泥沙异重流与环境物质交换经验式对比

胡鹏; 胡元园; 贺治国; 林颖典

doi:10.14042/j.cnki.32.1309.2017.02.011

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泥沙异重流与环境物质交换经验式对比

胡鹏, 胡元园, 贺治国, 林颖典

文章导航 > 水科学进展 > 2017 > 28(2): 257-264

胡鹏, 胡元园, 贺治国, 林颖典. 泥沙异重流与环境物质交换经验式对比[J]. 水科学进展, 2017, 28(2): 257-264. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2017.02.011

引用本文:

胡鹏, 胡元园, 贺治国, 林颖典. 泥沙异重流与环境物质交换经验式对比[J]. 水科学进展, 2017, 28(2): 257-264. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2017.02.011

HU Peng, HU Yuanyuan, HE Zhiguo, LIN Yingdian. Numerical comparative studies on the performances of empirical relations of mass exchanges for turbidity current[J]. Advances in Water Science, 2017, 28(2): 257-264. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2017.02.011

Citation:

HU Peng, HU Yuanyuan, HE Zhiguo, LIN Yingdian. Numerical comparative studies on the performances of empirical relations of mass exchanges for turbidity current[J]. Advances in Water Science, 2017, 28(2): 257-264. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2017.02.011

泥沙异重流与环境物质交换经验式对比

doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2017.02.011

浙江大学海洋学院, 浙江舟山 316000

基金项目: 国家自然科学基金资助项目（11402231）；浙江省自然科学基金资助项目（LQ13E090001）

详细信息

作者简介:
胡鹏(1985-),男,湖南湘阴人,副教授,博士,主要从事水沙动力学数学模型研究。E-mail:pengphu@zju.edu.cn

中图分类号: P333.4

Numerical comparative studies on the performances of empirical relations of mass exchanges for turbidity current

Ocean College, Zhejiang University, Zhoushan 316000, China

摘要: 采用异重流层平均水沙耦合数学模型，模拟开闸式和恒定入流式泥沙异重流水槽实验，对比分析异重流与环境之间物质交换经验式的适应性和不确定性。考虑4个水卷吸经验式：e_w59、e_w86、e_w87和e_w01，5个泥沙侵蚀经验式：E_s77、E_s86、E_s87、E_s93和E_s04。数值研究表明：水卷吸对于水槽异重流影响较小，应用综合考虑底床摩擦和剪切不稳定的e_w经验式时模拟结果较好；开闸式异重流对床面侵蚀能力有限。对于恒定入流式异重流，应用E_s87和E_s93侵蚀经验式计算所得淤积厚度与实测值吻合较好，可能是率定时综合考虑了异重流实验数据。
- 异重流 /
- 物质交换 /
- 水卷吸 /
- 泥沙侵蚀 /
- 适应性
Abstract: In this paper, a layer-averaged fully coupled model is applied for simulating both laboratory lock-release and constant-flux turbidity currents with the aim of analyzing the applicability and uncertainties of empirical relations for the water and sediment entrainment process. For this purpose, the performance of four empirical formulae (i. e., e_w59, e_w86, e_w87 and e_w01) for the water entrainment and five (i. e., E_s77, E_s86, E_s87, E_s93 and E_s04) for the sediment erosion are compared. The following understandings are drawn from numerical case studies. The water entrainment has mild effect on small-scale turbidity currents, though simulation results with the e_w01 relation are slightly better than those by others. It might be due to the fact that the e_w01 relation has taken into account of the effects of both bottom and upper interface resistances. Lock-exchange turbidity currents are mainly depositional and thus less sensitive to the choice of erosion relations. For constant-flux turbidity currents, the E_s87 and E_s93 relations appear to perform best. This must be attributed to the fact only these two erosion relations have been calibrated using experimental turbidity current data. This study should help further studies for developing and calibrating empirical relations of mass exchange for turbidity currents.
- turbidity current /
- mass exchange /
- water entrainment /
- sediment erosion /
- applicability

[1]	夏润亮, 李涛, 余欣, 夏军强, 张俊华. 小浪底水库“腾库迎洪”期异重流形成分析 . 水科学进展, 2020, 31(2): 184-193. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2020.02.004
[2]	樊靖郁, 陈春燕, 赵亮, 王岱峰, 王道增. 床面粗糙度和底床渗透率对泥-水界面物质交换特性的影响 . 水科学进展, 2020, 31(2): 232-239. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2020.02.009
[3]	陈孝兵, 郑春阳, 袁越. 河床沉积物非均质性影响下的潜流交换数值模拟 . 水科学进展, 2019, 30(2): 220-229. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2019.02.007
[4]	王煜, 彭少明, 郑小康, 尚文绣, 蒋桂芹, 周翔南. 黄河“八七”分水方案的适应性评价与提升策略 . 水科学进展, 2019, 30(5): 632-642. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2019.05.003
[5]	姬雨雨, 陈求稳, 施文卿, 易齐涛, 林育青. 水库运行对漫湾库区洲滩水热交换影响 . 水科学进展, 2018, 29(1): 73-79. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2018.01.009
[6]	李涛, 邹健, 张俊华, 王子路, 马怀宝. 拟焦沙模拟低含沙量异重流运动初步分析 . 水科学进展, 2018, 29(6): 858-864. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2018.06.011
[7]	张玮, 王旭, 雷晓辉, 刘攀, 王浩. 一种基于DS理论的水库适应性调度规则 . 水科学进展, 2018, 29(5): 685-695. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2018.05.009
[8]	刘东升, 赵坚, 吕辉. 大坝下游河岸带冬夏季水热交换特征对比 . 水科学进展, 2017, 28(1): 124-132. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2017.01.014
[9]	王增辉, 夏军强, 李涛, 郜国明, 张俊华. 水库异重流一维水沙耦合模型 . 水科学进展, 2015, 26(1): 74-82. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2015.01.010
[10]	夏军, 石卫, 雒新萍, 洪思, 宁理科, Christopher J Gippel. 气候变化下水资源脆弱性的适应性管理新认识 . 水科学进展, 2015, 26(2): 279-286. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2015.02.019
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[12]	许文盛, 陈立, 赵德招, 刘欣桐. Na⁺对河流溶解性物质解吸规律影响的试验研究 . 水科学进展, 2009, 20(4): 537-543.
[13]	胡兴娥, 李云中, 李明超. 三峡水库135m运行阶段永久船闸下引航道泥沙淤积分析 . 水科学进展, 2008, 19(1): 1-7.
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[20]	程年生, 朱立俊. 床面附近泥沙交换率在悬移质输沙计算中的应用 . 水科学进展, 1993, 4(4): 274-280.

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泥沙异重流与环境物质交换经验式对比

doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2017.02.011

浙江大学海洋学院, 浙江舟山 316000

基金项目: 国家自然科学基金资助项目（11402231）；浙江省自然科学基金资助项目（LQ13E090001）

作者简介:
胡鹏(1985-),男,湖南湘阴人,副教授,博士,主要从事水沙动力学数学模型研究。E-mail:pengphu@zju.edu.cn

收稿日期: 2016-04-26
刊出日期: 2017-03-25

中图分类号: P333.4

关键词:

异重流 /

物质交换 /

水卷吸 /

泥沙侵蚀 /

适应性

摘要: 采用异重流层平均水沙耦合数学模型，模拟开闸式和恒定入流式泥沙异重流水槽实验，对比分析异重流与环境之间物质交换经验式的适应性和不确定性。考虑4个水卷吸经验式：e_w59、e_w86、e_w87和e_w01，5个泥沙侵蚀经验式：E_s77、E_s86、E_s87、E_s93和E_s04。数值研究表明：水卷吸对于水槽异重流影响较小，应用综合考虑底床摩擦和剪切不稳定的e_w经验式时模拟结果较好；开闸式异重流对床面侵蚀能力有限。对于恒定入流式异重流，应用E_s87和E_s93侵蚀经验式计算所得淤积厚度与实测值吻合较好，可能是率定时综合考虑了异重流实验数据。

English Abstract

Numerical comparative studies on the performances of empirical relations of mass exchanges for turbidity current

Ocean College, Zhejiang University, Zhoushan 316000, China

Received Date: 2016-04-26
Publish Date: 2017-03-25

Keywords:

Abstract: In this paper, a layer-averaged fully coupled model is applied for simulating both laboratory lock-release and constant-flux turbidity currents with the aim of analyzing the applicability and uncertainties of empirical relations for the water and sediment entrainment process. For this purpose, the performance of four empirical formulae (i. e., e_w59, e_w86, e_w87 and e_w01) for the water entrainment and five (i. e., E_s77, E_s86, E_s87, E_s93 and E_s04) for the sediment erosion are compared. The following understandings are drawn from numerical case studies. The water entrainment has mild effect on small-scale turbidity currents, though simulation results with the e_w01 relation are slightly better than those by others. It might be due to the fact that the e_w01 relation has taken into account of the effects of both bottom and upper interface resistances. Lock-exchange turbidity currents are mainly depositional and thus less sensitive to the choice of erosion relations. For constant-flux turbidity currents, the E_s87 and E_s93 relations appear to perform best. This must be attributed to the fact only these two erosion relations have been calibrated using experimental turbidity current data. This study should help further studies for developing and calibrating empirical relations of mass exchange for turbidity currents.

胡鹏, 胡元园, 贺治国, 林颖典. 泥沙异重流与环境物质交换经验式对比[J]. 水科学进展, 2017, 28(2): 257-264. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2017.02.011

引用本文:

胡鹏, 胡元园, 贺治国, 林颖典. 泥沙异重流与环境物质交换经验式对比[J]. 水科学进展, 2017, 28(2): 257-264. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2017.02.011

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泥沙异重流与环境物质交换经验式对比

doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2017.02.011

作者简介: 胡鹏(1985-),男,湖南湘阴人,副教授,博士,主要从事水沙动力学数学模型研究。E-mail:pengphu@zju.edu.cn

Numerical comparative studies on the performances of empirical relations of mass exchanges for turbidity current

计量

出版历程

泥沙异重流与环境物质交换经验式对比

doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2017.02.011

浙江大学海洋学院, 浙江 舟山 316000

作者简介: 胡鹏(1985-),男,湖南湘阴人,副教授,博士,主要从事水沙动力学数学模型研究。E-mail:pengphu@zju.edu.cn

English Abstract

Numerical comparative studies on the performances of empirical relations of mass exchanges for turbidity current

Ocean College, Zhejiang University, Zhoushan 316000, China

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作者简介:
胡鹏(1985-),男,湖南湘阴人,副教授,博士,主要从事水沙动力学数学模型研究。E-mail:pengphu@zju.edu.cn

浙江大学海洋学院, 浙江舟山 316000

作者简介:
胡鹏(1985-),男,湖南湘阴人,副教授,博士,主要从事水沙动力学数学模型研究。E-mail:pengphu@zju.edu.cn