河床粗化过程中推移质输移特征试验研究

徐元; 朱德军; 孟震; 李丹勋

doi:10.14042/j.cnki.32.1309.2018.03.005

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河床粗化过程中推移质输移特征试验研究

徐元, 朱德军, 孟震, 李丹勋

文章导航 > 水科学进展 > 2018 > 29(3): 339-347

徐元, 朱德军, 孟震, 李丹勋. 河床粗化过程中推移质输移特征试验研究[J]. 水科学进展, 2018, 29(3): 339-347. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2018.03.005

引用本文:

徐元, 朱德军, 孟震, 李丹勋. 河床粗化过程中推移质输移特征试验研究[J]. 水科学进展, 2018, 29(3): 339-347. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2018.03.005

XU Yuan, ZHU Dejun, MENG Zhen, LI Danxun. Experimental study on bed load transport in the armoring process[J]. Advances in Water Science, 2018, 29(3): 339-347. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2018.03.005

Citation:

XU Yuan, ZHU Dejun, MENG Zhen, LI Danxun. Experimental study on bed load transport in the armoring process[J]. Advances in Water Science, 2018, 29(3): 339-347. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2018.03.005

河床粗化过程中推移质输移特征试验研究

doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2018.03.005

清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室, 北京 100084

基金项目: 国家自然科学基金资助项目（51509136；51379101）

详细信息

作者简介:
徐元(1995-),男,江苏连云港人,博士研究生,主要从事水力学及河流动力学方面研究。E-mail:y-xu16@mails.tsinghua.edu.cn

通讯作者:
李丹勋,E-mail:lidx@mail.tsinghua.edu.cn

中图分类号: TV142.2

Experimental study on bed load transport in the armoring process

State Key Laboratory of Hydroscience and Engineering, Tsinghua University, Beijing 100084, China

Funds: The study is financially supported by the National Natural Science Foundation of China (No.51509136; No.51379101).

摘要: 为了研究河床粗化破坏与形成过程中推移质的输移特征，基于一套新型的接沙系统，在上游无来沙条件下，进行了3组不同床沙级配的水槽试验，研究了递增梯级流量作用下河床粗化破坏与形成的过程，采集到一套高精度（0.1 g）、高频率（1 Hz）的实时推移质输沙率及分时段输沙级配数据，分析了累积输沙量、输沙率及输沙级配的变化特征。结果表明，粗化过程中累积输沙量随时间基本呈幂函数规律增长，且"粗化破坏再形成"的累积输沙量曲线出现明显转折点；推移质输沙率表现出明显的非恒定性，其粗化形成阶段的耗时要远大于粗化破坏阶段的时间，两者之比范围为3.5~20.5；推移质输沙级配中粗颗粒比例随时间变化趋势与输沙率相似，在输沙率达到峰值附近时，输沙级配与原始床沙级配相同。
- 推移质 /
- 输沙率 /
- 级配 /
- 河床粗化 /
- 输移特征
Abstract: To study the characteristics of bed load transport during armor breakup and reformation, three groups of long-duration laboratory experiments were conducted without sediment supply. Each experiment group employed a stepwise increasing discharge. The bed materials used were composed of a fine fraction and a coarse fraction, with diameters of 1.22 mm and 3.74 mm, respectively. Accurate and high-resolution data of real-time bed load grain size and sediment transport rates were acquired from the experiments with the help of a newly designed sediment trap. Then, the evolution of the cumulative transported mass, bed-load transport rates and the grain size of the bed load were analyzed. The results show that the cumulative mass exhibits a power function relation with time and that there are turning points along the curves during armor breakup and reformation. The bed-load transport rates are highly unsteady, and the duration of the armor formation phase is 3.5 to 20.5 times longer than that of the breakup phase. The coarse fraction and transport rate of the bed load vary with time in a similar manner. When the transport rate peaks, the coarse fraction of the bed load is equal to the coarse fraction of the bed materials.
- bed load /
- transport rate /
- grain size /
- riverbed armor /
- transport features

[1]	晏自立, 徐元, 李丹勋. 推移质翻越低坝输移特性的试验研究 . 水科学进展, 2020, 31(3): 356-365. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2020.03.005
[2]	李文哲, 李志威, 王兆印. 推移质输沙对阶梯-深潭系统消能的影响 . 水科学进展, 2017, 28(3): 338-345. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2017.03.003
[3]	姚仕明, 王洪杨, 毛北平. 长江中游城汉河段推移质输沙率计算公式 . 水科学进展, 2017, 28(3): 329-337. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2017.03.002
[4]	范念念, 聂锐华, 杨克君, 刘兴年, 陈日东. 基于单颗粒受力的均匀推移质颗粒对流和扩散特征 . 水科学进展, 2016, 27(2): 249-255. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2016.02.010
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[6]	吴保生, 刘可晶, 申红彬, 周丽艳. 黄河内蒙古河段输沙量与淤积量计算方法 . 水科学进展, 2015, 26(3): 311-321. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2015.03.002
[7]	李志威, 王兆印, 李文哲, 张晨笛, 吕立群. 卵石沙洲发育与冲刷试验 . 水科学进展, 2014, 25(6): 797-805.
[8]	张磊, 钟德钰, 王光谦, 吴保生. 基于动理学理论的推移质输沙公式 . 水科学进展, 2013, 24(5): 692-698.
[9]	罗优, 陈立, 许文盛, 苏畅. 三峡水库下游宜昌—昌门溪河段河床调整分析 . 水科学进展, 2011, 22(6): 807-812.
[10]	陆彦, 陆永军, 李寿千. 渗流边界上推移质输沙率 . 水科学进展, 2011, 22(2): 215-221.
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[20]	郭俊克, 惠遇甲. Einstein床沙质输移理论的再研究——关于粗颗粒床沙质输沙率的计算 . 水科学进展, 1992, 3(1): 37-44.

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河床粗化过程中推移质输移特征试验研究

doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2018.03.005

清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室, 北京 100084

基金项目: 国家自然科学基金资助项目（51509136；51379101）

作者简介:
徐元(1995-),男,江苏连云港人,博士研究生,主要从事水力学及河流动力学方面研究。E-mail:y-xu16@mails.tsinghua.edu.cn

通讯作者: 李丹勋,E-mail:lidx@mail.tsinghua.edu.cn

收稿日期: 2017-09-12
刊出日期: 2018-05-25

中图分类号: TV142.2

关键词:

推移质 /

输沙率 /

级配 /

河床粗化 /

输移特征

摘要: 为了研究河床粗化破坏与形成过程中推移质的输移特征，基于一套新型的接沙系统，在上游无来沙条件下，进行了3组不同床沙级配的水槽试验，研究了递增梯级流量作用下河床粗化破坏与形成的过程，采集到一套高精度（0.1 g）、高频率（1 Hz）的实时推移质输沙率及分时段输沙级配数据，分析了累积输沙量、输沙率及输沙级配的变化特征。结果表明，粗化过程中累积输沙量随时间基本呈幂函数规律增长，且"粗化破坏再形成"的累积输沙量曲线出现明显转折点；推移质输沙率表现出明显的非恒定性，其粗化形成阶段的耗时要远大于粗化破坏阶段的时间，两者之比范围为3.5~20.5；推移质输沙级配中粗颗粒比例随时间变化趋势与输沙率相似，在输沙率达到峰值附近时，输沙级配与原始床沙级配相同。

English Abstract

Experimental study on bed load transport in the armoring process

State Key Laboratory of Hydroscience and Engineering, Tsinghua University, Beijing 100084, China

Funds: The study is financially supported by the National Natural Science Foundation of China (No.51509136; No.51379101).

Received Date: 2017-09-12
Publish Date: 2018-05-25

Keywords:

Abstract: To study the characteristics of bed load transport during armor breakup and reformation, three groups of long-duration laboratory experiments were conducted without sediment supply. Each experiment group employed a stepwise increasing discharge. The bed materials used were composed of a fine fraction and a coarse fraction, with diameters of 1.22 mm and 3.74 mm, respectively. Accurate and high-resolution data of real-time bed load grain size and sediment transport rates were acquired from the experiments with the help of a newly designed sediment trap. Then, the evolution of the cumulative transported mass, bed-load transport rates and the grain size of the bed load were analyzed. The results show that the cumulative mass exhibits a power function relation with time and that there are turning points along the curves during armor breakup and reformation. The bed-load transport rates are highly unsteady, and the duration of the armor formation phase is 3.5 to 20.5 times longer than that of the breakup phase. The coarse fraction and transport rate of the bed load vary with time in a similar manner. When the transport rate peaks, the coarse fraction of the bed load is equal to the coarse fraction of the bed materials.

徐元, 朱德军, 孟震, 李丹勋. 河床粗化过程中推移质输移特征试验研究[J]. 水科学进展, 2018, 29(3): 339-347. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2018.03.005

引用本文:

徐元, 朱德军, 孟震, 李丹勋. 河床粗化过程中推移质输移特征试验研究[J]. 水科学进展, 2018, 29(3): 339-347. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2018.03.005

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河床粗化过程中推移质输移特征试验研究

doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2018.03.005

作者简介: 徐元(1995-),男,江苏连云港人,博士研究生,主要从事水力学及河流动力学方面研究。E-mail:y-xu16@mails.tsinghua.edu.cn

通讯作者: 李丹勋,E-mail:lidx@mail.tsinghua.edu.cn

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河床粗化过程中推移质输移特征试验研究

doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2018.03.005

清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室, 北京 100084

作者简介: 徐元(1995-),男,江苏连云港人,博士研究生,主要从事水力学及河流动力学方面研究。E-mail:y-xu16@mails.tsinghua.edu.cn

通讯作者: 李丹勋,E-mail:lidx@mail.tsinghua.edu.cn

English Abstract

Experimental study on bed load transport in the armoring process

State Key Laboratory of Hydroscience and Engineering, Tsinghua University, Beijing 100084, China

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作者简介:
徐元(1995-),男,江苏连云港人,博士研究生,主要从事水力学及河流动力学方面研究。E-mail:y-xu16@mails.tsinghua.edu.cn

通讯作者:
李丹勋,E-mail:lidx@mail.tsinghua.edu.cn

作者简介:
徐元(1995-),男,江苏连云港人,博士研究生,主要从事水力学及河流动力学方面研究。E-mail:y-xu16@mails.tsinghua.edu.cn