動床阻力

動床阻力是河床上的泥沙顆粒及泥沙運動形成的沙波對水流產生的阻力。動床阻力主要包括由河床表面泥沙顆粒所產生的表面阻力以及由沙波起伏不平而產生的沙波阻力，其大小對流速和輸沙率有直接影響。

基本介紹

• 中文名：動床阻力
• 外文名：Moving bed resistance
• 特點：對流速和輸沙率有直接影響
• 所屬學科：河工學

簡介

沖積河流河床上的沙波運動，必然會影響到床面形態，而床面形態的變化又必然會影響到河床阻力，這種可動床面形態形成的水流阻力稱為動床阻力。其突出特點是，水流強度決定床面形態，而床面形態反轉來又影響水流強度，兩者處於一個相互依存、相互制約的對立統一體中，而水流強度屬於主要的矛盾方面。這一點與定床阻力截然不同，定床的床面形態影響水流強度，但本身則基本上不受水流強度的影響，雖然兩者同處於一個對立統一體中，但床面形態應屬於主要的矛盾方面。

河道定床阻力主要由床面（河底）阻力和河岸阻力組成。動床阻力同樣也是由床面（河底）阻力和河岸阻力組成，它與定床阻力的差別主要在於床面（河底）阻力這部分。動床的床面（河底）阻力主要包括沙粒阻力和沙波阻力。

動床阻力計算中的問題

1、河床床面形態問題。由於動床阻力與床面沙波形態緊密相關，有些阻力計算方法對不同的床面形態分別採用不同的計算公式。因此在使用這些公式之前，首先必須根據水流泥沙運動條件區分河床的床面形態，床面形態劃分的方法很多，但還沒有一個得到公認的較為可靠的劃分方法。

2、是斷面形狀的影響問題。一般的天然河道其斷面形狀都是非線性的，斷面上的水深在各處不樣，且沿河寬沙波的形態與尺寸也不相同，而在建立動床阻カ公式時大多採用平均水深，因此有必要在動床阻力公式中引入斷面形狀校正係數。吳偉明“曾用天然河流資料建立了二維動床阻力的計算公式，此公式對研究天然河流有一定的作用，但未涉及具體的河流斷面形式。因此，如何將水槽與天然河流的阻力計算統一在一個公式中還有待進一步研究。

3、公式的結構問題。一個好的阻力公式，不僅要求其預測的精度較高，還要求其公式的結構基本正確。所謂公式結構正確是指某一水流泥沙因子在其它因子不變時，對動床阻力的影響與實測資料吻合。由於單因子影響的動床阻力資料太少，還無法進行，因對諸如水溫對動床阻力的影響等問題的研究還存在較大爭議。

4、公式的適用範圍問題。由於阻力公式大多是根據一定範圍的實測資料來率定的，因此在選用阻力公式時一定要注意各公式的適用範圍。絕大多數的阻力公式僅能用於低能態範圍，對高能態研究不多，對低能態與高能態過渡區適用的公式就更少。

泥沙運動理論研究展望

動床阻力問題是泥沙運動力學基礎理論研究的重要內容，其理論框架在50年代已基本形成，而且在70年代以前已經發展得比較成熟，截至2000年，除一些零星的重大成果外，並無突破性進展。

國內外學者提出的沖積河流阻力計算方法，各家理論及公式各有所長，泥沙研究已經發展到從百家爭鳴向成熟轉變的階段。利用大量的野外和實驗資料對各家理論和計算公式進行檢驗和對比，篩選和推薦適用範圍大，精度高，且結構合理的理論和公式，將推動泥沙理論在工程上的套用。如錢寧對推移質公式的比較，雖然其比較僅限於無沙波的平整床面情況，但其比較結果還是大大加深了對推移質理論的認識。同樣對於沖積河流阻力問題，也應通過分析評價各家理論，開發專用計算機軟體對各家公式進行驗證和對比，將使泥沙運動理論獲得質的提高。