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泥沙研究2025年第04期:基于分形理论的冰下非黏性泥沙起动流速研究

来源:期刊VIP网 时间:


作者:陈子健;罗红春;冀鸿兰;李志军;

单位:内蒙古农业大学水利与土木建筑工程学院;黄河流域内蒙古段水资源与水环境综合治理自治区协同创新中心;大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室;

摘要:冰盖的存在显著改变了河道水力条件,研究冰下泥沙起动流速对于理解冰期河流的河床冲淤机制至关重要。基于Einstein阻力划分原则和分形理论,建立了明渠与冰盖条件下泥沙起动流速的相互关系,并采用双幂律函数推导了冰下非黏性泥沙起动流速公式,通过野外原型试验,进一步探究了泥沙起动对河床冲淤变化的影响。研究结果表明,冰下河床区流速垂线分布具有分形特性,所得公式与试验数据拟合度高,平均相对误差为6.67%,对较粗颗粒的泥沙起动流速预测效果更佳,精度较马子普公式提高8%。此外,结合野外原型试验发现冰塞河段的泥沙更易起动,河床断面表现出“冰塞减小,河床淤积”的特点。

关键词:非黏性泥沙;;起动流速;;分形理论;;双幂律函数;;河床冲淤;;冰塞

基金资助:国家自然科学基金联合基金项目(U23A2012);国家自然科学基金项目(52379014);; 内蒙古自然科学基金青年基金项目(2023QN05026);; 内蒙古自治区教育厅一流学科科研专项项目(YLXKZX-NND-010)