驗(yàn)。上述工作，給河口懸移質(zhì)模型提供了可貴的經(jīng)驗(yàn)。然因河口水沙運(yùn)動(dòng)的復(fù)雜，不少問題的認(rèn)識至今尚不一致，為此本文較為系統(tǒng)地論述了潮汐河口懸移質(zhì)動(dòng)床模型的主要相似準(zhǔn)則、
5、模型沙的選擇及由此產(chǎn)生的時(shí)間變態(tài)的處理方法，對若干有爭議的問題提出了作者的見解并給出了粗淺的論證。3潮汐河口懸移質(zhì)動(dòng)床實(shí)物模型的主要相似準(zhǔn)則 一般而言，某物理量x的原、模型量值之比被稱為該物理量的原、模型比尺，即λx=xp/xm(1) 式中下標(biāo)p與m分別表示原型與模型。3.1幾何相似 河口多較寬闊，寬深比較大，因而除局部模型作成正態(tài)，從而λx=λy=λz=λ1外；河口整體模型多為變態(tài)，其幾何相似為平面比尺λx=λy=λ1(2)鉛直比尺λz=λh(3)3.2水流運(yùn)動(dòng)相似 如前所述，河口模型多作成變態(tài)，因而鉛直方向的物理量及水平方向的物理
6、量沿鉛直方向的分布不可能相似，但各物理量沿鉛直向的垂線平均值仍然相似。為此，考慮平面二維非恒定流運(yùn)動(dòng)方程(4)(5)連續(xù)方程(6) 式中u、v分別表示x、y方向（正東與正北）的垂線平均流速，z為水位，R為水力半徑，C為舍齊系數(shù)，ω地系地球自轉(zhuǎn)角速度，φ為所在地緯度。運(yùn)用相似變換，由(4)～(6)式，甚易得到慣性力重力比相似λu=λv=λh1/2(7)慣性力阻力比相似λc2=λ1/λR(8)水流連續(xù)相似λt=λ1/λu(9) 河口常較為寬淺，邊壁阻力可以忽略，從而λR≈λh；由C=1/nR1/6，經(jīng)相似變換，（8）式可改寫成(8') 水流
7、運(yùn)動(dòng)的主要相似條件如表1所示。對具寬淺特性的潮汐河口，慣性力與阻力的影響占主導(dǎo)地位，柯氏力影響較小，地轉(zhuǎn)效應(yīng)一般可以忽略?！ ∧Ｐ退鞅仨殲槲闪骱捅砻鎻埩ο拗茥l件亦如表1所示，相應(yīng)式中的p.m腳標(biāo)分別表示原型與模型，Re為雷諾數(shù)，V為斷面平均流速，Δ為床面糙度，對于平整河床，當(dāng)d>0.5mm時(shí)，取Δ=d50，當(dāng)d≤0.5mm，取Δ=0.5mm，C0為無尺度舍齊系數(shù)，ν為水的運(yùn)動(dòng)粘滯系數(shù)［11］。3.3泥沙運(yùn)動(dòng)相似 根據(jù)潮汐河口一維不平衡輸沙方程和河床變形方程(10)(11) 式中A、B、Q、V、S、S*、ω、α、z0與ρ′分別為過水
8、斷面積、河寬、流量、斷面平均流速、斷面平均含沙量、水流挾沙力、泥沙沉降速度、泥沙沉降機(jī)率、河底高程與泥沙干密度。運(yùn)用相似變換，可以得到懸移相似(12)挾沙相似(13
