长江中下游水流挟沙能力的研究

摘要

水流挟沙能力是河流动力学基本理论关键研究内容之一，在水流挟沙机理分析、河床演变分析和河床冲淤计算等方面具有重要的应用价值，本文针对长江中下游水流挟沙能力进行了研究。论文介绍了水流挟沙能力基本概念，回顾了现有的研究成果，研究了挟沙水流卡门常数变化规律、水流挟沙能力影响因素、水流挟沙能力计算、分组挟沙能力计算等问题，并运用长江中下游实测资料对本文成果进行了验证。挟沙水流中泥沙的存在影响水流结构，基于水流床面剪切应力是由克服壁面粘滞作用的剪切应力和促进推移质泥沙运动的剪切应力组成，根据力学分析和水流连续律，得到挟沙水流卡门常数的影响因素，通过试验资料，对卡门常数进行拟合，得出卡门常数计算式，可用于水流挟沙能力计算公式中卡门常数的计算。 对影响水流挟沙能力的各种因素进行了归纳总结，通过因次分析及回归分析，采用实测资料，拟合出了相应条件下的经验挟沙能力公式，所得到的挟沙能力公式反映了水流挟沙机理，即：泥沙之所以能悬浮前进，由水流紊动作用和自身重力作用共同决定的。 对紊动能量平衡理论作了基本评述，指出传统的简化处理方法存在着各种弊端，不能如实反映如粘度、含沙浓度及颗粒组成特别是细颗粒含量对水流挟沙能力的影响。 通过分析水流挟沙物理模式，以挟沙水流紊动能量方程为理论基础，并在二维恒定均匀紊流、水流挟沙处于平衡的条件下，得出了紊动能产生项及粘性耗散项的表达式，由此推导出紊动悬浮区内沿水深积分的水流挟沙能力计算公式(5-10)。通过应用长江实测资料进行验证，并与有关现有典型公式比较分析，结果表明本文导出的水流挟沙能力计算公式可靠程度和计算精度均令人满意。 提出了分组水流挟沙能力计算模式，指出考虑按粒径进行分组计算，可改善总体挟沙能力的计算精度，并建立了分组水流挟沙能力级配pci的计算式(6-9)，通过定性分析及长江实测资料的验证，结果令人满意。

目录

文摘

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第一章绪论

第二章水流挟沙能力已有研究成果综述

第三章挟沙水流卡门常数变化规律

第四章水流挟沙能力影响因子分析

第五章新长江中下游挟沙能力公式

第六章分组水流挟沙能力

第七章结论与展望

参考文献

致谢

附录