推移質(zhì)運動統(tǒng)計理論

目錄
前言
第1章推移質(zhì)運動研究評述1
1.1泥沙起動1
1.1.1沙礫起動1
1.1.2細顆粒起動3
1.1.3非均勻沙起動13
1.1.4泥沙起動的隨機特性及統(tǒng)計規(guī)律23
1.1.5起動標(biāo)準(zhǔn)30
1.2單顆推移質(zhì)運動及統(tǒng)計規(guī)律33
1.2.1采用確定的力學(xué)方法研究單顆推移質(zhì)跳躍運動34
1.2.2單顆泥沙運動隨機分析與力學(xué)結(jié)合的研究40
1.2.3顆粒跳躍的試驗及半經(jīng)驗公式表達49
1.2.4對單顆泥沙滾動與跳躍運動的研究評論50
1.3推移質(zhì)輸沙率51
1.3.1用力學(xué)分析方法建立的推移質(zhì)輸沙率公式51
1.3.2對用水動力學(xué)方法按三種途徑研究推移質(zhì)的幾點討論56
1.3.3平均輸沙率模型53
1.3.4推移質(zhì)輸沙率隨機模型77
1.4本書的主要內(nèi)容及進展81
參考文獻98
第2章非均勻泥沙的起動規(guī)律104
2.1決定床面泥沙起動的隨機變量104
2.1.1泥沙級配104
2.1.2泥沙在床面位置及其分布105
2.1.3底部水流速度及其分布111
2.2床面泥沙黏著力與薄膜水附加下壓力113
2.2.1薄膜水附加下壓力的存在113
2.2.2黏著力116
2.2.3薄膜水附加下壓力122
2.3隨時起動流速123
2.4起動概率及起動流速分布126
2.4.1起動概率126
2.4.2起動流速的分布及數(shù)學(xué)期望129
2.5床面泥沙交換的統(tǒng)計規(guī)律及有關(guān)分布131
2.5.1床面多顆泥沙起動的統(tǒng)計規(guī)律131
2.5.2推移質(zhì)滾動時的壽命分布135
2.6推移質(zhì)低輸沙率140
2.6.1均勻沙推移質(zhì)低輸沙率141
2.6.2非均勻沙推移質(zhì)低輸沙率157
2.7泥沙起動標(biāo)準(zhǔn)152
2.7.1泥沙起動標(biāo)準(zhǔn)的選擇152
2.7.2水槽試驗標(biāo)準(zhǔn)154
2.7.3野外輸沙率測驗時標(biāo)準(zhǔn)155
2.7.4卵石和寬級配床沙起動標(biāo)準(zhǔn)與非均勻沙起動標(biāo)準(zhǔn)156
2.7.5對有關(guān)起動標(biāo)準(zhǔn)的討論158
2.8泥沙起動流速公式的資料驗證162
2.8.1均勻沙水槽大量試驗資料驗證162
2.8.2河道測量資料驗證168
2.8.3卵石形態(tài)及在床面暴露度對起動流速的影響172
2.8.4非均勻沙分組起動流速的驗證179
2.9非均勻沙綜合起動流速及對非均勻沙起動流速的討論181
2.9.1非均勻沙綜合起動流速181
2.9.2對非均勻沙分組起動流速公式的討論183
參考文獻188
第3章彎道邊坡上泥沙起動及成團成塊泥沙起動190
3.1彎道凹岸邊壁上的泥沙起動190
3.1.1已有研究概述190
3.1.2力的分析及起動流速公式推導(dǎo)191
3.1.3起動流速公式的概括性及合理性分析196
3.1.4彎道凹岸邊壁垂線起動流速確定和驗證199
3.2細顆粒泥沙成團起動及其起動流速201
3.2.1細顆粒成團起動的瞬時起動底速202
3.2.2多顆泥沙成團瞬時起動底速與單顆起動流速對比206
3.2.3片狀土塊起動時臨界水深及起動流速208
3.2.4片狀土塊起動時垂線平均流速與單顆的對比210
3.2.5成團起動流速的驗證211
3.3黃河“揭河底”沖刷的理論分析221
3.3.1揭底沖刷現(xiàn)象及已有研究評述222
3.3.2土塊瞬時起動底速224
3.3.3土塊起動與球狀物體起動流速的差別227
3.3.4土塊起動的時均速度228
3.3.5起動流速公式與實際資料對比及有關(guān)特性分析233
3.3.6土塊起動過程中的初始轉(zhuǎn)動方程236
3.3.7土塊初始轉(zhuǎn)動方程的分析及數(shù)字解244
3.3.8土塊的上浮運動253
3.3.9土塊露出水面、下沉及縱向運動261
3.3.10幾點認識266
參考文獻268
第4章單顆泥沙運動力學(xué)及統(tǒng)計規(guī)律270
4.1顆粒滾動力學(xué)及統(tǒng)計規(guī)律270
4.1.1顆粒在床面滾動的實際現(xiàn)象與概化圖形270
4.1.2顆粒滾動的前半步方程及其分析272
4.1.3顆粒滾動前半步方程的解280
4.1.4顆粒非接觸運動方程（后半步方程）及其解289
4.1.5顆粒單步滾動參數(shù)的無因次形式292
4.2單步滾動的聯(lián)結(jié)、具有初速的起滾及滾動的逸出295
4.2.1單步滾動聯(lián)結(jié)295
4.2.2具有初速的起滾300
4.2.3關(guān)于滾動逸出的問題303
4.3顆粒跳躍力學(xué)及統(tǒng)計規(guī)律303
4.3.1顆粒在床面的碰撞303
4.3.2單步跳躍運動方程及其解307
4.3.3顆粒單步跳躍運動參數(shù)的無因次形式317
4.4由靜動起跳條件和臨界起跳流速321
4.4.1由靜起跳321
4.4.2由滾起跳321
4.4.3由懸起跳324
4.4.4由跳起跳327
參考文獻329
第5章泥沙交換的統(tǒng)計規(guī)律及其應(yīng)用330
5.1泥沙交換的機理及概化圖形330
5.2轉(zhuǎn)移概率332
5.2.1基本轉(zhuǎn)移概率332
5.2.2四種狀態(tài)考慮初速時全部轉(zhuǎn)移概率與狀態(tài)概率338
5.2.3四種狀態(tài)不考慮初速的轉(zhuǎn)移概率342
5.2.4三種狀態(tài)不考慮初速(但是分清起懸與懸浮的差別)的轉(zhuǎn)移概率343
5.3運動顆粒與靜止顆粒的壽命分布345
5.4交換顆數(shù)的數(shù)學(xué)期望351
5.5交換強度353
5.6非均勻沙的交換強度357
5.7交換強度的應(yīng)用概況359
5.7.1懸移質(zhì)與床沙單獨交換時的不平衡輸沙359
5.7.2懸移質(zhì)與床沙單獨交換達到強平衡的挾沙能力361
5.7.3均勻沙跳躍運動輸沙能力363
5.7.4懸移質(zhì)與床沙和推移質(zhì)同時交換時的不平衡輸沙364
5.7.5懸移質(zhì)同時與床沙和推移質(zhì)交換及其與床沙單獨交換的不平衡輸沙對比368
5.7.6懸移質(zhì)與推移質(zhì)單獨交換時的輸沙能力及推懸比368
5.7.7懸移質(zhì)與床沙和推移質(zhì)同時交換時的輸沙能力369
5.7.8各種輸沙能力表達及大小對比371
5.7.9不平衡輸沙時河底邊界條件373
5.7.10床沙級配變化374
5.7.11在泥沙沖淤強度相似準(zhǔn)則方面的應(yīng)用375
5.7.12在水庫下游清水沖刷中交換強度的應(yīng)用376
參考文獻377
第6章推移質(zhì)輸沙率的隨機模型、分布及時均輸沙率379
6.1輸沙率的隨機模型分布及其驗證379
6.1.1輸沙率的隨機模型及其分布379
6.1.2輸沙率分布的驗證386
6.2均勻沙弱平衡時均輸沙能力387
6.2.1均勻沙四種狀態(tài)弱平衡輸沙能力387
6.2.2均勻沙三種狀態(tài)弱平衡時全沙輸沙能力391
6.3非均勻沙強平衡推移質(zhì)分組輸沙能力396
6.3.1非均勻沙強平衡推移質(zhì)輸沙能力396
6.3.2強平衡時推移質(zhì)輸沙能力疊加方法及參數(shù)確定397
6.3.3關(guān)于直接相加滾動與跳躍輸沙能力為推移質(zhì)的討論399
6.3.4強平衡分組輸沙能力的直觀導(dǎo)出401
6.4對以往由理論分析得到的有代表性推移質(zhì)輸沙能力公式的討論403
6.5非均勻沙總輸沙能力408
6.5.1非均勻沙輸沙率408
6.5.2推移質(zhì)輸沙能力公式驗證412
6.6推移質(zhì)不平衡輸沙423
6.6.1已有研究概述423
6.6.2推移質(zhì)與床沙和懸沙同時交換時不平衡輸沙方程及其解424
6.6.3推移質(zhì)與床沙及推移質(zhì)與懸移質(zhì)單獨交換時不平衡輸沙428
6.6.4推移質(zhì)平衡輸沙條件430
6.6.5推移質(zhì)不平衡輸沙的恢復(fù)速度432
參考文獻433
第7章推移質(zhì)擴散的隨機模型及統(tǒng)計規(guī)律435
7.1推移質(zhì)擴散的隨機模型已有研究435
7.2推移質(zhì)擴散的隨機模型440
7.3固定參數(shù)且忽略運動時間的沉積分布與輸移分布444
7.3.1點源的分布444
7.3.2線源及退化面源分布448
7.4變動參數(shù)忽略運動時間的情況451
7.5固定參數(shù)考慮運動時間的分布451
7.6分布參數(shù)λ及ν的確定454
參考文獻455
第8章推移質(zhì)各種參數(shù)的數(shù)字計算、驗證及特性分析457
8.1推移質(zhì)運動參數(shù)的數(shù)字計算457
8.1.1顆粒基本轉(zhuǎn)移概率的計算467
8.1.2顆粒均衡滾動有關(guān)參數(shù)的計算465
8.1.3顆粒均衡跳躍有關(guān)參數(shù)的計算466
8.1.4求參數(shù)的數(shù)學(xué)期望469
8.1.5非均勻沙總輸沙能力及級配483
8.2推移質(zhì)運動特性分析及有關(guān)參數(shù)驗證484
8.2.1基本轉(zhuǎn)移概率特性484
8.2.2狀態(tài)概率的特性487
8.2.3推移質(zhì)滾動參數(shù)的特性及機理分析488
8.2.4推移質(zhì)跳躍參數(shù)的特性及驗證492
8.2.5均勻沙推移質(zhì)輸沙能力驗證及特性分析497
8.2.6非均勻沙推移質(zhì)輸沙能力驗證與特性分析503
參考文獻517
第9章推移質(zhì)淤積與沖刷518
9.1推移質(zhì)淤積現(xiàn)象518
9.1.1推移質(zhì)進入水庫后迅速淤積的現(xiàn)象518
9.1.2推移質(zhì)淤積縱向形態(tài)521
9.1.3淤積過程中的分選523
9.1.4懸移質(zhì)向推移質(zhì)的轉(zhuǎn)化523
9.1.5推移質(zhì)淤積的橫向分布524
9.16淤積與沖刷的交錯性525
9.2推移質(zhì)單獨淤積的三角洲趨向性及形成分析525
9.2.1均勻沙輸沙率及級配525
9.2.2均勻沙準(zhǔn)平衡條件下推移質(zhì)淤積三角洲趨向性529
9.2.3均勻沙不平衡輸沙條件下推移質(zhì)淤積的三角洲趨向性533
9.2.4非均勻沙條件下推移質(zhì)淤積三角洲的趨向性535
9.2.5考慮淤積對水力因素影響后推移質(zhì)淤積三角洲的趨向性542
9.2.6推移質(zhì)淤積三角洲的確定544
9.3懸移質(zhì)淤積平衡后推移質(zhì)淤積縱剖面549
9.3.1粗顆粒泥沙起動流速公式簡化550
9.3.2滿足河相關(guān)系時起動平衡縱剖面556
9.3.3河寬沿程不變時起動平衡縱剖面559
9.3.4推移質(zhì)淤積數(shù)量及過程562
9.3.5壩前水位變化大時的淤積縱剖面562
9.4水庫推移質(zhì)與懸移質(zhì)交錯淤積的縱剖面566
9.4.1交錯淤積時推移質(zhì)縱剖面566
9.4.2推移質(zhì)淤積兩階段的疊加575
參考文獻578
第10章推移質(zhì)理論在工程泥沙中的應(yīng)用580
10.1推移質(zhì)脈動規(guī)律及其在水文測驗中的應(yīng)用580
10.1.1引言580
10.1.2推移質(zhì)輸沙率的數(shù)學(xué)期望及方差580
10.1.3均勻沙實測點輸沙率的誤差581
10.1.4非均勻床沙級配固定時測點輸沙率的誤差584
10.1.5非均勻床沙級配隨機變化時測點輸沙率的誤差586
10.1.6斷面輸沙率的誤差589
10.2卵石推移質(zhì)巖性及匯入百分數(shù)的調(diào)查估算590
10.2.1由巖性確定干支流卵石匯入百分數(shù)590
10.2.2利用巖性確定匯入百分數(shù)的實例592
10.3推移質(zhì)運動的水流分選輸沙能力公式概化及有關(guān)級配594
10.3.1水流對泥沙的分選595
10.3.2推移質(zhì)輸沙能力公式概化599
10.3.3推移質(zhì)級配與床沙級配的關(guān)系600
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