對推移質(zhì)的認(rèn)識及國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀

1、對推移質(zhì)的認(rèn)識及國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀摘要：通過對推移質(zhì)概念、運動特性，推移質(zhì)與懸移質(zhì)的區(qū)別及聯(lián)系的介紹，簡要介紹推移質(zhì)。國內(nèi)外很多專家對推移質(zhì)有過研究，特別是在推移質(zhì)輸沙率，渾水推移質(zhì)分組輸沙，推移質(zhì)沙坡等方面取得了一定成就。關(guān)鍵字：推移質(zhì)輸沙率沙坡正文：一. 對推移質(zhì)的認(rèn)識（1）推移質(zhì)的概念及運動特性推移質(zhì)是河流泥沙中沿河床床面滾動、推移和跳躍前進的泥沙，由于其運動的范圍限于床面附近，故又稱為底沙。推移質(zhì)與懸移質(zhì)相比一般較粗，也較均勻，集中在河流底層，受底層水流紊動的影響，運動具有較強的間歇性。底沙走走停停，不斷和床沙發(fā)生交換。推移質(zhì)運動速度比底層水流流速要小，同時其運動還要增加水流的能量消耗。

2、在推移質(zhì)運動達(dá)到一定強度時，還會在床面上形成沙坡。（2）推移質(zhì)和懸移質(zhì)的區(qū)分和聯(lián)系在靠近河床附近，受水流條件的影響，床沙與推移質(zhì)之間、推移質(zhì)與懸移質(zhì)之間都不斷的發(fā)生著交換。同一粒徑的泥沙在某一河段的某一水流下，可能處于懸移運動；但到了另一河段另一水流條件下，則有可能變?yōu)橥埔七\動；甚至沉落到床面成為靜止的泥沙。對懸沙分布的研究表明：當(dāng)水流中懸沙很少，泥沙絕大部分以推移形式運動時，通常將反映泥沙懸浮特征的無量綱數(shù)w/（ku*）取值為5作為區(qū)分懸移質(zhì)和推移質(zhì)的臨界指標(biāo)。二. 推移質(zhì)輸沙率在河流輸移的泥沙中，雖然推移質(zhì)泥沙在總輸沙中所占的比例一般不大，但是由于它們在床面附近運動，粒徑又較粗較均勻，因而

3、在某些方面對河流的影響還是很大的。例如，這類粗砂若進入引水渠或航道、船閘內(nèi)，往往造成淤積。進入低水頭徑流電站，又會造成渦輪機的嚴(yán)重磨損。目前確定確定推移質(zhì)輸沙率的方法有兩類：一是水文測驗法，用推移質(zhì)采樣器在河流現(xiàn)場采樣實測，由此得到實測推移質(zhì)輸沙率；二是根據(jù)推移質(zhì)運動規(guī)律，建立包括水流因子和泥沙因子在內(nèi)的推移質(zhì)輸沙率計算公式，用實驗資料反推公式中的特定系數(shù)和指數(shù)。就目前推移質(zhì)輸沙率研究的現(xiàn)狀看，前者受實測工具不完善和采樣器效率低的影響，實測推移質(zhì)輸沙率的精度并不高；而后者因為缺乏準(zhǔn)確的河道實測推移質(zhì)輸沙率資料的驗證，雖然公式很多，但相互間計算結(jié)果差異很大。所以在實用時，還應(yīng)根據(jù)具體情況選擇適宜

4、公式并用實測資料進行校正。1) 以流速為主要參數(shù)的推移質(zhì)輸沙率公式單寬推移質(zhì)輸沙率Gb=RsHsUsSvb式中：Hs為推移質(zhì)厚度；Rs為泥沙的容重；Us為該運動層內(nèi)推移質(zhì)的平均速度；Svb為推移質(zhì)的平均濃度。其中：Us=A1(Ud-Udc);Svb=A2(U-Uc)(d/h)m式中：A1、A2為比例系數(shù);M為指數(shù)。單寬推移質(zhì)輸沙率實用公式列維公式：g=2d(U-UC)(U/(gd)1/2)3(d/h)1/4公式的適用范圍：d=0.25mm23mm,h/d=5500,U/UC=13.5沙莫夫公式：g=o.95d1/2(U-Uh)(d/h)1/4(U/Uh)3公式適用范圍：d>0.2mm.三

5、、推移質(zhì)沙坡受水流作用的影響，當(dāng)床面推移質(zhì)運動達(dá)到一定程度時，河床表面便呈現(xiàn)出波狀起伏的動態(tài)特征。這種特征的波狀表面形狀，稱之為沙坡。此時河床由“靜床”變?yōu)椤皠哟病?，推移質(zhì)的運移編表現(xiàn)為傻婆的運移。沙坡的存在和運移對河流的水下地形、河床阻力、水流結(jié)構(gòu)和底沙輸移甚至局部河床演變都具有重大影響。1. 沙坡形態(tài)沙坡平面形態(tài)可分為三種類型：(1)帶狀沙紋。橫向波峰線互相平行且與水流流向呈正交，尺度較小，為沙坡的雛形。(2)斷續(xù)蛇曲狀沙坡。波峰線成蛇曲狀間斷曲線，與流向大致呈正交。(3)新月型沙坡。形如上弦月，行間沙坡彼此交錯，呈魚鱗狀擺列，波長與波寬大致相同。2. 沙坡的消長過程。河道中沙坡具有“形成

6、-發(fā)展-消亡-再形成”的過程。3. 沙坡的運行對河流的影響。（1）床面沙坡的存在和運動，使河床邊界由靜態(tài)變?yōu)閯討B(tài)，從而產(chǎn)生了沖積河流特殊的阻力問題。動床阻力的形成及變化，不但對底沙的輸移有影響，而且與懸移質(zhì)泥沙的垂線分布和縱向輸移也是密切相關(guān)的。（2）沙坡運動是推移質(zhì)運動的主要形式。（3）沙坡的變化往往滯后于水流的變化存在一個時差。（4）大尺度的沙坡構(gòu)成了河床動態(tài)的基本單元，它將影響水流的走向及攜沙特征。四、非均勻沙輸沙率規(guī)律（1）非均勻沙輸沙率研究內(nèi)容，應(yīng)包括分組輸沙率，總輸沙率，推移質(zhì)級配與床沙級配等。當(dāng)然起動流速也應(yīng)是分組的。有了床沙級配與推移質(zhì)級配關(guān)系，就能確定沖淤時分選與床沙粗化。只

7、有這些問題通過一個體系全部解決時，非均勻沙輸沙率的研究才算是有系統(tǒng)結(jié)果?？上б延械难芯客鶎⒂行┉h(huán)節(jié)分割進行。（2）目前的非均勻沙輸沙率研究大體有三方面：一種是按均勻沙輸沙率結(jié)構(gòu)給以修正（當(dāng)然一般只考慮能起動的部分），也稱其為非均勻沙輸沙率。這至多只能解決總輸沙計算。第二種是對愛因斯坦公式進行修正，以確定分組輸沙率，這方面國外很多。愛因斯坦強調(diào)泥沙運動的隨機特性（如其公式中不包含起動流速），他的公式對機理理解較深，但是結(jié)構(gòu)也有不合理之處，有一些問題在理論上難以澄清。第三種，以D1/_D考慮非均勻沙影響及分組輸沙率的差別，但帶有一定經(jīng)驗性，有不少公式中是將D1/_D硬塞進去的。當(dāng)然D1/_D確實是反映分組輸沙率差別的關(guān)鍵的因素。五、渾水推移質(zhì)分組輸沙研究天然河流的泥沙輸移大多在渾水條件下進行，渾水條件與清水條件下的輸沙機理存在一定差異?；诮啄嗌辰粨Q三狀態(tài)隨機-力學(xué)模式，考慮了床沙與推移質(zhì)向懸移質(zhì)的凈交換，引入揚動概率，建立了渾水中非均勻推移質(zhì)分級輸沙率公式，進而導(dǎo)出總輸沙率及推移質(zhì)級配的計算式。1）考慮到渾水中懸移質(zhì)的存在對推移質(zhì)輸沙率有重要影響，基于近底泥沙三狀態(tài)交換模式，導(dǎo)出了渾水中推移質(zhì)分級輸沙率公式及相應(yīng)的總輸沙率和推移質(zhì)級配的計算式；2）分級輸沙率公式計算結(jié)果與水槽試驗及天然河流實測值均較為吻合