Page 64 - 2023年第54卷第5期
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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
                —  5 6  —
   59   60   61   62   63   64   65   66   67   68   69