在进行沙卵石滩整治工程的河道冲刷计算时,由于沙卵石滩年内“洪淤枯冲”,河床冲淤交替发生,从而导致沙卵石滩河床床沙位置特性经常变化。河床冲淤交替过程中,床沙位置特性如何影响非均匀沙起动和推移质输沙率,是沙卵石河流工程中河道冲淤变形预测的关键技术问题之一。卵石滩床沙粗化对泥沙起动和推移质输沙能力影响较大,而各条河道的床沙粗化程度不尽相同,因而输沙能力相差也较大;即使同一河段的不同时期,河床粗化程度也不相同,输沙能力也不尽相同,这也是目前卵石起动、推移质输沙计算和实际情况差别较大的主要原因之一。本项研究从理论上论述了非均匀沙某级粒径的临界可动条件不仅与水流条件有关,也与泥沙级配组成有关,还与床沙位置、上游来沙条件有密切的关系。通过水槽试验和原型观测,获得了非均匀沙部分可动和全部可动条件下的暴露度和粒径关系,提出了反映床沙位置、粗化等影响的非均匀沙卵石起动的计算公式。 在床沙位置特性试验研究的基础上,引入非均匀沙暴露高度及其对跃移概率和交换时间等的影响,提出了非均匀沙卵石推移质输沙率公式。非均匀推移质输沙率计算公式反映出粗化细化对输沙能力影响很大;而各条河道的粗化程度不尽<WP=5>相同,因而输沙能力相差很大;即使同一河段的不同时期,粗化细化也不相同,输沙能力也不相同,实际计算中应特别注意。引入了床沙位置特征参数A。不同的A值,荫蔽参数不同,这正反应出不同河流卵石推移质输沙规律不尽相同的事实。现有卵石河道变态模型相似模拟设计方法难以实现起动切应力和起动流速同时相似,也难以满足动床阻力相似。通过对传统变态模型设计方法的缺陷分析,本文提出了采用比降协调原则实现变态模型起动切应力、起动流速和动床阻力同时相似。开发了CRS-1卵石河流泥沙数值模型,经水槽试验、模型试验、野外实测资料验证,计算结果与实测值吻合良好。目前,推移质计算方法、计算公式应用于实际工程中还会遇到许多不太符合实际的情况,毕竟大多数公式、计算方法都是建立在室内水槽试验基础上;即使采用天然河道资料回归的计算方法、计算公式,其处理方法和理论基础仍然是以室内观测为基础。目前的室内推移质运动水槽试验观测和天然原型河道中推移质运动复杂水沙环境存在一些明显的差别,本文对沙卵石推移质运动规律研究存在的若干问题进行了初步探讨,对今后应研究的重点问题提出了建议。