床面统计粗糙特性研究

床面粗糙特性是河流动力学中的重要研究内容，其量化方法一直是研究的难点。在顺直水槽中采用非均匀天然沙铺制初始床面，并逐渐增大流量粗化床面，基于激光扫描获得的床面数字高程资料，应用统计理论以及变异函数模型探讨不同粗化程度的床面表层粗糙特性。结果表明：采用非均匀沙人工铺制的床面高程频率分布呈现出近似正态分布，经历过不同水流强度依次累积冲刷后形成的稳定粗化床面高程频率分布都出现了轻微正偏态的趋势；高程标准差随水流强度增加严格增大的特点让它可以成为量化床面粗糙特性的可靠指标；水流塑造试验床面是各向异性的，随着流量的增大，床面粗化层破坏再粗化，床面高程二维变异函数的基台值越大；由于水流的作用，横向剖面平均变异函数的基台值与块金值略大于纵向剖面高程平均变异函数，径向剖面的基台值与块金值远小于横向与纵向剖面。研究加深了对床面粗糙特性的统计规律的探索，对于建立基于统计学的粗糙度定量表达方式具有一定的启示。