科普：什么是广义推移质输沙函数？

郭俊克

2024年11月29日

       河流里有两种泥沙运动。一种叫悬移质，顾名思义便知。另一种叫推移质，是指泥沙颗粒在河床附近，随水流连滚带爬，蹦蹦跳跳地向下游移动。

      根据爱因斯坦，推移质输沙率由水流强度确定。这个关系式叫推移质输沙函数（bed load function)。以前，这个函数有好多种表示方法。比如高强度输沙时，床面泥沙颗粒全都在运动，这时，推移质输沙函数用一个幂函数表示。低强度输沙时，只有部分床面泥沙颗粒在运动，推移质输沙函数用爱因斯坦的统计方法表示。当水流强度非常小时（层流），床面上只有个别泥沙颗粒偶尔动一下，这时还没有一个方法可用。广义推移质输沙函数(general bed load function)就是把这三种输沙情况用一个简单的方程统一在一起。关键是这个函数（或公式）与经典的水槽试验资料符合很好。

       值得指出的是，这个函数与泥沙起动剪切力既有关又无关。无关（数学），是说函数里不包含泥沙起动剪切力，就像爱因斯坦理论说的那样；有关（物理），是说泥沙颗粒必须要能跳起来（条件：升力大于水下重力），这就与起动剪切力有关了。因此，广义推移质输沙函数将传统的统计力学方法和确定性方法有机地融为一体了。