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卵石推移质输移随机性研究

张之湘  
【摘要】:随着国家西部大开发战略的进一步深入,山区河流开发保护研究中卵石河流的水沙运动规律,越来越成为河流动力学领域的一项重要研究课题。本文在对卵石推移质运动随机性研究进行评述和卵石推移质输移脉动过程野外实测资料分析的基础上,开展了复杂边界条件下水流脉动水槽试验,对卵石推移质输移统计特性(概率分布、脉动强度等),特别是对卵石推移质输沙率采样历时对输沙率脉动统计特性的影响进行了深入的探讨,并引入分维(分形)几何学的研究手段,进一步探讨了卵石推移质输沙率的随机过程。主要研究内容如下: 进行了复杂边界条件下的水流脉动试验,试验中探讨了滩地植物对水流脉动的影响,得到了纵向、横向和垂向三个方向的脉动流速分布情况;探讨了床面底坡对水流流速的影响,得到了不同底坡下流速分布情况以及边界层对流速分布的影响;探讨了不同的滩地植物对水流紊动强度的影响,得到了滩地植树后水流紊动强度的分布情况。 概述了川江河道的特性及其水文特征。结合川江实测资料,探讨了卵石推移质输移的随机性。结果表明,卵石推移质输沙率的变差极大,统计分布分散,具有很强的随机性特征。卵石运动的间歇性表现为运动距离短,停歇时间长,平均运动速度低。卵石输移量的沿程不连续性主要是沿程沉积分选和泥沙磨损作用的结果,两者均使卵石堆积厚度与粒径均沿程递减。推移质输沙率在年际间及年内表现出很强的波动性。河床断面形态及其相邻河道特性对输沙率也有较大的影响。 分析整理了卵石推移质输沙率野外脉动试验资料,表明卵石推移质输沙率过程具有明显的随机性,其输沙率脉动强度与采样历时密切相关。卵石推移质


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