不同河流平均水深及输沙资料收集

2023-06-22 理论教育版权反馈

【摘要】：例如南美洲Amazon河，其平均水深在12～68m 之间;美国Mississippi河，其平均水深在3～22m 之间;中国长江的中下游，其平均水深在5～25m 之间。在水深较小的天然河流中，这些差别也同样存在，例如美国Loup河中游，其水深在0.25～0.37m 之间 ;美国Missouri河的支流Niobrara 河，其水深在0.42～0.58m 之间。Posada收集整理了149组来自大河流的输沙资料，这些资料与早年Toffaleti的大河流资料，共同组成了400多组大河流的输沙资料。

由于水流输沙能力涉及的变量多，问题复杂，水流输沙能力的理论研究多是针对一些较为理想的情况，采用的理论假设和概化模型可能与实际相去较远。而经验研究方法通常是作者根据经验选择自己认为重要的参数，然后进行回归分析。因此，当一个公式应用于天然河流的输沙能力计算时，其适用性不仅与公式的理论基础和结构形式有关，还与建立公式所依据资料的可靠性和范围有关。

水流和泥沙要素的野外测验通常是比较困难的。不仅如此，水流的输沙过程是否处于平衡状态也很难判断。所以，精度高、项目全且处于平衡状态的野外实测输沙资料较少。为了弥补这一不足，实验室水槽试验便成为研究泥沙运动机理和建立水流输沙能力公式的主要手段之一。目前国际上常用的一些输沙能力公式，如Engelund-Hansen公式、Ackers-White公式和Yang公式等，均是根据水深很小的实验室水槽试验资料建立的。由于水槽试验的水深过浅(h＜0.5m)，由此得到的输沙能力公式往往只适合于小型河流的输沙能力计算。

水流输沙能力是水深、流速、比降和泥沙粒径等水流和泥沙参数的非线性函数，即使采用无量纲的水沙参数，也不能保证依据水槽试验资料建立的公式能够自动延伸到水深较大的天然河流(简称大河流)中去。但实际应用中，人们往往是把依据水槽试验资料建立的公式直接延伸到大河流，得到的输沙能力往往与实测资料相去甚远。这种不经任何检验或修正，将依据水槽试验资料建立的输沙能力公式(无论是经验公式还是理论公式)直接应用到天然河流(特别是大河流)的做法，是值得商榷的，这一点在以往的研究和实际应用中重视不够。

遍布世界各地的大河流，流量大、水深大、雷诺数也大，但比降却特别小，相应的弗劳德数也较小。例如南美洲Amazon河，其平均水深在12～68m 之间;美国Mississippi河，其平均水深在3～22m 之间(Posada，1995);中国长江的中下游，其平均水深在5～25m 之间。与这些大河流相比，实验室水槽试验的流量小，水深十分有限，多数小于0.3m，相应的雷诺数也小，但比降却很大，弗劳德数也较大。在水深较小的天然河流中，这些差别也同样存在，例如美国Loup河中游，其水深在0.25～0.37m 之间 (Colby&Hembree，1955);美国Missouri河的支流Niobrara 河，其水深在0.42～0.58m 之间(Hubbell& Matejka，1959)。不难看到，大河流与实验室水槽的水流条件是远不相似的，两者在水深、雷诺数、弗劳德数和水面比降上存在显著的差异，必然会影响水流的阻力特性、沙波移动和泥沙悬浮，进而影响泥沙的输移过程。

Posada和Nordin (1993)及Posada(1995)采用Colby (1964)方法和Engelund-Hansen (1967)公式，对水深较大的Amazon河、Orinoco河及Mississippi河的输沙能力进行了计算，两种方法得到的单宽输沙率均偏大，是实测值的2倍。这一结果揭示了现有输沙能力公式直接用于大河流时存在的问题。Posada(1995)收集整理了149组来自大河流的输沙资料，这些资料与早年Toffaleti(1968)的大河流资料，共同组成了400多组大河流的输沙资料。最近，Molinas和Wu (2001)利用这些大河流的输沙资料，探讨了水流输沙能力在大河流与水槽试验中的不同，并基于水流功率概念建立一个适合于大河流的输沙能力公式。

不同河流平均水深及输沙资料收集

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