泥沙的存在对水流的影响1

目前，有关这一问题的量测资料还不多，研究的资料中存在很大的分歧乃至矛盾，各家在认识上不一致和存在分歧。1、泥沙颗粒对水流紊动结构的影响2、泥沙颗粒对流速的分布影响3、泥沙运动对水流能量的影响泥沙的存在对水流影响主要研究了几个方面泥沙颗粒对水流紊动结构的影响1紊动尺度的变化紊动强度的变化1、悬浮颗粒及颗粒下沉尾迹所造成的变化2、加沙水流粘性增强引起的最小尺度漩涡的消失3、加沙水流流变特性的改变引起的漩涡特性的变化紊动强度减弱a、推移质泥沙传递部分剪切力，产生紊动的能量减少紊动加强b、漩涡穿过密度梯度层时，紊动强度减弱c、加沙水流物理性质的变化所带来的影响泥沙颗粒的存在会造成近壁区附加的不稳定性，加大了紊动强度（埃垃塔和伊本的）泥沙在水流中高速度打转也会增加大尺度紊动的加强（布鲁赫和卡赞斯基）试验资料：紊动强度随含沙量的增加而增加或减小泥沙颗粒的存在使挟沙水流粘性增大颗粒的增加使挟沙水流不在保持牛顿体浑水与清水的脉动流速均方根比亚宁认为悬移质遏制紊动主要是是紊动尺度减少从水流紊动的起因出发,分析了泥沙影响水流紊动的基本途径和方式.结合实验资料,得出结论:因含有沙粒,水流紊动存在着被削弱增强、或局部削弱、局部增强3种情况,表明在不同的具体条件下,分散颗粒对混合体系紊动强度可以有不同的作用.泥沙对水流紊动影响的进一步分析（刘青泉）泥沙影响水流紊动的途径和方式含沙量对水流紊动的影响：颗粒粒径对水流紊动的影响：改变水流稳定性改变外来干扰源❶水流粘性增加❷含沙量梯度造成的额外有效重力和浮力❸颗粒与水体的相对运动❹容重的增加使水流的惯性增加.❶床面泥沙(推移质运动)的存在使剪切力不再全部传递到边壁处用于产生涡体❷边壁附近的涡体制造场恰好是大量泥沙的集地❸颗粒对边壁的掩蔽作用❹颗粒之间及其与壁面的碰撞对于细颗粒,含沙量增加将使其对紊动的抑制更强;而对于粗颗粒,含沙量增加主要引发更多的干扰源,将使紊动更强.这一结果也表明,颗粒浓度不同,对水流紊动的影响是不同的,但更主要的是颗粒的粒径.一般地细颗粒泥沙抑制水流的紊动,而粗颗粒泥沙增强水流的紊动悬移质影响流速分布的的试验1、爱因斯坦和钱宁的试验2、范诺尼和诺米科斯的试验3、埃垃塔和伊本的试验结论：清水的流速分布遵循对数公式；挟沙水流的主流区的流速分布也遵循对数公式；流速分布不如清水均匀；近底区的流速分布偏离对数公式，含沙量越大，近底区偏离对数公式愈甚、范围愈大。泥沙颗粒对流速分布的影响21、泥沙颗粒对水流结构的影响结果很大程度上取决于水流的水利条件2、颗粒对水流流动强度的影响不仅与颗粒粒径有关，而且与水流自生强度有关3、再强和较强的水流条件下，近壁区的颗粒对水流有加速作用；在较弱的水流条件下，颗粒使水流流速减慢泥沙对挟沙水流流动结构影响的研究（陈立、林鹏）泥沙颗粒对水流能量损失的影响3推移质周界变化与泥沙运动悬移质现有的试验资料挟沙水流阻力减小的明渠试验资料挟沙水流阻力不变的明渠试验资料挟沙水流阻力增加的明渠试验资料推移质运动的存在将增加水流能量的损失对于这一问题的认识很不一致，现有的试验成果也显示出很大的分歧对悬移质运动影响能量损失的讨论研究悬移质运动对水流能量损失的影响时，必须排除周界条件变化这一因素在许多实验中，并没有严格控制泥沙全部处于悬浮状态，而只有一部分以推移的形式的形式出现紊动减弱并不等同于能量损失减小周界条件对水流能量影响很重要（较高的流速夷平了沙纹、沙垄等床面形态，）。在河道中是水流条件的强弱（或流速的大小）而不是含沙量对阻力变化起决定性作用随含沙量增加悬移质的存在需要紊动来支持，但紊动动能是中介媒介，并不影响有效势能转化为紊动动能的数量减少沙粒的跃移运动，要从水中取得能量，其中除了一小部分还给水流以外，大部分转化为热能而损耗掉了，而且，这部分能量取自水流的平均运动而不是取自紊动动能。对于滚动滑动形式的推移运动，同样也要通过碰撞、摩擦而额外损耗一部分能量，因而推移质运动的存在将增加水流能量的损失