泥沙的起动和推移质输移都是泥沙运动力学中的基本问题,现有的成果往往局限于静水压力分布假定下,难以确定床面渗流、桥墩绕流等引起的非静水压力分布下颗粒的起动和推移机制。本研究围绕这两个基本问题,采用理论分析和室内试验相结合的方法进行了系统的研究,首先分析了现有泥沙起动和输移公式中隐含的静水压力分布假定,指出非静水压力项对泥沙的可动性影响显著,同时指出在床面渗流引起的非静水压力分布中可以忽略压强沿纵向和横向的梯度,从而简化非静水压力分布场中泥沙运动规律的研究,然后通过试验研究床面上引入渗流后床面切应力、颗粒临界起动条件、边坡上颗粒临界起动条件以及推移质输沙率的响应,主要成果和结论如下。(1)非静水压力分布使得泥沙运动规律不同于静水压力分布条件时,影响显著;(2)平整床面上渗流作用下床面切应力的变化存在拐点和临界点;(3)给出不同渗流雷诺数下希尔兹曲线;(4)推导了泥沙起动的临界切应力与边坡坡度和渗流水力梯度的关系;(5)提出推移质输沙率随渗流水力梯度变化的计算公式,入河渗流的引入使得推移质输沙率减小,出河渗流的引入使得推移质输沙率增大。
英文主题词non-hydrostatic pressure distribution; sediment; incipient motion; bed-load transport