对于大范围的水土流失与泥沙问题的研究，目前的进展主要有两个方面，一是利用遥感技术进行水土流失调查，二是长河道水沙输移数值模拟。如何在大范围内进行泥沙的产生与输移的多模型耦合全过程模拟，目前鲜有学者提出。“流域”一方面指研究的范围是全流域级的，另一方面指要研究的对象包括坡面、沟道及河道在内的流域总体，而不是仅偏重其中的一部分。......
2023-06-22
重新推导基于Einstein公式的泥沙输移模型
【摘要】：Einstein于1942年提出了输沙强度参数Φ 与水流参数Ψ 之间的经验关系，1950年又推导出了严格的数学表达式，Einstein公式在河流工程界得到了广泛的应用。在处理泥沙输移的复杂现象时，Einstein 进行了一些经验性的简化假定:推移质颗粒运动的单步步长为与粒径成正比的常数，不受水流条件的影响，对于圆形颗粒，单步步长为颗粒直径的100倍。本章遵循Einstein的基本思路，对颗粒沉降、起动概率和水流作用力等进行了重新推导，得出了修正的Einstein公式。
Einstein(1942，1950)于1942年提出了输沙强度参数Φ 与水流参数Ψ 之间的经验关系，1950年又推导出了严格的数学表达式，Einstein公式在河流工程界得到了广泛的应用。为了评估Einstein公式的可靠性，Vanoni(1975)采用实测资料进行计算比较后得出结论:Einstein公式在现有的公式中是最好的，在更好的公式提出以前，泥沙工程界的工程师将一直依赖它。Ettema和Mutel(2004)详细介绍了Einstein 推移质公式的发展过程，Einstein以力学方程描述冲积河流的复杂特性，在公式中引入了流体力学的紊流和边界层的概念及概率统计理论，此公式是河流工程学的里程碑。
在处理泥沙输移的复杂现象时，Einstein 进行了一些经验性的简化假定:
(1)推移质颗粒运动的单步步长为与粒径成正比的常数，不受水流条件的影响，对于圆形颗粒，单步步长为颗粒直径的100倍。
(2)水流从床面举离颗粒所需的特征时间正比于颗粒在静水中沉降一个颗粒直径长度的时间。
(3)无论水流速度的脉动是正还是负，上举力始终为正。
针对Einstein的这些简化假定，很多学者进行了补充和修正。本章遵循Einstein的基本思路，对颗粒沉降、起动概率和水流作用力等进行了重新推导，得出了修正的Einstein公式。在长江寸滩站和岷江支流的都江堰河段具有长期的推移质观测资料，这些成果可用于修正的Einstein 公式的验证。
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