泥沙起动

摘要： 为掌握细颗粒淤泥在盐水环境下的起动规律,利用可循环水槽开展盐水0‰泥(仅水体含盐)、盐水盐泥(水体和泥沙均含盐)和0‰水盐泥(仅泥沙含盐)3个系列的泥沙起动水槽试验。基于PIV(粒子图像测速)系统和数字图像灰度处理技术实现泥沙起动流速的定量判别。结果表明:水体或黏性泥沙的含盐度越高,黏性泥沙越难起动。黏性泥沙起动流速与水体盐度或泥沙盐度呈对数关系,盐度0‰~10‰范围内起动流速急剧增大,10‰~40‰范围内缓慢增大。对于同一含盐度而言,0‰水盐泥的起动流速最大,盐水盐泥起动流速次之,盐水0‰泥起动流速最小。含砾粉砂质淤泥在盐水环境下会发生絮凝现象,以520 r/min的速率搅拌会使含盐的粉砂质淤泥发生絮散,盐度对粉砂质淤泥的起动影响甚微。

摘要： 水电站调峰通过人工调节峰值流量,从而影响河流泥沙动力特征,进而影响床沙的起动和输移。研究了水电站频繁调峰(平均1次/d)影响下,比利牛斯(Pyrenean)山脉砾-卵石河床4个河段的床沙运动规律。基于5种粒径泥沙的起动判断标准,对断面尺度上的细粒泥沙起动预测结果进行评估;通过示踪剂对泥沙的实际起动进行观测,以验证泥沙起动的理论判别标准。

摘要： 针对珠江三角洲水资源配置工程"西江鲤鱼洲泵站——南沙高新沙水库"段的管道淤积物,利用矩形有压水槽开展了不同固结历时条件下的泥沙起动试验,分析了固结状态对管道淤积物起动模式和临界起动条件的影响.试验结果表明:不同固结状态的管道淤积物对应颗粒滚动、片状剥离、成块起动等不同起动模式;随着固结时间增加,淤积物的密实程度逐渐增大,起动切应力增大.输水段管道的间歇期需控制在14 d内,以保证淤积物在运行期能被水流冲刷带走.

摘要： 本文提出了一种有压流下细颗粒泥沙起动时刻定量判别与起动流速测量的方法.结合可升降水塔、钢化玻璃封闭槽道、粒子图像测速系统等,本文开发出压力可调的泥沙起动试验系统,其中水塔用以改变水压,激光用以照亮泥沙颗粒,高速相机用以实时捕捉起动过程.泥沙起动后会散射激光,导致图片灰度急剧升高,依此特征推求起动时刻,并计算起动流速.采用三峡库区原型细颗粒泥沙进行大水压下泥沙起动试验,并与已有起动流速统一公式进行对比.本文试验结果与唐存本1963和窦国仁1999公式的差异较小,受制于试验条件和样本数量的不足,此阶段还无法对各家公式进行优劣比较.今后将开展更多组次不同工况的试验,以期能提出有压流下的泥沙起动流速统一公式并实际应用.

摘要： 黏性沙起动是泥沙起动研究的难点,黏结力作用是影响黏性沙起动的关键。从形成机理出发,归纳出泥沙起动中主要涉及2大类、共6种黏结力作用,探寻了其中典型的双电层力及EPS(Extracellular Polymeric Substances)黏结力的形成机理及影响因素,从泥沙稳定性及起动模式两方面剖析了黏结力作用对泥沙起动的影响,比较分析了黏结力作用的量化研究。现有研究往往对某种黏结力进行研究,较少考虑多种黏结力之间的相互作用和综合效应,系统性不足;已有的成果多是基于实测资料得到的经验关系,缺乏从机理层面得出定量关系,理论性不强。未来应根据泥沙所处环境,综合考虑泥沙颗粒间存在的多种黏结力作用,从黏结力作用形成机理出发,深入研究黏结力作用的量化表达。

摘要： 在对斜坡上泥沙颗粒受力分析的基础上,引入相对暴露度的概念,采用滚动模式推导出了斜坡上单颗粒泥沙起动的临界条件,并结合径流-渗流耦合模型进一步推导出了斜坡上泥沙起动临界水深表达式,该表达式表明临界水深的大小主要与泥沙自身的物理性质、坡度和相对暴露度有关。当Δ’取紧实排列时,表达式适用坡度范围为0~30°。并通过实测资料对公式的有效性进行了验证,结果表明在粒径为10 mm以下该公式的计算值与实测值接近,精度较高;同时存在一个"分界粒径",超出该粒径值,计算值与实测值二者的相对误差将显著增大。

摘要： 表面活性剂是天然水体中常见污染物.泥沙吸附表面活性剂后,泥沙表面性质发生变化,从而影响泥沙起动规律.以长江武汉段细颗粒泥沙为研究对象,通过循环水槽装置模拟泥沙起动过程的试验,从定性和定量两方面研究了离子型表面活性剂对泥沙起动的影响机理.结果表明:①泥沙的起动过程可细分为7个阶段,当流速为15.0～20.0 cm/s时,水明显浑浊,泥沙起动;②由于表面活性剂的存在,泥沙悬浮相对减少,平衡含沙量明显降低,只达到初始含沙量的50％左右;③随着阴离子表面活性剂浓度升高,泥沙临界起动流速从19.37 cm/s增加到23.05 cm/s,而完全起动流速略微减小,从37.06 cm/s降至36.15 cm/s;④随着阳离子表面活性剂浓度升高,泥沙临界起动流速从19.37 cm/s增加到23.32 cm/s,完全起动流速从37.06 cm/s降至32.12 cm/s.电子显微镜观测结果表明,表面活性剂促进了泥沙絮凝,从而显著影响了泥沙的起动规律,且阳离子表面活性剂对泥沙的影响较阴离子表面活性剂大.研究结果不仅具有现实意义,而且为进一步完善泥沙运动体系提供了理论依据.

摘要： 长江口北槽中下段滩面泥沙以粉砂和极细砂为主,在风浪条件下极易起动,形成近底高浓度含沙层,成为航道淤积的重要泥沙来源。采用长江口北槽中下段滩面现场泥沙,进行了波浪作用下泥沙的起动试验研究。试验结果表明:相同水深条件下,波浪周期越长,泥沙的起动波高越小;相同波浪周期条件下,水深越大,泥沙起动波高越大;对于自然密实1天的泥沙,波浪作用下的起动临界剪切力平均约为0.325 N/m^2。本次试验结果和已有的波浪起动公式计算结果以及已有的试验结果进行了比较分析,结果均比较一致。

摘要： 为揭示内部渗流对海岸冲流带泥沙起动的影响,系统地开展了斜坡海床冲流特性与泥沙起动机理研究。通过室内水槽开展了孤立波在可渗透和不可渗透斜坡海床上的冲流试验,测试了冲流过程中波高、波速等变化规律;建立了渗透海床冲流数值模型并通过试验结果进行验证;深入分析了床面渗流对其波浪流场动态特征以及床面泥沙起动的影响机理。研究表明,床面渗流作用加剧波浪的不对称性,在波浪上冲过程中因床面强入渗作用而增大了床面切应力;回流过程因入渗所造成流量损失而导致床面切应力减小。床面渗流引起床面颗粒有效重度和切应力变化而导致泥沙希尔兹数大大增加,加剧了泥沙起动现象,且床面切应力改变是引起泥沙希尔兹数变化的主要因素。

摘要： 江河边坡上的泥沙在水流作用下的起动研究，有助于对崩岸机理的认识。据统计，约90％的岸坡失稳破坏是由渗流边界诱发的。揭示渗流边界上泥沙起动机理，给出泥沙起动的判断标准，有着极其重要的现实意义和理论价值。本文系统研究了渗流边坡上的泥沙起动条件。首先通过分析渗流边坡上泥沙颗粒的受力特点，考虑由渗流比降导致的渗流作用力，推导出边坡泥沙起动的临界切应力与边坡坡度和渗流比降的关系。然后利用水槽试验调查了不同入河渗流比降对不同坡度的边坡上泥沙起动的影响，表明边坡泥沙起动切应力的大小同时受边坡坡度和入河渗流比降的影响：随着边坡坡度的变缓，临界起动切应力显著增大，随着坡度的变陡而显著减小；而人河渗流比降的增大大幅减小了泥沙的临界起动切应力。试验数据与理论推导计算公式的结果吻合很好，证明计算公式能够反映渗流比降、边坡坡度对泥沙起动条件的影响，可以作为研究斜坡上泥沙运动及相关工程实践的可靠依据。试验同时分析了渗流引入后边坡附近紊流的变化特点，结果显示，人河渗流使得明渠水流作用在边坡上的坡面切应力减小。也就是说，渗流比降的存在一方面减小边坡泥沙颗粒起动的临界切应力。另一方面也减小了水流对边坡作用的坡面切应力。因而。合理计算和分析这两者因渗流引入而变化的幅度。才能够准确判断泥沙是否更容易起动。

摘要： 本文针对小浪底水库清水下泄造成的水资源浪费问题,在总结分析国内外清淤设备和方法的基础上,提出了四种泥沙起动技术装备方案,用于解决不同运用条件下的泥沙起动问题。泥沙起动技术装备抓住了水库泥沙易淤难冲问题的根源,重点解决了泥沙的二次起动悬浮问题,充分利用水流的挟沙能力和水流对泥沙的分选作用,使水库实现拦粗排细的目标。本文对各种泥沙起动方案及使用条件进行了简要描述,对泥沙起动装备的关键技术进行简要分析。泥沙起动技术装备是小浪底泥沙处理技术装备的重要组成部分,该技术装备的使用需要水沙监测技术支撑,与其他泥沙处理措施和水库调度运用结合,将可以取得增强水库排沙效果、改善水库淤积形态的作用。

摘要： 本文介绍了一种利用自然浪流起动海底泥沙的装置，并利用浪流联合模拟试验的方法在室内进行了试验．从海洋能利用、海水含沙量等方面研究了泥沙起动的效率，初步证实该装置具有较好的应用前景。

摘要： 作者介绍了当前用于中国水利水电工程的三个起动流速公式,并分析和评价了这些公式成立的理论基础和推导过程.在此基础上,作者提出水流的脉动作用是泥沙起动的重要原因的观点,认为粗细颗粒泥沙起动遵循同一模式.对泥沙起动的不确定性做了定量化的尝试.作者还进一步细化了细颗粒泥沙的起动问题的研究,并就粘性泥沙起动问题研究给出了自己的观点.

摘要： 泥沙起动临界条件是研究泥沙问题的重要参数。该文提出一种新的定量判断泥沙临界起动条件的图象灰度法。文中详细介绍了判断粘性泥沙起动的原理，水体中含沙量浓度与相应图象灰度关系标定方法。最后给出用图象灰度法研究的振荡流作用下粘性泥沙临界起动速度的实验结果。

摘要： 波浪在沙滩上的翻卷、破碎和爬高过程涉及复杂的水沙相互作用,传统的泥沙冲淤数值模型并不适合用来处理这种强非线性的物理过程.本文基于光滑粒子流体动力学(Smoothed Particle Hydrodynamics,SPH)方法,通过粒子泥沙浓度判断粒子对应的物质属性,采用不同的本构模型分别描述挟沙水体、近底层高浓度底沙和海床,充分考虑强非线性水动力条件下泥沙的起动、对流、扩散、沉降和落淤,以及底床沉积物的屈服和流变运动,建立了一套新型的水沙耦合模型.本文模拟了极端波浪与沙滩的相互作用过程,研究了非线性波浪的翻卷、反弹和爬高过程对滩面泥沙起动和输运的影响机制,揭示了沙滩上的水沙运动时空分布特征.

摘要： 对于平整床面上的泥沙颗粒,本文首先阐述了沙粒处于水力光滑区和完全粗糙区的水流条件差异,然后分别推导了沙粒完全隐蔽在黏性底层内(处于水力光滑区)和完全暴露于紊流中(完全粗糙区)的起动摩阻流速与无因次起动剪力;基于河床上的水流运动服从紊流的壁面律的认识,给出了各区统一(适用于水力光滑区、过渡区和完全粗糙区)的对数形式起动流速公式,最后给出了散粒体泥沙起动流速的简化形式,所有研究成果均与实际资料吻合.

摘要： 目前,簸箕李灌区存在的主要问题是泥沙淤积.本文以大量水沙观测资料为基础,分析了灌区泥沙起动、含沙量分布和水流挟沙能力,又结合灌区的实际情况进一步分析了渠道设计糙率偏大，渠道断面和来水来沙不相适应，引沙偏粗偏多，汛期超设计含沙量指标引水，渠道设计比降偏小和边坡系数偏大的泥沙淤积的成因,为远距离输沙提供理论依据,同时对其它灌区的泥沙处理也有重要的参考价值.

摘要： 本文较为详细地介绍了基于能量平衡方程的第三代近岸波浪数值预报模式SWAN,阐述了笛卡儿坐标系下方程模型及方程右端源汇项的处理方法.在设计台风浪SE向40m/s风场下,数值预报了崖门口出海航道水域的有效波高分布和波浪水质点底部轨迹运动速度分布.通过对由泥沙起动底流速公式得到的出海航道水域泥沙起动底流速与近底水质点轨迹运动速度的均方根值的比较分析,表明在台风浪风场作用下,航道附近水域底部泥沙将被掀扬至水体,经潮流输送造成航道淤积或冲刷.分析比较了各家泥沙起动公式,提出各家泥沙起动公式分别对粗、细沙的适用范围.

摘要： 本文针对当前建立创新国家大背景和河流泥沙研究现状，希望能加强我国河流泥沙基础理论创新研究。为此对河流泥沙基础理论创新研究方向、主攻前沿及创新点提出了一些看法，包括10个方面存在的一些问题及进一步研究的思路和创新点，以便有志于这方面研究的科技人员参考。

摘要： 本发明公开了一种基于成团起动机理的粘性泥沙床面起动切应力计算方法，包括以下步骤：1)获取粘性泥沙床面分散颗粒的代表粒径d；2)确定粘性泥沙床面团聚体的表观密度ρa和干密度ρda；3)确定粘性泥沙床面团聚体分形维数Df；4)计算粘性泥沙床面团聚体的代表尺寸da；5)确定粘性泥沙床面团聚体临界Shields函数θcr0；6)确定粘性泥沙的粘性系数A；7)计算粘性泥沙床面起动切应力τcr。相比于现有常见粘性泥沙床面起动切应力，本发明公开了床面起动切应力计算方法能够更合理地反应粘性泥沙以团聚体形式起动的物理机制，且适用性更广。

摘要： 本发明所述排水管内泥沙颗粒起动特性计算方法包括：将《室外排水设计规范》中规定的3种城镇类型和4种城区类型的组合及与所述城镇类型和城区类型对应的设计重现期输入；在工作表中输入降雨区域的场地特征，根据行业标准或公式填写设计区域的场地特征，或根据实测值如实填写，如城区类型：中心城区、非中心城区、中心城区的重要地区、中心城区地下通道和下沉式广场等，所对应的建议综合径流系数；本发明设计完成了一整套从降雨强度到起动泥沙颗粒特性分析的过程，具有完整性和普遍适用性。

摘要： 本发明公开了一种基于成团起动机理的粘性泥沙床面起动切应力计算方法，包括以下步骤：1)获取粘性泥沙床面分散颗粒的代表粒径d；2)确定粘性泥沙床面团聚体的表观密度ρa和干密度ρda；3)确定粘性泥沙床面团聚体分形维数Df；4)计算粘性泥沙床面团聚体的代表尺寸da；5)确定粘性泥沙床面团聚体临界Shields函数θcr0；6)确定粘性泥沙的粘性系数A；7)计算粘性泥沙床面起动切应力τcr。相比于现有常见粘性泥沙床面起动切应力，本发明公开了床面起动切应力计算方法能够更合理地反应粘性泥沙以团聚体形式起动的物理机制，且适用性更广。

摘要： 在水下的泥沙上放置长蛇形起动器，由动力带动沿其自身的纵轴转动，起动器表面装有绞刀等突起物，转动中将泥沙起动，并由水流带走。动力可以用动力机械，也可用风力或高压水流。起动器由若干刚性齿管节首尾相连组成。其外壁上固定有突起物，各齿管节之间作柔性连接，整个起动器的一端，与动力装置连结。本方法及设备，能在大范围内持续起动水下泥沙，动耗和所需费用较小。

摘要： 本发明公开底部剪切力对泥沙起动及营养盐迁移的实验系统及方法，包括：底板，底板的顶面一侧设置有升降机构，升降机构的顶面固接有顶板，顶板顶面一侧设置有控制器和电脑，顶板顶面另一侧固接有变频电机，变频电机输出端贯穿顶板固接有搅拌轴，搅拌轴的底部外壁固接有搅拌叶，变频电机与控制器电性连接，控制器与电脑电性连接，顶板与底板之间可拆卸连接有筒体，筒体一侧外壁上设置有采样机构，底板的底面固接有储水壳体，储水壳体的一侧可拆卸连接有端盖，储水壳体内腔顶部设置有稳流机构，顶板顶面设置有密封机构，密封机构顶面设置有样品皿，筒体底部与密封机构可拆卸连接，搅拌叶位于筒体内腔顶部，密封机构与稳流机构连通。

摘要： 在水下的泥沙上放置长蛇形泥沙起动器，由动力带动沿其自身的纵轴转动，起动器表面装有绞刀等突起物，转动中将泥沙起动，并由水流带走。动力可以用动力机械，也可用风力或高压水流。起动器由若干刚性齿管节首尾相连组成。其外壁上固定有突起物，各齿管节之间作柔性连接，整个起动器的一端，与动力装置连结。本方法及设备，能在大范围内持续起动水下泥沙，能耗和所需费用较小。

摘要： 本发明提供一种泥沙起动流速测量装置，包括泥沙起动感应部件和流速垂线分布测量部件；流速垂线分布测量部件的流速测量控制电路包括电磁铁控制电路和流速显示电路；电磁铁控制电路包括挡水板、弹簧线圈和铁芯；流速显示电路包括永久磁铁、弹簧、滑动变阻器和电流表。挡水板受到水流冲击时，压缩弹簧线圈后，环绕于铁芯的通电线圈数目增大，继而使电磁铁磁力增大，进而推动永久磁铁压缩弹簧，由此使滑动变阻器的接入电阻减小，对应支路的电流增大；由于流速测量杆上各个位置的流速不同，因而各个电流表显示的电流不同，如此便可将垂向各位置的流速以电信号的形式输出，从而可根据电流与流速的关系推算出泥沙起动流速。

摘要： 本发明公开底部剪切力对泥沙起动及营养盐迁移的实验系统及方法，包括：底板，底板的顶面一侧设置有升降机构，升降机构的顶面固接有顶板，顶板顶面一侧设置有控制器和电脑，顶板顶面另一侧固接有变频电机，变频电机输出端贯穿顶板固接有搅拌轴，搅拌轴的底部外壁固接有搅拌叶，变频电机与控制器电性连接，控制器与电脑电性连接，顶板与底板之间可拆卸连接有筒体，筒体一侧外壁上设置有采样机构，底板的底面固接有储水壳体，储水壳体的一侧可拆卸连接有端盖，储水壳体内腔顶部设置有稳流机构，顶板顶面设置有密封机构，密封机构顶面设置有样品皿，筒体底部与密封机构可拆卸连接，搅拌叶位于筒体内腔顶部，密封机构与稳流机构连通。

摘要： 本发明提供一种泥沙起动感应装置，包括面光源控制电路、斜反射镜和光控开关响应电路；面光源控制电路包括电连接的面光源和响应电源；斜反射镜包括第一镜面、玻砖和第二镜面，第一镜面和第二镜面平行设置于玻砖的两端；光控开关响应电路包括依次电连接的光控开关、指示灯和指示电源，光控开关朝向第二镜面；泥沙起动后，其中的细颗粒会被水流扬起，这会使得近床面水体的含沙量增大、透光率减小，进而使得投射到光控开关上的光强减小，投射到光控开关上的光强减小将使光控开关变成闭合状态，继而使光控开关响应电路导通，指示灯亮起显示泥沙已经起动，本装置通过泥沙起动对光线的影响，能够快速地捕捉到泥沙起动的信息，准确又高效。

摘要： 本实用新型涉及一种观测泥沙起动运动和测量起动流速的模型试验装置，包括由电源(1)、激光光源(2)和激光柱面镜(3)组成的光源系统；由摄像机(4)、视频图像采集卡(5)和计算机(6)组成得视频图像采集处理系统；由双通道循环玻璃水槽(7)、变频器(8)、水泵(9)、稳流器(10)、水管(11)、拦沙网(12)和挡光板(13)组成的水循环控制系统。在观测泥沙起动运动和测量起动流速时，将激光光源系统产生柱面平面光照亮床底泥沙，摄像机拍摄照亮的床面泥沙运动情况，并把视频图像传输到计算机上处理，观测泥沙起动运动情况，分析泥沙颗粒浓度，从而实现泥沙起动流速的测量。本实用新型具有分辨率高、实时性强、直观可视、操作方便快捷的优点。