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舒安平 [19] 从挟沙水流能量方程出发,引入张红武的水流紊动强度公式与掺长公式 [6] 进行推导,
并利用大量河流与水槽实测的资料,确定其中的参数,获得如下公式:
+ 0.1) f 3?2 3 0.72
lg( μ r 2 ( ) V
m
S = 0.3551 κ 8 γ s γ m (15)
-
gR ω s
γ m
8 gRJ
式中 f为浑水阻力系数,根据 f= 计算。卡门常数 κ由下式计算:
m m 2
V
(16)
κ ? κ 0 = 1 - 1.5(1 - lg μ r )lg μ r
为浑水相对黏滞系数,由下式计算:
式中 μ r - 2 .5
( S v )
=
μ r μ1 - K s S (17)
vm
0.3
( ) ( ) 4
S
S
v
v
式中:μ为清水黏滞系数;K为修正系数,K= 1 + 2 1 - 。
s
s
S
v m S v m
此后,众多学者也在前人的研究基础上,给出结构较为类似的水流挟沙力公式。如刘峰 [20] 按照张
红武的研究路线,借助悬浮功与浑水紊动能削弱的关系式 [21] ,考虑床沙级配对水流挟沙力的影响,建
立如下公式:
h
V 3 ( ) 0.395
2
0.359
D
( ) - ln 6D (18)
50
S = 2 .114 γ s γ s γ m 50
D D
25 75 κ gR ω s
γ m
按张红武的式(9)计算。
式中浑水沉速 ω s
刘兴年 [22] 从悬沙制紊的观点出发,引入含沙量和浑水相对黏度对挟沙能力的影响,给出如下挟沙
力公式: 0.69
-
(
μ r 1 + γ s γ m S V 3
S = 0 .211 γ m v ) - γ m (19)
γ s
R ω s
γ m
( )
= 1 - S v - 2 .5 计算。
式中 μ r 由 μ r
S
v m
韩其为 [23] 从式(1)的基本形式出发,除考虑含沙量对浑水容重的影响外,还认识到当含沙量进一
步增加时,必须考虑泥沙颗粒周围薄膜水对泥沙颗粒体积的影响。为此,建立了如下挟沙力公式:
3
-
V
ρ s ρ 0 S
[
S = 0.03 1 + ( ) ] m 1 ( α + 1)m( ) 0.92 (20)
( )
ρ 0 ρ s β S h ω 0
1 -
βρ s
L
1?m
,可根据公式 ω 0 ∑ m ) 计算 [24] ,其中 i为粒
= (
i
式中:指数 m取 0.92;对于非均匀沙清水沉速 ω 0 p ω i
i = l
为各粒径组的平均沉
径分组编号,L为泥沙粒径分组数,p为悬移质级配中各粒径组所占百分比,ω i
i 3
D
( )
速;α为泥沙沉降速度修正指数,可取 7;β 为衡量薄膜水对泥沙颗粒体积影响的参数,β = D + 2 δ ,
- 7
其中 D为泥沙粒径,δ 为薄膜水厚度,可取 4 × 10 m,由于 δ 的数值很小,使 β 实际是个接近于 1的
数值(D = 0.02~0.08mm时,β = 0.96~1 )。
2015年,费祥俊等 [25] 在开展水流挟沙力研究时,力求找出同流体力学的关系,即利用教科书球
形颗粒在液体沉降的阻力系数 C 与颗粒雷诺数 Re(Re= ω d ρμ )的关系曲线,假定该关系曲线对于泥沙
D d d
- 0 .75
颗粒适用,且在浑水中也能不变,从而概化出 C = 22 .8Re ,试图体现浑水流变特性、黏滞性系数
D d
等对泥沙颗粒沉降的影响。再采用大量室内平衡输沙试验及野外观测资料,建立了如下表达式:
6
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