泥沙颗粒级配曲线的方程拟合及其应用

泥沙颗粒级配曲线的方程拟合及其应用 ( 河流泥沙大多由非均匀沙组成 。由于非均匀沙物理特性为渐变粒径 本文称之为级配曲线的主变化趋势线的渐变粒 ) 没有解析方法描述 ,因此涉及非均匀沙的泥沙输移问题仍不能 径 , 如图 1中 d= 0. 05 mm。 3 [ 1 - 2 ] 用解析方法解决 。无论是床沙还是悬沙 ,泥沙颗粒粗细混 ( ) 3 P 的计算 。P 为 d 在泥沙级配曲线上所对应的 P3 3 3 合的特性决定了沙样中泥沙颗粒的非均匀性 ,泥沙颗粒级配正 值 , 由图 1可知 , P= 89. 5 % 。 3 是表示这种泥沙粗细混合关系的直观形式 。笔者推荐了一个 ( ) ( )4 n的计算 。当取 P = P、d = d时 , 方程 1可以写为 3 3 泥沙颗粒级配曲线方程 ,该方程考虑了泥沙的非均匀性 。 m 1 n d - 3n= + 1 = 2 P 3 d 3 1 曲线方程拟合方法 等号两边取自然对数 ,即得到 : lnP 3 )( 1. 1 方程基本形式n = - 2 ln2 文献 [ 3 ]基于大量天然泥沙级配曲线分析 ,认为泥沙粒径 计算得到 :符合曲线方程 : ( ) ln 89. 5 / 100 m / n - n n = - = 0. 16 d 3ln2 ( )1 1 + P = d ( ) 将上述计算结果代入方程 1 ,即可得到泥沙级配曲线的( ) (式中 : d为泥沙粒径 , mm; P为小于某粒径 d 所占百分数 计拟合方程 : ) 算时取值用小数 , 以下同 ; m 为双对数坐标系中泥沙级配曲线 0. 954 1 / 0. 16 - 0. 16 0. 05 () ( )中间段变化斜率 ; n 为渐变系数 或称为拟合系数 。以下对照 P = 3 + 1 d () 图 1 数据来自文献 [ 4 ] ,具体介绍各参数的含义及取值方法 。 ( ) 图 2 为方程 3 对泥沙颗粒级配曲线的拟合结果 ,可见方 程与数据符合较好 。 图 2 方程拟合结果 图 1 双对数泥沙颗粒级配曲线 ( ) 1 m 的计算。泥沙级配曲线小粒径若干点的连线 ,往往 ( )1. 2 对方程 1 的分析(在双对数坐标系中近似可以看做一条直线 称为级配曲线的主 ( )方程 1实际上是两个同类方程拟合叠加的结果 ,其基本 ) 变化趋势线 ,如图 1 中粒径 0. 004 ,0. 031 mm 的 4 个点 。这 方程形式为 条线的斜率值用 m 表示 , 求得图 1中 m 值为 收稿日期 : 2009 203 209 ( ) ( ) log 64. 9 / 100 - log 9. 2 / 100 m = 0. 954 1 = 基金项目 :水利部公益性行业科研专项 ( 200801006 ) 。( ) ( )log 0. 031- log 0. 004 ( ) () 作者简介 :戴清 1964 —,男 ,湖北麻城人 ,高级工程师 教授级 ,主要从事河 ( ) 2 d的取值 。延长级配曲线的主变化趋势线 , 与 P = 3 流泥沙研究工作 。 E2m a il: da iq ing@ iwh r. com 100% 的横坐标交点对应的粒径 , 即 d= d, 文献 [ 3 ] 称之 3 100% 人 民黄 河 ?70?2009年 m ( )由式 10 可知 , m 值影响 d与 d的关系 。如图 4所示 , 对d cp 50 ( )P = 4 d 3 于 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 方程 , 随着 m 值增大 , 泥沙粒径均匀程度提高 , d与 dcp 50( ) 方程 4可称为泥沙级配曲线的标准方程 ,如引黄灌区渠 比值由大于 1逐渐减小 , 当 m = 1 时 , d = d ; m 值进一步增cp 50 道悬沙级配 ,有大量的沙样级配符合标准方程 ,研究发现沙卵 比值大 , d 与 d 比值继续减小 , 当 m 约为 2. 259时 , d 与 dcp 50 cp 50 石粗化层床沙级配也有符合标准方程 。标准方程曲线形式如 比值 约为 0. 942, 比值接近最小值 ; m 值再进一步增大 , d 与 dcp 50 () 图 3所示 以某灌区渠道悬沙为例 。当两个标准方程采取反 逐渐增加 , 最终趋于 d= d 。cp 50 比例指数形式叠加拟合 ,有如下形式 : m / n m / n - n 1 2 dd13 23 P = + ( )5 d d ( )方程 5称为泥沙级配曲线的叠加拟合方程。其中 : m 和 1 d是小粒径主变化趋势线的斜率和渐变粒径 ; m 和 d是级 13 2 23 配曲线大粒径若干点趋势线的斜率和渐变粒径 , 如图 1 粒径大 ( ) 于 0. 1 mm 的点 , m 值趋于 0, 即方程 5 的第 2项趋于 1。可见 2 ( ) ( ) 方程 1 是方程 5的特殊形式 。天然河流中较多的非均匀沙 图 4d/ d与 m 的关系 cp 50 ( ) 级配曲线往往与此关系相符。对照图 1和方程 3可知 , 粒径 d ( ) 对于叠加拟合方程 1 ,平均粒径与中值粒径的关系可以 为 0. 004 , 0. 031 mm的主变化趋势与粒径 d大于 0. 1 mm的变由以下方程式计算得到 ,按同样的转换方法 ,可得 : 化趋势 , 经过 n值叠加拟合 , 就形成了图 2 所示的泥沙级配曲 1 n ( ) 线的叠加拟合方程 3。 n m 2 - 1 )( d = d 11 1 50 - n- 1 p 按平均粒径定义 ,可得到 : 1 ddp n 1 1 ? nm 2 - 1 0 = dp ( )= dd12 1cp 1 50 - ?np- 1 0 dp ?0 由此可知 , d恒大于 d, 且只有当 m 趋于 ?时 , d趋于 cp 50 cp d。50 2. 3 与泥沙特征值关系的讨论 图 3 某引黄灌区渠道实测悬沙级配曲线 泥沙平均粒径是泥沙重要的特征值之一 。关于沙样的均 匀程度 ,学术界常用的有非均匀系数 : 2 方程的不同形式及特性分析 d 75φ ) ( =13 2. 1 标准方程具有的参数特性分析d 25 ( )方程 4可以转换成以 d为参数的形式 , 即渐变粒径 d ( )( ) 50 3 9 13,对于标准方程而言 ,把式 代入式 便可得到 : 1 ( ) 取 d。把 P = 0. 5和 d = d代入方程 4后 , 有 : 50 50 12m 0. 75 2m)( m φ 14 == 3 d50 0. 25 ( )= 0. 5 6 d 3 由此可见 ,非均匀系数表示沙样的非均匀程度 : 非均匀系( ) ( ) 4、式 6,可得到以 d为参数的标准方程 :由式 50 φ数等于 1 ,则沙样均匀 ; 愈大于 1 ,则愈不均匀 。而 m 值愈小 ,m d 沙样愈不均匀 ; m 愈大越均匀 。 ( )P = 0. 5 7 d50 2. 4 符合正态分布曲线的方程拟合( ) 同样对于方程 1 ,经过替换 ,可得到以 d为渐变粒径的 50符合正态分布的级配曲线 ,根据正态分布律 ,可以直接用 方程 :关系式求出沙样的平均粒径 、均方差等特征值 。但其方程为积 m / n - n 1 d( )分形式 ,在进一步运用上受到极大的限制 。用式 1 对符合正 50 n ( ) ( )P = 2 - 1 + 1 8 d 态分布的曲线进行拟合 ,数据来自文献 [ 5 ] ,得到的叠加拟合方 程为 2. 2 d与 d关系分析 cp 50 ( )对于标准方程而言 ,由方程 7 可知 : - 0. 473 9 3. 212 / 0. 473 9 1 0. 72 m( ) ( )P = + 1 15 d = d2 P ( )50 9 d 并代入平均粒径定义式 ,得到 :由图 5可见 , 除 P = 2% 、5 % 两细沙点偏离较大外 , 其他点1 均拟合较好 , P 为 25 % 、50 % 、75 % 3 个特征点粒径 d 分别为 d dp1 1 ?( )0. 75 mm、0. 20 mm、0. 16 mm ,拟合方程 15求得上述 3点粒径 1 m 0 2m m ( ) = ( )= d2P dp = dd10 cp 50 50 1 ) ( 值偏差范围为 - 0. 14% ,2. 22% 负值代表偏小 。非均匀系 ?+ 1 m0 dp ?0 () 数偏差为 0. 19 % 。下转第 91页 务能力 ,形成按章办事的习惯和良好的工作氛围 。吸引专业队伍等原则进行分标 。 3. 5 吸取各方先进理念和重要 经验 班主任工作经验交流宣传工作经验交流材料优秀班主任经验交流小学课改经验典型材料房地产总经理管理经验 ,促进和谐发展 2. 5 编制 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 、准确及风险均衡的招标文件 招标文件的好坏是招标能否取得成功的关键 ,也是招标项 , 项目业主建立了咨询机构 , 如 C IPM、作为国际招标工程 目实施管理的核心 。招标文件除了要严谨 、细致和全面之外 , CCP I和专家委员会等 ,为项目法人和中方建设者提供了沟通还要充分分析和评估风险 ,并在业主和承包商之间合理分配风 理念 、交流文化和借鉴经验的平台。在招标及项目管理的各个 险 ,既保持相对平衡 ,又使双方心中有数 。 阶段 ,项目法人充分发挥国外和国内咨询专家的作用 , 将他们 有益的建议直接融合到招标文件和项目管理中 。如对于保障 移民生活条件 、保护当地劳务利益 、工程施工安全管理以及对 3 招标工作经验和体会于施工环境和工程周边环境的恢复和保护等 ,都体现在招标文 件中 ,并得到全面落实 。 3. 1 强化四种意识 做好招标工作 ,重点是要强化四个方面的意识 : ?责任意 识 。项目法人代表国家负责工程的建设管理工作 ,其目标和责 【责任编辑吕艳梅 】任是在概算投资 、 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 工期内 ,按照质量要求完成工程建设 ,项 目法人的一切工作要围绕这一目标 ,同时更要强化参与各方的 责任意识。?质量和安全意识 。百年大计 ,质量为本 ,特别是 水利工程 ,质量和安全是工程的生命 。在项目管理的 3 个目标 () 上接第 70页 即进度 、投资和安全质量中 ,一切要以质量和安全为重 ,这一点 要在招标和项目管理中充分体现 。 ?诚信意识 。诚信意识不 仅是对投标人的要求 ,也是对招标人的要求 。诚信应贯穿在招 标 、评标和项目管理的全过程 ,这不但是选择优秀投标者的重 要条件 ,而且也是项目成功的重要基础 。 ?合作意识 。项目的 成功是参与各方共同的成功 ,而任何一方的失败都可能使整个 项目功亏一篑 。所以 ,实现项目的预定目标 ,关系到各方的共 同利益 ,也是参与各方不可推卸的责任 ,只有相互理解 、支持和 合作 ,才能最终实现项目目标 。 3. 2 抓住四个环节 在具体的招标工作中 ,要抓住重点环节 、关键部位 。具体 来说有四个关键环节 ,即编制招标文件 、资格审查 、现场踏勘以 及评标和 合同 劳动合同范本免费下载装修合同范本免费下载租赁合同免费下载房屋买卖合同下载劳务合同范本下载 谈判。具体说 ,在招标文件的编制上应密切结合 图 5 满足正态分布的级配曲线项目实际、全面吸收有益经验 ,使招标文件尽量全面 、细致 、严 谨和具有可操作性 ;设定合适的资格条件 ,保证可以吸引合适 参考文献 :数量的 、具有相应资格的投标者参加投标 ; 充分和全面的现场 踏勘 ,可以使投标者加深对项目和现场情况的了解 , 使投标更 Ch in C O , M e lville B W , R audk ivi A J. Stream bed A rmo ring [ J ]. Jou rna l of [ 1 ] 为合理 ,并有助于降低双方的风险 ; 评标和合同谈判作为签署 ( ) H yd rau lic Enginee ring, 1994, 120 8 : 899 - 918. 合同前的最后环节 , 其重要性不言而喻 。作为项目业主应全 胡健 ,戴清 ,袁玉平. 渭河下游河道泥沙分布特性研究 [ J ]. 人民黄河 , 2008 , [ 2 ] 面 、细致和深入地分析投标人的投标文件 ,尽量消除那些隐藏 ( ) 30 9 : 23 - 26. 或潜在的风险 。 P rabha ta K Swam ee, Chand ra Shekha r P O jha. B ed - load and Su sp ended - [ 3 ] load Tran spo rt of Nonun ifo rm Sed im en ts[ J ]. Jou rna l of H yd rau lic Enginee ring, 3. 3 发挥专家作用 ,三方共同参与( ) 1991 , 117 6 : 774 - 787. 评标专家的选择是招标能否成功的关键 ,建立符合要求的 曹东卫. 三次样条函数在水文泥沙颗粒分析中的应用 [ J ]. 水利水文自动 [ 4 ] ( ) 化 , 2008 1 : 40 - 42. 武汉水利电力学院河流泥沙工程学教研室. 河流泥沙工程学 [M ]. 北京 :水 [ 5 ] 利出版社 , 1981. 【责任编辑 栗 志 】