河流泥沙运动的形成原理
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- 2025-05-05 19:27:19
②重力理论，认为水流使泥沙颗粒悬浮，需要做功，称为悬浮功。因此浑水水流的能量应等于克服流动的阻力所消耗的能量与悬浮功之和。重力理论适用于较粗的泥沙。
水流挟沙力 指在一定的水流和一定的河床物质组成条件下水流所能挟带的泥沙数量，即水流挟带泥沙的能力。当水流挟带的泥沙量超过挟沙能力时，河段将发生淤积，反之发生冲刷。水流挟沙力是分析河流淤积、冲刷或平衡的重要依据。水流挟沙力分为推移质挟沙力和悬移质挟沙力两类。水流挟沙力可用饱和含沙量表示，也可用输沙平衡条件下的输沙率表示。推求输沙平衡条件下的河床单宽（单位宽度）推移质输沙率的途径有三：①由于影响推移质输沙率大小的主要水力因素是流速或拖曳力，尤其是流速，从而建立流速或拖曳力与推移质输沙率之间的关系；②水流能量中除一部分消耗于克服河床阻力外，另一部分则用以输移底沙，根据能量平衡观点，建立水流功率与推移质输沙率之间的关系;③假定推移质运动是一种偶然现象,应用数理统计法，建立推移质输沙率公式。输沙平衡条件下的悬移质输沙率可根据含沙量沿垂线的分布规律，建立计算公式。推移质输沙率和悬移质输沙率之和称为全沙输沙率。 高含沙水流：指含沙量达到每立方米数百千克以至1000千克以上的水流。黄河支流皇甫川河口断面1953～1971年，日平均含沙量超过500千克/米3达109天，超过800千克/米3达33天，超过1000千克/米3达6天，最大日平均含沙量为1310千克/米3。高含沙水流有两种流态。一种是高强度的紊流，发生在比降大、流速高的情况，那里水流汹涌，大尺度和小尺度紊动都得到比较充分的发展。另一种流态发生在比降小、流速低的情况,水流十分平缓,有时水面呈现几毫米至1～2厘米的清水层，清水层下为浓稠的泥浆。水流中保持着强度低而尺度大的漩涡，近似层流。高含沙紊流挟沙能力特别大，因为群体沉降速度远比单粒泥沙的低，紊动作用强烈。高含沙水流含沙量的沿垂线分布和横向分布远比一般挟沙水流均匀。当高含沙水流进入下游河段流速变缓时，往往造成大量淤积。在黄河中游干支流上，还时常出现因高含沙水流引起揭河底和浆河现象。揭河底现象指大片沉积物从河床掀起，有的露出水面，然后坍落、破碎、被水流带走。这样强烈的冲刷在几小时到几十小时内，可使河床降低 1米至近10米，造成冲刷性的河床突变。这种河床突变多发生在汛期头几天较大洪水的涨峰过程或峰顶时。浆河现象指当水流能量不足以继续带动所挟带的泥沙前进时，一河泥浆骤然停止，造成淤积性质的河床突变。两种现象都严重影响防洪。高含沙水流是泥沙研究中的一个特殊而又重要的课题。
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