推移质运动对流速分布的影响解析

迄今为止，关于动床水流流速分布的研究还比较少。主要困难是在动床水流条件下，推移质、悬移质输沙率及沙波的运动本身就十分复杂，因此定量描述推移质运动对流速分布的影响存在一定的困难。

先根据推移质运动的物理图形做一简单的分析。对于推移质中的接触质及跃移质来说，它们在进入运动以后，一开始在水流方向的速度很小，然后逐渐为水流所带动，速度渐次增加。推移质运动的速度一般比水流流速小得多，对底部水流的阻尼作用很大，致使底流流速显著减小，水流的流速分布变得不均匀。但另一方面，粒径较大的推移质（如卵石、块石）会加大床面附近水流的紊动。如果水深不是很大，大尺度、高强度的涡漩和紊动就可能使断面的能量分布均匀化，从而使流速分布变得比较均匀。若床面有沙波运动，情况就变得更加复杂。起伏的沙波对水流的干扰较大，波峰处的高强度漩涡把运动的底沙，尤其是较细的泥沙卷扬起来，使悬移质含沙量分布均匀化，沙波发育可能使流速分布变得比较均匀（钱宁，万兆惠，1983；秦荣昱，王崇浩，1996）。

王兆印等试验研究了在有、无推移质运动时清水及浓度较高的悬沙水流（clay suspensions）流速分布的变化情况（Wang&Larsen，1994）。推移质为天然沙，其中径为d50=1.5mm，粒径范围1.0mm＜d＜2.0mm。试验中输沙率达到饱和状态，试验条件见表7-1，其中符号J，Sv，Q，h，u*，UL，gb分别表示能坡、体积比含沙浓度、流量、水深、摩阻流速、垂线平均流速及推移质单宽输沙率。图7-1给出了在有、无推移质运动条件下流速分布的对比。从图7-1（a）可见，清水流速分布基本上符合对数分布公式，但在推移质运动的影响下，水流平均流速减小而流速梯度增大。对于悬沙水流而言，推移质存在同样减小了平均流速，主流区的流速梯度也有所增大。(www.xing528.com)

表7-1　推移质运动影响流速分布试验条件（Wang&Larsen 1994）

最新的相关试验研究还有Nikora&Derek（2000），Hossein&Francois（1998），Nikora&Smart（1997），Song et al（1994），Kironoto&Graf（1994），Mendoze&Shen（1990）等，在这些试验研究中得到的结果与Wang&Larsen（1994）的试验结果是基本一致的。