深度水产水跃实验心得
水跃(Hydraulic jμmp)是流体力学的一个现象,常在像河或泄洪道的明渠中出现,当明渠中的水流由急流状态过渡到缓流状态时,会产生一种水面突然跃起的特殊水力现象,即在较短的渠段内水深从小于临界水深急剧地越到大于临界水深,这种特殊的局部水力现象叫做水跃。1828-1829年,裴朗格(Belanger)用了10年的时间成功推导出了水跃方程。他的实验反映了对于明渠急变流的水跃来讲,其中有较大的能量损失,并且没有一个独立的公式来确定水跃的能量损失,所以推导水跃方程需要应用恒定总量的动量方程来完成。棱柱状水平明渠的水跃方程(非棱柱状水平明渠的水跃方程原理相同,方法类似,所以不再做讨论):q2/gA1+A1hc1=q2/gA2+A2hc2Q—流量;g—重力加速度;hc1,hc2—水跃前、后断面形心距水面的距离;A1,A2—水跃前、后断面的面积。应用水跃方程可以计算:水跃共轭水深、水跃能量损失和水跃跃长等相关参数,这不仅在水力学中应用广泛,在沉积学中同样具有意义。在沉积学中,为了在实验室进行评估,Brennen等人将流体质量m和层流厚度h转换为无量纲的弗劳德数,使弗劳德数在实验条件下可测。而后,他们对水跃沉积过程进行了模拟:携带沉积物的高临界流体发生稳定水跃,流体随即跃起,在重新接触水面位置的前方堆积,随着沉积物的不断堆积,明渠底部逐渐升高,使得其所在位置的水位也随之升高。因此,导致跃起后携带沉积物的平板显示
流体在下落过程中提前接触水面,接触位置向物源方向发生了位移,沉积物沉积的位置也随之向源移动,由此产生了"后积"的现象。直到不断后积的沉积物逐渐沉积到水跃跃起的位置,水跃便不再发生。在陡坡上的高速沉积重力流在遇到一些阻碍(如遇破折带)时,便会形成水跃,其形成了一系列的沉积构造(逆行沙丘和冲沟等),笔者在野外露头和声波成像中也发现了这些沉积构造成出现的现象。通过对水跃现象和其所形成的特殊沉积构造的研究,不仅可以判断古水流的流体力学性质,而且能分析其水动力机制、沉积过程以及沉积物的分布等,对水动力沉积学的研究具有重要意义。抗震支架重量
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