【摘 要】
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流域的上游地区,在上临界佛汝德数的水力条件下,坡面流含沙量的变化范围非常大.在宽浅地表径流的试验研究中,泥沙按照逐步控制方式添加到地表径流中,并且通过测量来确定颗粒速度与含沙量之间的关系.本文将讨论这些研究的主要成果.资料清楚地显示出,在不同的水力条件下,存在最大的泥沙输移率;对泥沙颗粒运移的观测表明：泥沙输移方式是跳跃式的,在这些条件下,水流状态受控于包含了很大部分动能的滚动波;因此,滚动波是薄
【机 构】
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美国密西西比大学土木工程系 美国农业部农业研究中心泥沙实验室
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流域的上游地区,在上临界佛汝德数的水力条件下,坡面流含沙量的变化范围非常大.在宽浅地表径流的试验研究中,泥沙按照逐步控制方式添加到地表径流中,并且通过测量来确定颗粒速度与含沙量之间的关系.本文将讨论这些研究的主要成果.资料清楚地显示出,在不同的水力条件下,存在最大的泥沙输移率;对泥沙颗粒运移的观测表明：泥沙输移方式是跳跃式的,在这些条件下,水流状态受控于包含了很大部分动能的滚动波;因此,滚动波是薄层流泥沙侵蚀及输移过程中的主要能量来源.当颗粒增加率大于输移能力时,泥沙运动的初始跳跃方式迅速转变为有组织的结构,例如条状结构.临界条件与滚动波的调整相关联,一般发生在滚动波的大多能量消耗于泥沙输移的时候,本研究描述了当泥沙供给超过临界值时,泥沙颗粒的发生、发育及形成过程.观测发现,尽管颗粒运移的能量来自于水流的水力作用,但颗粒间相互作用机制也具有非常重要的影响,河床的演变如同嵌入了颗粒运移的遗传因子DNA一样.为了解释水力条件与泥沙特征之间的相互关系,建立了基于宽浅水流的圣维南方程和干颗粒水流的2阶段水流模型(Prasad等,2000),该数学模型证实了转换阶段的临界条件,在该阶段,泥沙颗粒由稳定跳跃转换到到有结构的条状模式.
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