水流作用下泥沙起动实验报告

《水流作用下泥沙起动实验报告》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、水流作用下泥沙起动实验报告水流作用下泥沙起动实验报告12水流作用下泥沙起动实验报告12水流作用下泥沙起动实验报告第一章实验说明1.1实验目的本实验为配合河流动力学中水流作用下泥沙起动部分的教学而设置。通过实验希望达到以下目的：1.学习在水槽中通过测量流速推算床面摩阻流速和表观糙率的方法；学习水流作用下泥沙起动条件的测定方法，通过实际观察泥沙的起动过程，加深对泥沙起动现象的感性认识；2.通过实验仪器的操作，学会用螺旋流速仪测试流速的基本方法，提高动手能力；3.结合泥沙起动相关理论的学习，加深对泥沙起动理论的理解；4.提高数据整理、分析和实验报告的编写能力。1.2实验要求1．实验之前，预习泥沙

2、起动的相关理论，包括Shields理论、窦国仁公式及武水公式。2．实验过程中仔细观察泥沙起动情况，特别注意床面泥沙运动特征随水流强度变化而变化的情况。3．认真完成实验过程的每个环节，包括水流速度、水深、水温的数据采集等。4．认真编写实验报告，客观、真实地记录实验过程的主要步骤，清晰表达所观测的数据，注意尽量使用图表等表达实验结果12水流作用下泥沙起动实验报告，并将观测结果与相关理论结果进行对比，最后对所取得的结果进行分析和评价1.3实验设备装置实验所需仪器和设备包括自循环波流实验水槽、沙盘、螺旋流速仪、温度计、钢尺、沙样等。1.4实验原理1、泥沙起动标准河底泥沙在水流条件较弱时处于静止状态

3、。随着水流强度的增强，泥沙将出现一个由静止状态转为运动状态的突变过程，称为泥沙起动，而相应泥沙起动时的临界水流条件称为泥沙起动条件，可用垂向平均流速、床面摩阻流速或床面剪应力等指标来表征。由于水流的脉动性、泥沙颗粒的不均匀性以及泥沙在床面上排列方式的差异等因素的影响，泥沙起动条件具有一定随机性，表现为即使是均匀沙也不会同时进入起动状态。但从统计角度看，泥沙起动条件仍然具有确定性。实际泥沙起动实验中，克雷默（H.Kramer）曾将泥沙起动程度划分为轻微起动、中等强度泥沙起动和普遍起动三个标准。轻微起动时，床面只有屈指可数的沙粒开始起动；中等强度泥沙起动是指进入起动状态的泥沙颗粒数量难以计数；

4、而普遍起动是指全部泥沙都进入起动状态，并伴随有床面变形。显然，采用不同的主观标准，得到的泥沙12水流作用下泥沙起动实验报告起动条件也会有一定差异。一般采用中等强度起动标准建立起动公式者居多。泥沙的起动条件参数可以通过多种方法获得。如，可以通过将水流调试成严格的均匀流，再测定起动时的水深和水面比降，进而用如下公式计算出床面摩阻流速。（1）式中，u*为摩阻流速；g重力加速度；R水力半径；s水面坡降。2、流速的测量测定水面坡降的方法需要精确调试均匀流，操作起来较烦琐。可以通过测定流速垂向分布的方法来间接获得床面摩阻流速，原理如下。假定水槽底面水平情况下水流速度垂向分布近似符合对数流速律。÷(2)

5、式中，，称为当量糙率。方程（2）中含有两个未知数和。根据两个高度和上的实测流速和，通过联立方程可算出和。注意：（1）严格地说，上述平底得到的水流运动并非真正的明渠均匀流，而是属于射流，因此，该方法是一种近似方法。（2）由于对数流速律仅在底部0.2h范围的对数流速区12水流作用下泥沙起动实验报告内遵循对数流速律，故在联立求解摩阻流速和当量糙率时，应尽量将测试点选在该范围内。为了检验实测流速是否符合对数流速律，应将实测流速结果绘在对数坐标下进行检验（图1）。图1对数坐标下的实测对数流速（3）为了提高计算精度，除了保证所用实测流速点严格位于对数流速区，还应进行多点测量，反算出多个摩阻流速和表观糙

6、率后进行平均。建议在对数流速区内至少设置五个流速测点。断面平均流速可以采用五点流速测试法（图2），用五点流速加权平均计算平均流速的公式为12水流作用下泥沙起动实验报告（3）式中,、、、和分别为水面、水深为0.2h、0.6h、0.8h以及水底处的流速。图2五点法测定平均流速测点位置示意图3、观测结果的分析泥沙的临界起动水流条件可以通过前人的理论成果算出，如Shields理论、窦国仁公式和武水公式等。由Shields公式可计算临界摩阻流速，或泥沙临界起动床面切应力；由窦国仁公式或武水张瑞谨公式可计算临界断面平均流速。理论上，由泥沙起动公式计算12水流作用下泥沙起动实验报告得到的临界起动条件与实

7、测临界起动条件应该一致。请将自己实测的结果点绘到Shields图上，亦可直接将实测结果与起动流速公式结果进行对比，检验试验结果与前人结果的符合程度。12水流作用下泥沙起动实验报告第二章实验操作步骤与实施2.1实验步骤1．认识并熟悉实验装置（包括螺旋流速仪、实验水槽等）。2．将水槽调整到水平（或略倾斜），在水槽中放水到一定水深。开动水泵，由小到大调节水槽流量。3．观察泥沙起动现象，记录泥沙起动状态。当观察到泥沙处于临界起动