懸移質

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更新時間: 2013-08-25

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懸移質是懸浮在水流中隨水流運動的泥沙顆粒。在運動過程中與推移質和床面泥沙之間經常發生交換。

懸移質 -懸移質

 

懸移質 -正文
  懸浮在水流中隨水流運動的泥沙顆粒。天然河流大都屬紊流,其中存在著許多尺度不等、具有不同運動速度和旋轉方向的渦體。從床面上掀起的泥沙顆粒進入主流區后,如果遇到向上的紊動渦體,就會被帶入更高層的水流中去,並隨水流一起運動,成為懸移質。懸移質在水流中的運動軌跡是很不規則的,沿水流方向的運動速度和水流速度大致相同。維持泥沙懸浮運動的能量主要來自水流紊動能。
  懸移質在運動過程中與推移質和床面泥沙(簡稱床沙)之間經常發生交換。其中較粗的顆粒在床沙中大量存在,有機會進行充分地交換,使其含量與水流挾沙能力相等,稱為床沙質;較細的顆粒在床沙中很少,當來量不足時不能從床面得到補充,其含量常小於水流挾沙能力,取決於流域來沙量,稱為沖瀉質。通常將床沙組成中5%~10%的細顆粒段泥沙視作沖瀉質。
  單位水體中所含懸移質的質量稱為含沙量(kg/m3)。平衡輸沙狀態下含沙量沿水深分佈可由懸移質運動理論計算。懸移質運動理論主要有兩種。
  ①擴散理論:20世紀30年代由美國的M.P.奧布賴恩和蘇聯В.Μ.馬卡韋耶夫分別提出。他們認為在紊動擴散作用下,泥沙從含沙量較高的流層(通常在河底附近)傳遞到含沙量較低的流層,泥沙擴散強度與含沙量梯度成正比。這種擴散作用平衡了受重力作用而下沉的泥沙,使含沙量維持恆定分佈,據此可得出含沙量沿水深分佈公式。
  ②重力理論:50年代由蘇聯的Μ.Α.韋利卡諾夫提出,認為挾沙水流在運動過程中所做的功,除了阻力功外,還有懸浮功。據此,也可導出含沙量沿水深分佈公式。對於重力理論目前有不同認識。
  單位時間內通過河流任意斷面的懸移質質量稱為懸移質輸沙率(kg/s)。平衡輸沙條件下懸移質中床沙質輸沙率可根據懸移質運動理論來推求。由於理論公式用到天然河流中時常有較大偏差,工程實踐中,多採用根據特定區域測量資料建立的經驗公式進行估算。
  參考書目
 武漢水利電力學院河流泥沙工程學教研室編著:《河流泥沙工程學》,新一版,上冊,水利電力出版社,北京,1983。

 

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