×

河流中推移质颗粒跳跃的基于速度变化的公式。 (英语) Zbl 1460.86024号

摘要:推移质颗粒跃变被定义为颗粒从开始到停止的连续运动,是河流推移质泥沙运移最基本的过程之一。虽然最近已分别确定了短跳和长跳的两种传输机制,但仍缺乏一种理论来解释执行短跳的粒子的平均跳距-行程时间缩放,这主导了传输,并可能涵盖80%以上的总跳事件。在本文中,我们提出了一种基于速度变量的公式,其控制方程与剪切流中溶质输运的泰勒弥散方程本质上相同。关键参数,即扩散系数,可以通过跳跃距离和旅行时间来确定,这比粒子加速度更容易测量,也更准确。我们首次获得了对整个行程时间范围有效的平均跳距-行程时间关系的解析解,该解析解与实测数据吻合良好。关于旅行时间,我们根据不同的标度指数确定了三种不同的状态:分别是初始状态的(sim 1.5)和过渡状态的(5/3),过渡状态定义了短跳,泰勒色散状态定义了长跳。得到了相应的跳跃距离分布,并进行了实验验证。我们还表明,爱因斯坦提出的传统指数分布仅适用于长跳。通过比较模拟加速度和测量值,进一步验证了本公式。

理学硕士:

86A05型 水文学、水文学、海洋学
76T20型 悬架
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
全文: 内政部

参考文献:

[1] Ancey,C.2010《泥沙动力学随机建模:平面河床初始推移质输运条件的Exner方程》。《地球物理学杂志》。第115号决议,F00A11。
[2] Ancey,C.、Davison,A.、Bohm,T.、Jodeau,M.和Frey,P.2008年,浅水水流中粗颗粒沿陡坡向下的夹带和运动。《流体力学杂志》59583-114·Zbl 1159.76335号
[3] Ancey,C.&Heyman,J.2014推移质输移的微观结构方法:颗粒输移速率的平均行为和波动。《流体力学杂志》744129-168·Zbl 1416.76059号
[4] Aris,R.1956关于流经管道的流体中溶质的分散。程序。R.Soc.伦敦。A235,67-77。
[5] Ballio,F.、Radie,A.、Fathel,S.L.和Furbish,D.J.2019推移质颗粒运动的实验审查,以及相关频率分布的偏差修正。《地球物理学杂志》。第124116-136号决议。
[6] Bradley,D.N.2017直接观测导致异常超扩散的推移质示踪粒子的重尾储存时间。地球物理学。第44号决议,227-235。
[7] Bradley,D.N.&Tucker,G.E.2012使用无源无线电示踪仪测量山区河流中砾石的运移和扩散。地球表面处理。土地371034-1045。
[8] Campagnol,J.、Radie,A.、Ballio,F.和Nikora,V.2015弱推移质条件下的颗粒运动和扩散:解释卷吸和脱泥的不稳定效应。J.海德鲁。第53号决议,第633-648号。
[9] Charru,F.,Mouilleron,H.&Eiff,O.2004粘性流剪切床上颗粒的侵蚀和沉积。《流体力学杂志》519,55-80·兹比尔1060.76501
[10] Dimou,K.1989使用二维随机游动模型模拟河口混合。麻省理工学院。
[11] 爱因斯坦,H.1937推移质输移概率问题。《沉积》(1972年再版),第105-108页。水资源出版物。
[12] 爱因斯坦,H.A.1950《明渠水流泥沙输移的床面荷载函数》。美国农业部。
[13] Fan,N.,Singh,A.,Guala,M.,Foufoula-Georgiou,E.&Wu,B.2016探讨推移质输移的半机械幕式Langevin模型:正常和异常平流扩散机制的出现。水资源。第52号决议,2789-2801。
[14] Fan,N.,Zhong,D.,Wu,B.,Foufoula-Georgiou,E.&Guala,M.2014推移质颗粒运动的机械随机公式:从单个颗粒力到低输沙率下的Fokker-Planck方程。《地球物理学杂志》。第119464-482号决议。
[15] Fathel,S.L.、Furbish,D.J.和Schmeeckle,M.W.2015推移质输沙统计整体行为的实验证据。《地球物理学杂志》。第120号决议,2298-2317。
[16] Furbish,D.J.,Haff,P.K.,Roseberry,J.C.&Schmeeckle,M.W.2012a推移质泥沙通量的概率描述:1。理论。《地球物理学杂志》。第117号决议,F03031。
[17] Furbish,D.J.、Roseberry,J.C.和Schmeekle,M.W.2012b推移质泥沙通量的概率描述:3。颗粒速度分布和扩散通量。《地球物理学杂志》。第117号决议,F03033。
[18] Furbish,D.J.和Schmeeckle,M.W.2013A推移质颗粒速度指数分布的概率推导。水资源。1537-1551年第49号决议。
[19] Ganti,V.,Meerschaert,M.M.,Foufoula-Georgiou,E.,Viparelli,E.&Parker,G.2010河流中砾石示踪粒子的正常和异常扩散。《地球物理学杂志》。第115号决议,F00A12。
[20] Gonzalez,C.,Richter,D.H.,Bolster,D.,Bateman,S.,Calantoni,J.&Escuriaza,C.2017使用拉格朗日泥沙输移模型描述运动阈值附近的推移质间歇性。环境。流体力学17,111-137。
[21] Hassan,M.A.,Church,M.&Schick,A.P.1991砾石床溪流中粗颗粒的移动距离。水资源。第27号决议,503-511。
[22] Hassan,M.A.、Voepel,H.、Schumer,R.、Parker,G.和Fraccololo,L.2013粗河床沉积物的位移特征。《地球物理学杂志》。第118、155-165号决议。
[23] Hosseini-Sadabadi,S.A.、Radie,A.和Ballio,F.2019关于床上颗粒啤酒花文献数据分散的原因。水资源。1698-1706年第55号决议。
[24] Lajeunesse,E.、Devauchelle,O.和James,F.2018推移质示踪剂的平流和分散。地球表面动力学6,389-399。
[25] Lajeunesse,E.,Malverti,L.&Charru,F.2010颗粒尺度湍流中的推移质输运:实验和建模。《地球物理学杂志》。第115号决议,F04001。
[26] Li,A.,Aubeneau,A.F.,Bolster,D.,Tank,J.L.&Packman,A.I.2017湍流驱动的低流率流和反硝化模式的协同变化增强了达到规模的脱氮。水资源。第53号决议,6927-6944。
[27] Liu,M.,Pelosi,A.&Guala,M.2019低推移质输移条件下明渠水流中颗粒运动和静止状态的统计描述。《地球物理学杂志》。第124号决议,2666-2688。
[28] Martin,R.L.,Jerolmack,D.J.&Schumer,R.2012推移质输移中异常扩散的物理基础。《地球物理学杂志》。第117号决议,F01018。
[29] Paintal,A.1971A推移质输沙随机模型。J.海德鲁。第9号决议,527-554。
[30] Parker,G.,Paola,C.&Leclair,S.2000无活动层混合物的概率Exner沉积物连续性方程。J.海德鲁。工程126,818-826。
[31] Pelosi,A.,Schumer,R.,Parker,G.&Ferguson,R.2016河流中示踪卵石平流减速的原因:基于Exner的主方程的实施,以实现河流向同向流动和垂直扩散。《地球物理学杂志》。第121623-637号决议。
[32] Roseberry,J.C.,Schmeeckle,M.W.&Furbish,D.J.2012.推移质泥沙通量的概率描述:2。粒子活动和运动。《地球物理学杂志》。第117号决议,F03032。
[33] Schumer,R.、Meerschaert,M.M.和Baeumer,B.2009模拟地球表面输运的分数平流扩散方程。《地球物理学杂志》。第114号决议,F00A07。
[34] Seizilles,G.、Lajeunesse,E.、Devauchelle,O.和Bak,M.2014推移质运输中的跨流扩散。物理学。流体26013302。
[35] Taylor,G.1953溶解物质在缓慢流经管的溶剂中的分散。程序。R.Soc.伦敦。A219,186-203年。
[36] Wilson,G.W.2018波浪下砂示踪颗粒的异常扩散。《地球物理学杂志》。第123号决议,3055-3068。
[37] Wu,Z.&Chen,G.Q.2014直管流动溶剂中溶质浓度分布横向均匀性的探讨。《流体力学杂志》740196-213。
[38] Wu,Z.,Foufoula-Georgiou,E.,Parker,G.,Singh,A.,Fu,X.&Wang,G.2019a推移质示踪剂逐渐埋藏异常扩散的分析解决方案。《地球物理学杂志》。第124、21-37号决议。
[39] Wu,Z.,Furbish,D.&Foufoula-Georgiou,E.2020通过推移质颗粒运动的两区制形式推广跃点距离时间标度和颗粒速度分布。水资源。第56号决议,e2019WR025116。
[40] Wu,Z.,Singh,A.,Fu,X.&Wang,G.2019b通过颗粒埋藏和剥露对推移质示踪剂的瞬态异常扩散和平流减慢。水资源。第55号决议,7964-7982。
[41] Yager,E.、Kenworthy,M.和Monsalve,A.2015《河流内部:测量和理解推移质运移过程的实验室实验的基本进展》。地貌244,21-32。
[42] Zeng,L.&Chen,G.Q.2011湿地中污染物的生态退化和水力扩散。经济。2222293-300型。
此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配,可能包含数据转换错误。在某些情况下,zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献,而不要求完整或完全匹配。