沙波運動

沙波運動

沙波運動是推移質集體輸移的表現形式。沙波是在水流作用下形成的, 與水流強度息息相關。

基本介紹

  • 中文名:沙波運動
  • 外文名:sand wave motion
  • 表現:推移質集體輸移的表現形式
  • 形成原因:水流作用下形成的
沙波,簡介,影響因素,套用,研究意義,

沙波

從天然河道及實驗室的水槽中均可發現,當推移質泥沙運動到一定程度時,河床表面就會出現起伏不平但又比較規則的波狀起伏就叫沙波。

簡介

推移質泥沙顆粒在河床床面的群體運動形式。

影響因素

室內試驗和室外觀測均表明,隨著水流 強度的變化,沙波有其產生、發展和消失的過程。一般隨著水流強度的加強,河床有平整、沙紋、沙壟、動床平整、沙浪及急灘與深潭等幾個階段。見圖。
(1)沙紋(ripples)。沙紋具有三角形的縱剖面,長度一般不超過30~40 cm,高度不超過3~4 cm。見圖(b)。
(2)沙壟(dunes)。剖面形狀與沙紋類似,但尺寸較沙紋大。見圖(c)。
(3)過渡(transition)。隨著水流強度的增大,沙壟趨於衰微,波長逐漸加長,波高逐漸減小。見圖(d)。
(4)平整(flat bed)。床面恢復平整,但有較強的泥沙運動。見圖(e)。
沙波運動
沙波不同發展階段示意圖
(5)沙浪(antidunes)。隨著流速再次加大,接近或處於急流狀態時,床面再次產生起伏的沙浪。見圖(g)。
(6)急灘與深潭(chutes and pools)。流速再增加時,床面的起伏劇烈,急灘與深潭相間,急灘段水流屬急流,深潭段水流屬緩流,兩者間通過水躍過渡。見圖(h)。

套用

沙波形成後產生的形態阻力是沖積河流阻力的主要組成部分。隨著沙波的發展消長,沙波阻力也相應發生很大變化。根據水流及泥沙條件,可以預報床面出現的沙波形態及其阻力。也可以利用沙波的尺寸和運動速度來推算推移質輸沙率。其次,沙波運動與水流阻力和床面形態有密切的關係,正確預報沙波運動的發展階段、沙波形態及沙波阻力對於防洪、航運、給水等部門都很重要。

研究意義

沙波運動在研究河流運動方面有著重要而深刻的意義,因為沙波運動對河流所產生的影響是很直接很深刻的:
1. 沙波運動是推移質運動的主要方式。凡是推移質運動達到一定規模的地方必然會出現沙波。因此對於一個河段如果知道了其沙波運動的性質,規模和發展趨勢,則推移質運動的規律便隨之明確了。
2. 沙波的消長對河流阻力損失有很大的影響。觀測資料表明:沙波對糙率係數的影響遠較河床組成的粗細對糙率係數的影響大。
3. 沙波的消長對航道的水深有一定的影響。特別是較大的沙波經過淺灘灘脊時 ,便有可能為航行帶來一定的困難。

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