非均质泥流的输移特性.doc

非均质泥流的输移特性非均质泥流的输移特性2003年7月水利SHUIUXUEBAO第7期文章编号:(2003),费祥俊,刘青泉(,北京100044;,北京100084~中国科学院力学研究所,北京100084):非均质泥流是一种含有大量悬浮细颗粒的高浓度固液两相流体,,推导得出非均质泥流的不淤流速,临界坡降,,提出应用计算方法,:黄土丘陵沟壑区;非均质泥流;输移特性;不淤流速;临界坡降中圈分类号:TV144文献标识码:A在我国西北黄土丘陵沟壑区,由于地形陡峻,土壤结构散松,,,悬移成分多,容重高等特点,一旦成灾,不仅对所在沟道周边造成严重危害,如冲毁路桥,中断交通,淹埋村舍农田等,而且由于沟床冲刷下切和溯源向上侵蚀,造成黄土丘陵沟壑区地貌千沟万壑极为破碎,….,总量多达18万m3,其中10万m3停积了沟道下段,8万rn3停积在沟口铁路附近淤厚高达5,6m,漫溢宽度达100m,不仅在当时造成了十分严重的水土流失和经济损失,而且在泥流发生后第4天,源头沟谷发生一次土方量为5,6万rn3的坍塌,坍塌体冲出挤压停积在沟底尚未固结的泥流堆积体,,由于坡降变缓,粗颗粒分选沉降,可能进一步演变成以细颗粒为主的高含沙水流,致使河道淤积甚至于堵塞,对河道行洪能力和两岸居民经济生活造成严重但治理的关键在于,,,并确定其相关重要参数,如不淤流速,临界坡降,断面形态参数等,,本文以前人成果为基础,试图通过试验资料分析,理论推导及应用计算相结合的方法,对描述非均质泥流输移运动的不淤流速,临界坡降及沟道形态等重要的特征参数进行系统分析研究,所取得成果不仅有利于完善河流动力学学科内容,而且对治理黄土丘陵沟壑区泥流灾害,,主要悬移形式运动,其中细颗粒与水体一起构成了稳定的浆体,:-l8基金项目:国家自然科学基金项目(49831010)作者简介:舒安平(1965一),男,湖北鄂州人,高级工程师,博士,主要从事河流动力学,滑坡泥石流及水土保持.---——46---——…一一耵硼__匿舶疆啊阻r方面,泥流由于颗粒组成细,在高浓度输移时粘度高,,,对于层流流态只要克服阻力即可运动;对于紊流流态必须要有一定的流速来支持颗粒的悬移运动,因而其阻力与运动速度有关,,浓度大小,,崩塌等的重力侵蚀和沟床冲刷的水力侵蚀,其中细颗粒所占比例很大,而自然界中的高含沙水流往往是沟道泥流汇集到河道后才形成的,,土体极限浓度偏小,因而其容重一般在y=—=,,,泥流的形成区及流通区沟道比降一般分布在2%,10%之间,但也有少数泥流形成在坡比为50%,100%的陡坡坡面上,,由于受到沟道强烈的侵蚀作用,固体物质沿程加入,使得泥流流量和含沙量沿程增加,并在沟口达到最大,此时泥流容重可高达:,,输沙能力只取决于固体物质的补给条件,而与流量无关,这与高含沙水流输沙能力只取决于水流挟沙力(水流泥沙与边界条件的综合因子),,保持其固体