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泥沙研究2025年第03期:有效悬浮功临界条件下异重流运动特征分析

来源:期刊VIP网 时间:


作者:李彬;高兴;鲁俊;白玉川;任晓光;

单位:黄河勘测规划设计研究院有限公司;水利部黄河流域水治理与水安全重点实验室(筹);天津大学水利工程智能建设与运维全国重点实验室;中水北方勘测设计研究有限责任公司;

摘要:水库异重流总是处于超饱和输沙状态,在有效悬浮功作用下异重流可实现长距离输移,但有效悬浮功临界条件下的异重流运动特性尚未揭示。以泥沙达到有效悬浮功临界条件下的异重流运动特性为研究对象,建立异重流积深方程,利用异重流自相似理论分析平衡状态下的异重流运动特征。研究结果表明:在临界自悬浮状态下,床沙挟带系数随着粒径增大、坡降减小及阻力增大而增大;平衡状态下Richardson数随着阻力增加、坡降减小而增加,清浑水掺混系数随着Richardson的增大而降低。利用有效悬浮功分析了小浪底水库异重流运动过程,即随着异重流向坝前运动,有效悬浮功逐渐减弱。多沙河流水库实现异重流高效排沙,应使有效悬浮功小于零,即构建适当的水库底坡并减小异重流粒径。研究成果可为多沙河流水库减淤与保持有效库容提供理论基础。

关键词:有效悬浮功;;异重流;;小浪底水库

基金资助:“十四五”国家重点研究计划课题(2023YFC3206703);; 国家自然科学基金项目(51979185,52109097);; 黄委优秀人才科技项目(HQK-202319);; 黄河勘测规划设计研究院有限公司自立科研项目(2025KY001)