动床床面沙波形态变化规律的研究

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1、武汉大学硕士学位论文动床床面沙波形态变化规律的研究姓名：黄良文申请学位级别：硕士专业：水力学及河流动力学指导教师：詹义正;万星星20030501摘要动床床面沙波运动是河道演变的基本形式之一，也是众多研究者所关注的问题，长期以来，研究者们围绕这一问题展开了不同形式的研究，也获得了丰富的研究成果。但由于问题的复杂性，从数学上来描述沙波尺度是困难的。目前，这一方面的研究多停留在试验观测和试验成果的分析上，几乎所有波高公式多建立在纯经验基础之上，亟待进一步深入研究。本文在前人研究的基础上，首先通过试验研究，观测了沙波发生、发展以及消亡的全过程。认为在冲积平原河道中，一定的床面形态总是约

2、束着一定的水流条件；而一定的水流条件也理应对应着一定的床面形态。由此，从临界动量方程出发，探讨了沙波尺度与水流强度间的内在联系；其次，从泥沙的水下休止角的重力楔入堆积模式出发，引入动水作用因素，基于细沙具有粘结力作用的事实，建立了沙波迎流面剖面形态的微分控制方程；对沙波迎流面的剖面形态以及沙波波长的数学描述作出了初步尝试。通过试验和收集到的室内外沙波实测资料，对所获公式进行了较为系统的计算分析。其结果表明：所建立的波高与承流强度公式不仅能完好的描述沙波发生、发展及消亡的实际过程，而且还具有结构形式简单、包含因素全面、适应性较强等明显优点。所获得的沙波速流面盼刹面形态方程不仅能较

3、好描述沙波剖面形态，也能反映沙波形态的实际变化规律。所获成果具有较好的理论意义和实用价值，为后续研究工作(如动床阻力、推移质运动、河流数学模拟及物理模拟等相关问题)的更有效解决，提供了可能。此外，鉴于近底流速的实验j啜测难度，采用二维数学模型对沙波表面流速场进行了计算，获得了沙波表面作用流速的分布规律，该分布与由待定函数法所获得的沙波表面作用流速分布规律是基本一致的，这进一步说明基于临界动量方程，寻求沙波尺度与水流强度之间理论关系是可行的。关键词：沙波运动，动床阻力，水下休止角，作用流速AbstractSandripplemovementisoneofthebasicforms

4、ofriver—beddeformation，andmanyresearchershavepaidmuchattentiontothisquestion．Foralongtime，researchershavestudiedthisquestionfromdifferentaspectsandhavegainedabundantresults．Butduetothecomplexcharacterofthequestion，itisdifficulttodepictitwithmathform．Sotheresearchonlybasedontest，andallequatio

5、nsofwaveheightbasedonthesetests．Basedonformerstudy，inthiSpapertheauthorobservedthefullprocessofform，forthexpandinganddyingoutofsandripplethroughtest．Inthepaper，itisthoughtthattheshapeofbedofriveralwaysrestrictsdischargetosomepoint，andthedischargeconditionalsorestrictsshapeofbedofriver．Sobase

6、doncriticalmouegtl姗ofequation，thispaperobtainedtherelationshipofthesizeofsandrippleandflowintensity，andgottheequationofunderwaterangleofrestfromphysicalaspect．Andalsointhispapertheeqaationofcrosscutformofupstreamofsandrippleandwavelengthofs．mdripplehasbeenproposed．Inthispaperalotofobservatio

7、ndatahasbeenusedtoverifythoseequations，andtheresultshasbeenanalyzed．Throughanalysisithasbeenshownthat：theequationcandepicttheformBtion，developinganddyingoutofsandripple，andalsotheequationhasthecharacterofsimplestructure，includingmanyfactors，etc．The