沙粒阻力

河床表面的泥沙顆粒對水流產生的摩擦阻力。

基本介紹

• 中文名：沙粒阻力
• 外文名：Grain  resistance
• 其他名稱：表面阻力

機理

河床上移動著的和沒有移動的沙粒都會對水流運動產生阻力。對於動床條件，沙粒的起動和躍移等都會消耗水流的能量。因此，一般說，動床沙粒阻力較定床不動的沙粒阻力大。這種阻力實際上是由沙粒組成的床面對水流的摩擦阻力，床面的粗糙高度可用粒徑表示，如果床面泥沙為大小不等的非均勻沙粒，則粗糙高度可用某一代表性粒徑來表示，其粗糙係數常按經驗關係決定。

計算

沖積河流中床面形態隨水流條件而變化，在形成沙波時，床面上的沙粒阻力變化情況還不清楚，通常以床面保持平整時的水流阻力來近似反映。床面形態發展過程中有兩個平整階段：第一平整階段是泥沙尚未起動，或者輸沙強度很小，動床阻力與定床阻力沒有顯著差別，可借用定床水流阻力公式；第二平整階段是沙壟已被沖失，逆行沙壟尚未形成，由於泥沙運動強度很大，會影響到水流結構，動床阻力與定床阻力套用不同，目前還沒有可靠的計算方法。

研究意義

沙粒阻力和沙波阻力共同構成河流的床面阻力。而在計算水位流量關係時，首先需要確定床面阻力、糙率的變化規律。對床面阻力的研究分析，對於防洪、航運、給水等部門都很重要。

相關研究

1）對於定床水流，J.尼古拉茲採用在管壁黏附均勻沙粒的方法進行了試驗。G.H.坎利根分析了H.E.巴贊的實測資料，建立了分別適用於光滑及粗糙床面情況下的水流阻力公式。H.A.愛因斯坦在此基礎上引入一個校正係數，得到了統一的阻力計算公式。

（2）工程實踐中遇到的大多是粗糙床面水流，這種情況下，曼寧-斯特里克勒阻力公式得到廣泛套用。