“径向粗化”机理解析

作者：王玉海; 陆培东; 喻国华; 刘家驹

来源：泥沙研究, 2006, (04): 68-72.

DOI：10.16239/j.cnki.0468-155x.2006.04.011

• 非均匀底沙
• 熵致相变
• 对称破坏
• 逆序级配
• 径向粗化 non-uniform bedload sediment
• entropic ordering
• symmetry breaking
• inverse grading
• downstream coarsening

不断增加的野外证据和室内水槽试验的结果表明:在一定的空间尺度内,非均匀底沙在向下游输运的过程中会出现“径向粗化”的现象,即颗粒级配沿径流方向增大的现象。本文基于热力学第二定律和泥沙运动力学的相关理论,探讨了形成这一特殊现象的内在机理。研究表明,“熵致相变”和“体积排斥效应”决定了具有混合粒径的颗粒系统在趋向平衡态的演化过程中,不同属性的颗粒会发生分异而相同属性的颗粒则会聚集在一起,特别是粗颗粒群体通常集中分布在系统的边缘处。但是这一过程的实现不仅需要外部对称破坏场如水流的剪切作用等来触发和强化,也需要通过“逆序级配”的运动途径来实现。而后者则是由以碰撞作用为主的颗粒运动中产生的法向离散力所决定...