含沙量很高的河流，在汛期常出現一種特殊的高濃度輸沙情況，一般當含沙量超過500公斤/米3后，泥沙的懸浮不再是分散的單個顆粒懸移，而是組成絮凝結構體，即轉化為流動的均質漿體，而進行群體運動。在黃河中游，特別是陜北地區的黃河干、支流，例如，皇甫川、窟野河、無定河等，其最大日平均含沙量分別可達1310公斤/米3、1240公斤/米3及902公斤/米3，這些河流汛期經常發生高含沙水流結構的群體運動。

　　高含沙水流的群體泥沙運動主要特點是：

　　1.運動模式

　　1）以細粉砂以下的細顆粒為主的高含沙水流，隨著含沙量的增大，泥沙顆粒之間很快形成結構，粘性急劇增加，顆粒在沉降過程中不因粒徑不同而發生分選，而是作為一個整體，以清渾水交界面的形式緩慢下沉，其沉降速度比單顆泥沙的沉速可以小數百倍至上千倍，整個水流呈均質漿液狀態。

　　2）以細沙以上粗顆粒為主的高含沙水流，泥沙的沉降速度雖因含沙量增大而減小，但減小的程度要比前一種情況為小，粗顆粒泥沙在沉降過程中存在分選，泥沙以推移、懸移的形式運動，隨著含沙量的增加，紊動強度不斷減弱，最后紊流轉化為層流，含沙量的垂線分布變得十分均勻。由于水流的粘滯系數有顯著的增加，流速轉而減低，均勻分布的泥沙，在層流中運動前進，即呈層移運動。

　　3）既有細顆粒物質作為骨架，又富含粗顆粒的高含沙水流，含沙量達一定程度后，細粒泥沙形成結構，和清水組成物質漿液，粗顆粒泥沙則在漿液中自由下沉，整個水流保持二相挾沙水流的特點，只不過組成液相的不是清水而是漿液。隨著含沙量的繼續增大，越來越多的粗顆粒參加絮凝，成為漿液的一部分，當含沙量超過某一臨界值時，整個水流轉化為均質漿液，物質組成越粗，臨界含沙量也越大。

　　2.懸移運動二相紊流型高含沙水流的泥沙運動一般仍以懸移為主，垂線含沙量分布與一般水流遵循同一規律，唯由于隨著含沙量的增加，沉降速度大大減小，故高含沙水流條件下含沙量垂線分布特別均勻，據觀測，含沙量大于900公斤/米以后，垂線含沙量基本是均勻分布的，這時的水流可能正自紊流向層流過渡。

　　紊流中，泥沙的懸浮是水流紊動交換的結果，此時，紊動水流需要支付一部分能量來支持泥沙的懸浮，在單位時間內由此所付出的能量稱為懸浮功。由于群體沉降速度因含沙量增大而減小，因而懸浮功并不總是隨著含沙量的增大而增大。超過一定的含沙量后，增加泥沙并不增添水流的負擔，這就是高含沙水流所以能高濃度輸沙的主要原因。

[1] [2] [3] 下一頁