《河流动力学》
《河流动力学》课程教学大纲
《河流动力学》课程教学大纲英文名称：河流动力学（River Dynamics）课程编号：080820047总学时：32适用对象：水文与水资源工程专业本科第三年先修课程：水力学，自然地理学，水文测验学大纲主撰人：大纲审核人：一、课程性质、作用、教学目标1．本课程为水文与水资源工程专业的一门必修专业基础课。
2.目的是使该专业学生了解冲积河流在自然状态下以及受人工建筑物影响以后所发生变化的基本特性。
流域上产生的泥沙进入支流、干流河道后，对河道的水流运动、河道演变及沿河的工业、农业、生活取排水工程有重要影响。
领会学习处理复杂问题的思路及方法，能初步掌握河流泥沙运动的基本规律，分析水流泥沙运动与河道演变对环境的影响，在一定意义上，它也是一门专业课。
通过本课程的学习，让本专业的学生掌握泥沙运动的观测、采集、分析、计算方法，运用所学知识去分析工程中遇到的泥沙问题。
二、教学内容基本要求第一章绪论授课学时：2基本要求：了解河流动力学的研究对象、研究任务、研究方法。
介绍该学科的发展过程，学科的性质、地位、作用，介绍典型工程泥沙问题实例。
第二章河道水流授课学时：4基本要求：2-1 了解河道水流的基本特性：二相性、三维性、非恒定性、非均匀性。
2-2 了解紊动切力：紊动切力的概念、表达式及沿水深的分布规律。
2-3 了解明渠水流垂线流速分布：流速分布的层区，对数流速分布公式介绍。
2-4 掌握明渠水流阻力：阻力的表达形式及相关关系。
2-5 了解明渠水流能量的内在结构：单位水体提供能、消耗能和传递能之间的关系沿垂线分布，挟沙后的能量变化。
重点：水流基本特性和水流阻力难点：水流的能量结构第三章河流泥沙基本特性授课学时：8基本要求：3-1 掌握泥沙的物理特性：泥沙的粒径、沙样的级配曲线、泥沙的形状、容重；3-2了解细颗粒泥沙表面物理化学性质：双电层结构与结合水膜，絮凝与分散现象；3-3了解浑水的基本特性：浑水的含沙量、流型、粘滞性；3-4掌握泥沙的沉降速度：球体的沉降机理、泥沙的沉速公式及影响因素；3-5掌握河流泥沙的分类：按泥沙粒径大小、泥沙运动及造床作用分类；重点：泥沙的物理特性和泥沙的沉速难点：泥沙表面物理化学性质第四章推移质泥沙运动授课学时：4基本要求：4-1了解泥沙起动：起动的机理、泥沙起动的希尔兹关系、起动流速公式、起动的随机性、非均匀泥沙的起动；4-2了解推移质输沙率：均匀沙推移质输沙率公式、各类公式的基本思路、非均匀沙泥沙的处理。
《河流动力学》
《河流动⼒学》
《河流动⼒学》课程教学⼤纲
课程编号：030054 学分：2 总学时：34
⼤纲执笔⼈：刘曙光⼤纲审核⼈：匡翠萍
⼀、课程性质与⽬的
《河流动⼒学》是港⼝航道与海岸⼯程专业本科⽣的必选专业基础课程。
通过本课程的学习，使学⽣了解和掌握冲积河流在⾃然状态以下及受⼈⼯建筑物影响以后所发⽣的变化和发展规律，为学习港⼝及航道⼯程专业课打下基础。
⼆、课程基本要求
1、熟练掌握泥沙运动基本规律，包括泥沙特性、推移质运动悬移质运动和异重
流。
2、熟练掌握河床演变特性，包括局部河段的河床演变和潮汐河⼝的河床演变
3、熟练掌握河床演变及河床变形计算
三、课程基本内容
第⼀章、泥沙特性
第⼆章、推移质运动
第三章、悬移质运动
第四章、异重流
第五章、平原河流的河床演变
第六章、潮汐河⼝的⽔流泥沙特点及河床演变
第七章、河床演变分析与河床变形计算
四、实验或上机内容
⽆
五、前修课程要求
⽔⼒学、流体⼒学、⼟⼒学等
七、教材与主要参考书
1、《河流动⼒学》，王昌杰主编，⼈民交通出版社，2001
2、《河流动⼒学基础》，王兴奎等编著，⾼等教育出版社，2004，
3、《泥沙输运理论与实践》，杨志达著，中国⽔利⽔电出版社，2002
4、《泥沙运动⼒学》，钱宁、万兆惠著，科学出版社，1983
5、《河床演变学》，钱宁、张仁、周志德著，科学出版社，1987。
河流动力学
第一章泥沙特性1. 等容粒径D:就是体积与泥沙颗粒相等的球体的直径。
2. 泥沙粒径测量方法：测量法（D〉20mm ；筛析法（0.1mm 《D<20mjm显微镜法（D<0.1mm；沉降法。
3. 粒配曲线：通过颗粒分析（筛分、水析），求出沙洋中各粒径泥沙质量，算出小于各粒径泥沙质量，然后在半对数坐标上，将泥沙粒径D绘于横坐标（对数分格）上，小于该粒径泥沙在全部沙洋中所占百分比p绘于纵坐标轴上，绘出的D~p关系曲线，即为粒配曲线。
4. 影响泥沙孔隙率的因素：1 .粒径均匀泥沙孔隙率最大2.泥沙形状3.泥沙沉积方式5. 比表面积：颗粒表面积与其体积之比。
颗粒比表面积间接反映颗粒受到的物理化学作用与重力作用的相对大小。
6. 絮凝：当扩散层较薄，颗粒间距较小时，粒间力表现为净引力。
相邻的颗粒彼此相互吸引而聚合在一起的现象。
影响絮凝因素：粒径大小，电解质离子浓度、价位，矿物组成。
7. 双电层：细颗粒泥沙在含有电解质的水中，颗粒周围会形成双电层，细颗粒泥沙通常在含有电解质的水中会发生两种情况（均带负电）：一是电解质中离子吸附在泥沙颗粒表面；二是泥沙颗粒表面分子发生离解。
双电层分为吸附层（带正电荷，且排列紧密），扩散层（游离反电荷层）8. 几何特性（颗粒形状、大小、群体泥沙组合特性）；重力特性（泥沙颗粒容重、淤积泥沙干容重）；水力特性（泥沙颗粒沉降速度）9. 泥沙容重（或密度）：泥沙颗粒实有质量与实有体积之比，无因次数（有效容重系数）a=（r s-r）/r（容重关系式）=（p s-p）/p（密度关系式）10. 干重度：如取未经扰动的原装沙样，量出它的体积，然后在烘箱中内经100~105C的温度烘干后，其重量（或质量）与原状沙样整个体积之比，称为泥沙的干重度（或密度）。
11. 干容重影响因素：1泥沙粒径（粒径粗，干容重大，变化范围小）2泥沙淤积厚度（淤积厚度越深，干容重越大）3淤积历时。
12. 沉速：单颗粒泥沙在无限大静止清水水体中匀速下沉时的速度。
河流动力学第一章
5
4 大运河
《国语·越语上》说:“广运百里”。韦昭注:“东西 为广,南北为运”。即大运河是以人工开山凿渠， 连通天然水系修建的南北向的运输航道。
京杭大运河，比苏伊士运河长九倍,是世界上里 程最长、工程最大、最古老的运河之一。北起北京(涿 郡)，南到杭州（余杭），经北京、天津两市及河北、 山东、江苏、浙江四省，贯通海河、黄河、淮河、长 江、钱塘江五大水系,全长约1794km，开凿到现在已有 2500多年的历史。
河流动力学
主讲教师：孙雪岚
教材
书 名：河流动力学概论
（清华大学水利工程系列教材）
编 著：邵学军 王兴奎 出版社：清华大学出版社
主要研究内容和任务
河流动力学是研究河流泥沙运动及河床演变规律的 专门学科，研究对象是天然冲积河流。
研究内容:
泥沙运动学：泥沙在水流中的输运过程和挟沙水流的 运动规律;
河床演变学：在水流和泥沙运动的作用下冲积河流形 态的变化规律。
§1.2 著名水利工程
为了更好地利用水利资源，减少水旱灾害，远 古的人们就开始了兴修水利工程。
在水利建设历史的长河中，有很多成功的典范， 如都江堰、灵渠、郑国渠和大运河等；也有大量 失败的经验教训，如鲧的筑坝挡水失败、三门峡 水库运行初期的严重淤积等。本节对古代有重大 影响的水利工程做一简单介绍。
1 都江堰
阻水溢洪滚水坝，关键在“水浸松木千年 在”。秦人将松木纵横交错排叉式的夯实插放在 坝底，其四围再铺以用铸铁件铆住的巨型条石， 形成整体。2000多年来任凭洪水冲刷，大坝巍 然屹立。
4
灵渠一些地段滩陡、流急、水浅，航行困 难。为解决这个问题，古人在水流较急或渠 水较浅的地方，设立了陡门，把渠道划分成 若干段，装上闸门，打开两段之间的闸门， 两段的水位就能升、降到同一水平，便于船 只航行。灵渠最多时有陡门36座，因此又有 “陡河”之称。1986年11月，世界大坝委员 会的专家到灵渠考察，称赞“灵渠是世界古 代水利建筑的明珠，陡门是世界船闸之父。”
河流动力学
河流动力学河流动力学(riv e r d ynamic s)研究河流运动发展基本规律的一I丁学科。
水流使河床变化，河床影响水流结构，两者通过泥沙运动，相互作用，相互依存，相互制约，经常处于变化和发展的过程中。
河流动力学是从水流动力作用出发研究水流和河床泥沙之间的运动及相对平衡的规律，为整治河流提供理论依据。
研究内容包括河道水流结构，泥沙运动规律和河床演变规律等三部分。
水流平面图(river p1ane) 在平面上将河流分成若干流量相等的流束图形。
天然河流中的水流运动是三维问题，不易计算。
实际工程中采用一种近似的方法，假定同一垂线上的流向相同，流速等于瑟线平均流速，仅考虑纵向水流沿纵横两方向的变化，忽ßI各环流作用。
把三维空. 问问题近似地简化成二维平面问题。
水流平面图是将整个水流用合适的流线分成许多流束，使各流束通过的流量相等，各流束宽度、深度和平均流速则不相同。
同时划分出若干与流线正交的横断面线，将河流构成平面上的矩形流网。
通过水流平面图可了解垂线平均流速沿流程和沿断面'f~ 分布及流向的变化。
河床横断面(cross sec t ion ofcha丑丑e1) 垂直于水流方向的河床，3d 面。
水流方向是指水流动力轴线的方向，当洪水、中水、枯水流的动力轴线不一致时，选取河床横断面的方向也有所不同，应根据需要选定。
若研究防洪问题，应取与洪水的动力轴线垂直的断面为河床横断面，又称"大断面"。
若以航道整治为目的，取与枯水的动力轴线垂直的断而为河床横断面，主要研究枯水河床的边滩、浅滩、深槽等变化。
山区河流的横断面，因受河流下切作用，汩谷往往发育为"V" 形或"U" 形。
平原河流是从冲积层上流过，所经之处地势平坦，河谷宽阔，河床横断面呈抛物线形、不对称的三角形或复式"W" 形。
河床纵剖面(longitudin a l profileof channe1) 沿河流动力轴线所切取的河床剖面。
河流动力学
下风化、破碎形成的。在上述作用下从流域 内地表进入水系（或大气层），在水力（风 力）作用下经历搬运、沉积后在新的地点成 岩，往复循环。
§ 1-2 研究对象
泥沙运动是地球上物质圈（水圈、大气 圈、岩石圈、生物圈）演化过程的重要环节。
侵蚀特点
范围
水力侵蚀→流水侵蚀和重 力侵蚀（崩塌、滑坡）
重力侵蚀
片蚀、沟蚀、崩岗侵蚀
黄土丘陵区： 渭河南北、三门峡
长江流域及以南地区： 广东、福建、四川等
湖北、广西、浙江、 安徽等省区
坡面剥蚀—片蚀 主要与人类活动有关 顺坡耕作时侵蚀更严重 土地退化 生态环境的恶化
四川、湖南、贵州等 云南、金沙江支流 三峡库区、贵州 （半）干旱、半湿润 洞庭湖、黄河三角洲
§1-1 基本概述
三、系统
地表上各种各样的物质运动可以区分成
不同的自然系统来分别进行研究，称为“地 质系统”。如：火山熔岩流动形成的岩浆流、 天然河流都可以看作是一个自然系统。
在某个自然系统中存在能量和物质的运
动、转换，称为动态系统。
§1-1 基本概述
系统的边界既可以用天然边界（流域的 分水岭、河流的河床、水面），也可以根据 研究目的人为划分。划定边界后，边界之外 的所有内容（物质、能量）都是外部环境， 而非系统的组成部分。
简介
一、概述 二、泥沙颗粒基本特性 三、床面形态与水流阻力 四、推移质（泥沙的起动与推移） 五、悬移质（水流挟沙力） 六、河道演变（基本原理） 七、河型
第一章 河流动力学概述
最早的人类是沿河流和河谷发展的。 （如尼罗河、黄河、印度河流域文明）从大 禹治水疏导百川、治理江河至举世瞩目的三 峡工程，都利用了河流动力学的基本原理。 河流动力学的研究与发展是人类为谋求生存 而对河流进行治理和利用的，它们之间有着 必然联系。
《河流动力学》课件
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地形特征对河流的影响
地形特征决定了河流的基本特点，如流向、流速、泥沙运动等，也影响了河流的开发和治理方式。
包括径流量、流量、水位等，受到气候、地形等因素的影响。
河流水量
包括水的清澈度、污染状况等，与人类的生产和生活密切相关。
水质状况
河流水量和水质状况对人类的生产和生活具有重要影响，如灌溉、航运、发电等。
河流的演变与变化
河谷的形成与演化
河谷的形成是由于水流侵蚀和沉积作用的结果，随着时间的推移，河谷的形态和规模会发生变化。
河流的裁弯取直
在长期的演变过程中，河流会不断裁弯取直，改变河道形态，以保持稳定的流向。
河流的发育阶段
从源头开始，经历上游、中游、下游等不同阶段，每个阶段都有不同的地貌特征和演变特点。
特点
A
B
C
D
河流是地球生态系统的重要组成部分，河流动力学的研究有助于了解和保护地球生态系统。
河流是人类生产生活的重要资源，河流动力学的研究有助于合理利用和保护水资源。
河流是自然灾害的重要来源之一，河流动力学的研究有助于预测和防范自然灾害。
02
CHAPTER
河流的分类与特征
河流的分类标准
按河流的流域面积、河流水量、河流流向、流域地形等标准进行分类。
水文循环是影响河流变化的重要因素，降雨、蒸发、径流等环节都会对河流产生影响。
水文循环
气候变化
地质构造
气候变化如气温、降水等的变化会影响水文循环，进而影响河流的演变。
河流动力学
河流的基本功能(1)输运功能(将流域降水形成的径流和坡面系统侵蚀产生的泥沙向海洋排泄,同时维持河道的正常演变)(2)水源功能(地表水源和地下水补给源)(3)汇水功能(保证自净能力的前提下承纳工农业和城镇生活污水)(4)栖息地功能(陆生及水生生物)(5)天然屏障功能(如塔里木河阻止塔克拉玛干沙漠向北移动)本课程特点1、以泥沙起动、推移质运动和悬移质运动的运动规律的分析理解作为重点。
2、弄清其物理概念，分析影响因素。
本课程中的众多经验和半经验公式，不必背诵，在了解公式推导过程后，注意力放在弄清其物理概念，分析影响因素，注意其建立条件和适用范围等方面。
恒定流：流场中液体质点通过空间点时所有的运动要素都不随时间而变化的流动称为恒定流非恒定流：均匀流：涉及运动的各物理量沿流程不变的水流为均匀流。
非均匀流：液流的两种流态层流:质点不混掺。
紊流:质点混掺,河道水流的不恒定性：河道水流的不恒定性主要表现在两个方面：一是来水来沙情况随时空的变化，这与水力学相同；二是由于河床经常处于演变之中，因此河道水流的边界也随时空文化河道水流一般特性：二相，三维，非均匀，非恒定的紊流。
第一节风化过程风化作用:岩石和矿物在地表环境中，受物理，化学，生物作用发生体积变化和化学成分变化的过程。
流域地表的侵蚀影响因素气候土壤地形地貌人类活动1、侵蚀模数：每平方公里地面每年冲蚀若干吨泥沙来衡量，称为侵蚀模数，也称输沙量模数2、含沙量：每单位体积河水中的泥沙重量表示河流的含沙量。
单位：kg／m3等容粒径一、定义：体积与泥沙颗粒相等的球体的直径。
二、计算方法：体积法求粒径(理论上)重量法求粒径（适用于单颗粒砾石）筛分粒径：一、定义泥沙颗粒刚好通过正方形筛孔的边长。
（筛析法适用于称重不方便时）筛号与孔径之间关系见教材p24二、计算、沉降粒径：一、定义：泥沙在静水中等速下沉时的速度对应的粒径二计算方法：测量泥沙在静水中的沉降速度，按照粒径与沉速的关系式换算成的粒径(沉降法适用于粒径在0.1mm以下)中值粒径：在全部沙样中，大于和小于这个粒径的泥沙重量刚好相等。
河流泥沙动力学
4.1泥沙起动的物理机理（1.0学时）
4.2均匀沙的起动条件（1.0学时）
4.3非均匀沙的起动条件（0.5学时）
4.4斜坡上泥沙的起动流速（0.5学时）
4.5止动和扬动流速（1.0学时）
教学方法与 教学手段
教学方法：1.采用“以多媒体教学为主、板书为辅”的方式， 多种教学手段相互补充，使课堂教学与实验教学相结合。
二、课程知识、能力体系
《河流动力学》课程知识（能力）体系
序号
知识单元描述
知识点
对应能力
学时
要求
1
第一章
河流动力学基 本概念简介
河道水流的基本特 性；河道水流的水流 结构；河道水流的紊 动及阻力损失。
掌握河道水流 的基本特性
2
了解
2
第二章 泥沙的特性
河流泥沙来源；泥沙 的矿物特性与分类； 泥沙的几何特性与重 力特性。
4
掌握
5
第五章
沙坡运动及动 床阻力
沙坡形态和运动状 态、沙坡的发展过程 和形成机理；床面形 态的判别标准、沙坡 尺度及其运行速度； 动床阻力。
能熟练掌握沙 坡运动与动床 阻力
3
熟悉
6
第八章 推移质输沙率
推移质简介；均匀推 移质输沙率公式与非 均匀推移质输沙率公 式；估算推移质输沙 率的其他方法；用统 计理论处理推移质输 沙率问题的新进展。
课程简介
《河流动力学》课程是水利水电工程专业的一门专业教育课。是研究河 道在自然状态下以及受人工建筑物控制以后在水流与河床相互作用的过程中 运动发展的力学规律的一门课。本课程的知识点相对分散，公式较多，学生 反映不太好学，因此，在本课程教学中应该以泥沙运动作为主线，以泥沙起 动、推移质运动和悬移质运动的运动规律的分析理解作为重点，进而对理解 泥沙运动对水流阻力、水流运动加以理解掌握。河床演变应与水流泥沙运动 相联系。
河流动力学
河流动力学河流动力学是研究河流中水的运动规律和力学过程的学科。
河流是地球上最重要的水文系统之一，其水动力过程直接影响河流的形态演变、水质分布与传输、洪水灾害等一系列问题。
河流动力学的研究对于水资源的合理利用和河流生态环境的保护具有重要的意义。
河流动力学的研究对象是河流中的水流运动。
水流运动的基本特征是流速的变化和流向的变化。
河流中的水流运动是由各种力共同作用的结果。
其中，重力是主要的驱动力，它使得水从高处流向低处。
此外，摩擦力、浮力、惯性力等也参与了水流运动的过程。
河流中的水流运动是复杂而多变的，受到多种因素的影响。
首先，地形起伏是决定河流水流运动的关键因素之一。
地形起伏的不同会导致水流的变化，形成急流、激流、漩涡等不同的水流形态。
其次，河道断面形状和河床材料的不同也会对水流产生影响。
河道断面的变化会改变水流的流速和流向，而河床材料的不同也会影响水流的摩擦力和阻力。
再次，气候条件也是影响河流水流运动的重要因素。
气候条件的变化会导致水量的增减，从而影响水流的流速和流向。
河流动力学的研究方法主要包括实验研究和数值模拟两种。
实验研究是通过在实验室中模拟河流水流运动的过程，通过测量和观察来获取相关数据和现象。
实验研究的优点是可以对实验条件进行控制，可以获得较为准确的数据。
但是，实验研究也存在着实验条件的限制和实验结果的局限性。
数值模拟是通过建立数学模型来模拟河流水流运动的过程，通过计算机模拟来获取相关数据和现象。
数值模拟的优点是可以对不同条件进行模拟和预测，可以研究大尺度和长时间尺度的问题。
但是，数值模拟也存在着模型参数的选择和计算精度的限制。
河流动力学的研究成果在工程实践中得到了广泛的应用。
例如，河流动力学的研究可以为河流治理和水利工程的设计提供依据。
通过研究河流的水流运动规律，可以预测河流的演变趋势，为河道整治和防洪设计提供科学依据。
此外，河流动力学的研究还可以为河流生态环境的保护和修复提供理论支持。
河流动力学概论绪论
➢库区淤积、淹没，坝下冲刷等均需进行河流动力学研究
港口码头 航道工程 取水口 跨河桥梁 其它涉河工程
Hale Waihona Puke 第11页/共24页xe
综上，由于人们在利用河流兴建各种水利工程引 起了一系列问题，迫切需要对河流泥沙的运动规律及 与之相关的河床演变规律进行研究。
认识河流的自身的发展变化规律最终目的是利用 其为人类服务，或者引导其朝着有利于人类的方向 发展，或者最小限度地降低因改变河流自然进程所 带来的负面效应，这是河流动力学学科的根本所在。
平均不足 2年就有一次
河流泥沙动力学
第8页/共24页
8
有关的工程问题
2、水库泥沙淤积问题
水库蓄水同时拦蓄泥沙，减小库容，影响水库正常调度运用，降低
兴利效益；由于泥沙淤积，水库末端上延，库面不断扩大，使得上游河谷、 农田受到淹没和侵没的影响；泥沙随水流进入发电水轮机组，造成磨损， 影响发电机寿命。
黄河三门峡水库——
16世纪中叶中国的潘季驯提出“筑堤束水，以水攻沙”的治河 原则。
1786年法国的P.杜布阿研究了泥沙起动、沙波形成、断面稳 定、粗化作用和河流形态等问题。
1879年法国的P.迪布瓦创立推移质运动的拖曳力理论。 1895年英国R.肯尼迪提出冲积回流的“均衡”理论。 1931～1933年美国的M.P.奥布赖恩和苏联的B.M.马卡韦耶夫
分别将紊流的扩散理论引用到悬移质运动。 1938年ROUSE关于泥沙紊动扩散理论，标志了独立学科的问
世。 1942年美国的H.A.爱因斯坦建立推移质运动统计理论，以后
又与悬移质运动扩散理论结合形成了床沙质挟沙力计算方法。 20世纪40年代末至50年代初河流动力学逐渐发展成为一门独
立的学科。
(完整word版)河流动力学复习
第一章绪论1、河流动力学是什么样的学科？主要研究什么？答：河流动力学是研究河道水流、泥沙运动、河床演变规律及其应用的学科.主要研究内容包括:①水流结构:研究水流内部运动特征及运动要素的空间分布;②泥沙运动：研究泥沙冲刷、搬运和堆积的机理;③河床演变：研究河流的河床形态、演变规律以及人为干扰引起的再造床过程。
（由一条河流从表层到底部记忆,水流——泥沙——河床)2、河流动力学的鲜明特点：半经验半理论3、河流动力学的应用？答：①港口选址论证；②航道整治;③排除修建水利枢纽的不利影响第二章水流的紊动1、紊流的特性答：①即使在流量不变的情况下，流场中任意一点的流速和压力也随时间呈不规则的脉动；②紊流具有扩散性2、如何判断紊流的发生?答：通过雷诺数进行判断。
Re<2000左右，属层流；Re在10000~12000时，进入紊流范围3、紊流发生的分类答：①水流很快流过固体边界，边界是静止的，水流是运动的；②两种不同流速的液体相接触，在接触面上的流速梯度也产生漩涡；③水流绕过物体或物体在静水中运动时，在物体背面,水流发生分离而产生漩涡。
5、紊动切应力如何产生？主要内容？答6、流速分布公式实际应用注意问题？答：①天然河道Ks（明渠水流周界上的粗糙突起高度)难以直接测量.采用实测的方法来确定,即测出水槽的流速分布及u*值,再求出Ks；无法实测则查阅书册确定；②流速分布曲线原点对于不同床面不同第三章泥沙特性1、孔隙率?答：孔隙率是泥沙中孔隙的容积占沙样总容积的百分比 2、比表面积含义答：颗粒表面积与其体积之比 3、双电层现象?粘结水?粘滞水？答：水中(电解质中）离子吸附在泥沙表面和泥沙表面分子离解使泥沙颗粒表面带有负电荷，负电荷将吸引水中正电荷的离子形成吸附层。
吸附层的离子不足以平衡颗粒电荷，继续吸附异号电荷形成扩散层，这就是双电层现象。
粘结水：在泥沙颗粒表面负电荷的作用下，靠近颗粒表面，在吸附层范围内的水分子失去自由活动的能力，整齐、紧密排列，这部分被称为粘结水。
河流动力学重点
前言1•河流动力学就是以力学及统计等方法研究河流在水流、泥沙和河床边界三者共同作用下的变化规律的学科！主要内容包括泥沙运动和河床演变！2•河流动力学的研究方法有理论研究、试验研究、原型观测、数学模型。
第一章1.P16等容粒径公式。
2•粒径大小分类、漂石、卵石、砾石、沙砾、粉粒、黏粒，3•有效密度的表示方法（PS-P）/P4•从自然界取得的原状泥沙，经过100到105度的温度烘干后，其质量与原泥沙整体体积的比值称为泥沙的干密度。
相应重量的比值称为干容重。
5•泥沙干密度主要受泥沙粒径、淤积厚度、淤积历时等因素的影响，注意图p21, P22的图6•在静水中的泥沙，由于颗粒之间的摩擦作用，可以堆积成一定角度的稳定倾斜而不塌落，倾斜面与水平面的夹角称为泥沙的水下停止角！第二章1泥沙沉降速度是指单颗泥沙在足够大的静止请水中等速下沉时的速度，简称沉速。
由于泥沙颗粒越粗，沉速越大，因此又被称为水力粗度！2雷诺数小于0.5为停滞性状态，大于1000属于紊动状态，介于之间属于过渡状态。
3影响泥沙沉降速度因素有，颗粒形状，边壁条件，含沙浓度，紊动，絮凝等4泥沙颗粒越细。
其比表面积越大，当泥沙粒径小于0.01毫米，颗粒表面的物理化学作用可使颗粒之间产生微观结构，随着这种颗粒泥沙的增加，相邻的若干带有吸附水膜的细颗粒便彼此连接在一起形成絮团，这种现象称为絮凝现象。
第三章注意资料计算题游荡型河段演变规律：形态特性，平面形态看，河身比较顺直，往往宽窄相间，类视藕节状，河段内河床宽浅，洲摊密布，岔道交织。
水流特性：因河床宽浅，平均水深很小。
水文特性表现为暴涨暴落，年内流量变化大。
输沙特性：含沙量大，而且同流量下含沙量变化很大，流量与含沙量关系不明显。
同意流量, 因上站含沙量的不同，其输沙率相差很大，出现多来多排，少来少排现象。
演变规律：冲淤变化，汛期主槽冲刷，滩地淤积。
非汛期，主槽淤积，滩地坍塌。
从长时间看，表现为主槽淤积抬高，而滩地持续抬高。
河流动力学教学设计
河流动力学教学设计介绍河流动力学指的是涵盖了河流水力学和河流泥沙动力学两个方面的学科，包括河流水流的形态、运动和力学特性等方面的研究。
在地质科学、水利工程等领域中，河流动力学都有着广泛的应用。
因此，河流动力学的教学设计显得尤为重要，本文将针对河流动力学教学设计进行探讨。
教学设计目的本教学设计旨在帮助学生掌握河流动力学的基本概念及其实际应用，提高学生对河流水力学和河流泥沙动力学的理解和应用能力，同时培养学生对科学研究和实际工程设计的兴趣和热情，以此提高学生的综合素质。
教学设计内容课程内容概述本课程主要包括以下内容：•河流水力学概述•河床形态与河流流态•河流水动力学计算•河流泥沙运动与河流泥沙动力学计算•案例分析及实践课程教学方式本课程采用讲授、案例分析和实践相结合的教学方式。
其中讲授部分主要针对理论知识的讲解，案例分析和实践主要是让学生通过对真实案例的分析和实践来提高其动手能力和解决实际问题的能力。
课程教学目标和要求1.掌握基本的河流水力学和河流泥沙动力学理论知识2.能够通过计算和实验对河流的水流和泥沙流动进行分析和研究3.培养学生解决实际问题的能力和思维方式4.培养学生对科学研究和实际工程设计的兴趣和热情。
课程教学计划第一周•讲解河流水力学概述，并介绍河流水力学的基本参数和变量•讲解河流水动力学计算方法及其应用，引导学生进行数值计算实践第二周•讲解河床形态与河流流态的关系，以及其对水力条件的影响•讲解河流泥沙运动的基本原理和计算方法，同时引导学生进行相应的实验第三周•讲解河流泥沙动力学的基本理论，介绍计算方法及其应用•进行案例分析，引导学生分析实际工程中的河流泥沙运动问题第四周•进行本课程的实践环节，由学生分组进行小型河流水力模型实验•完成本课程的作业和小结，反思自己的不足并提出改进建议总结本教学设计主要针对河流动力学的教学内容和教学方法进行探讨和设计，旨在提高学生对河流动力学的理解和应用能力。
河流动力学期末考试复习-单选题
《河流动力学》期末考试复习-单选题第一章绪论1.河流的发展变化是（）与河床相互作用的结果。
［单选题］*A水流（正确答案）B泥沙C河床D河流2.（）是河流动力学研究的核心内容。
［单选题］*A水流紊动B河床演变C泥沙运动（正确答案）D在实际工程中的应用第二章水流的紊动3.紊流中各水层的（）不断进行交换产生了紊动应力。
［单选题］* A热量B质量C动量（正确答案）D含沙量4.在紊流中，总切应力应为：（）。
［单选题］*T —11 ——+ pU V加AduT —11 —BT - pl1f、工du duT= fi——' ——4r [dyjD（正确答案）5.爱因斯坦于1950年引入（），将不同壁面条件对数流速分布公式合成一个公式的形式。
［单选题］*A摩阻流速u*B校正参变数x（正确答案）C粘性底层厚度8第三章泥沙特性6.泥沙等容粒径的表达式（）。
［单选题］*A曲线aB曲线bC曲线cD曲线d（正确答案）A（正确答案）d = + c)Bd —\[abcC在+与D7.对于粘粒和粉粒，可采用的量测方法是（）。
［单选题］*A直接测量法B筛析法C水析法（正确答案）8.根据泥沙粒配曲线可以看出，沙洋组成最均匀的是（）。
［单选题］*第四章推移质运动图（9题-15题）9.如图所示，a表示（）。
［单选题］*A静止河床（正确答案）B层移区C床面层D悬移区10.如图所示，b表示（）。
［单选题］*A静止河床B层移区C床面层（正确答案）D悬移区11.如图所示，c表示（）。
［单选题］*A静止河床B层移区C床面层D悬移区（正确答案）12.如图所示，d表示（）。
［单选题］*A推移质B悬移质（正确答案）C床沙质D冲泻质13.如图所示，e和f表示（）。
［单选题］*A推移质和悬移质B床沙质和冲泻质C接触质和跃移质（正确答案）D层移质和河床质14.如图所示，g表示（）。
［单选题］*A推移质B悬移质C床沙质D床沙（正确答案）15.如图所示，h表示（）。
河流动力学知识点汇总
河流动力学是以力学、统计学等方法研究河流在水流、泥沙和河床边界三者共同作用下的变化规律的学科。
河流动力学的研究内容：泥沙运动和河床演变。
Chapter1河流：河槽与其流动的水流。
水系：河流干流和支流的总体。
流域：河流的集水区，由分水线包围所构成。
水系形态规律：二相、三维、不恒定、不均匀。
河道级别——越支越低。
分枝比：级别为x河道数目与比x高一级别x+1河道数目的比值。
（1）河道分枝比规律：在任何一个流域内，水系的平均分枝比接近与一个常数。
（2）河道数量规律：在任何一个流域内，随着河道级别的增加，河道数目不断减少，十分接近与一递减的几何数列。
（3）河道平均长度规律：在任何一个流域内，某一级河道的平均长度与其低一级河道的平均长度的比值为一常数，随着河道级别的增加，河道的平均长度倾向与一递增的几何数列。
（4）河道平均纵比降规律：在任何一个流域内，随着河道级别的增加，河道的平均纵比降倾向与一列递减的几何数列。
（5）河道面积规律：在任何一个流域内。
随着河道级别的增加，河道的平均流域面积倾向与一列递增的几何数列。
直接测量等容粒径：相同体积球体的直径。
d=(6V/π)1/3d=(abc)1/3泥沙的粒径测量筛析法水析沉降法泥沙粒径频直方图泥沙粒径分布的描述方法泥沙粒径累计频率分布曲线！！！！泥沙的水下休止角：静水中的泥沙在颗粒之间的摩擦作用下可以堆积成一定角度的稳定倾斜面而不塌落，该倾斜面与水平面的夹角为泥沙的水下休止角。
Chapter2泥沙沉降速度：单颗泥沙在足够大的静止清水中等速下沉时的速度。
也称水力粗度。
泥沙颗粒在静水中下沉时的运动状态与沙粒雷诺数有关。
W=−13.95νd影响泥沙沉速的因素：颗粒形状、边壁条件、含沙浓度、紊动、絮凝。
在具有一定泥沙组成的床面上，逐渐增加水流强度，直到使床面泥沙有静止转入运动，这种现象称为泥沙的起动。
起动流速和起动拖拽力。
泥沙颗粒由静止状态变为运动状态的临界水流条件称为泥沙的起动条件。
河流动力学
绪论基本内容：（1）河流动力学研究内容；（2）河流动力学研究方法；基本要求：（1）了解河流动力学的研究内容、学科发展简史、生产实践中的河流泥沙问题；（2）理解河流动力学的研究方法，了解河流动力学发展趋势。
一、河流动力学概念河流是水流与河床在地球物理诸自然因素及入类活动的影响下交互作用的产物。
河流有着自身的发展变化规律。
一方面，水流作用于河床，使河床发生变化，河道发生演变；另一方面，河床也作用于水流。
影响水流的特性。
二者构成一个矛盾的统一体，相互依存，相点影响，相互制约，永远处于变化和发展的过程中。
河流动力学——研究河道水流、泥沙运动和河床演变规律及其应用的学科。
即：关于河流运动发展的基本规律的系统知识。
二、研究意义及本课程作用人离不开水。
人类的许多活动都围绕着河流进行。
人们为利用水资源修建各种各样水利工程，如：桥梁、防洪堤，过江的隧道，航运码头、灌溉发电的综合水利枢纽、生产及生活用水排水等等。
这些活动或多或少地干涉了河流的自然进程，有些则极大地改变了河流的自然条件。
意义：如何认识河流的自身的发展变化规律并利用其为人类服务，或者引导其朝着有利于人类的方向发展，或者最小限度地降低因改变河流自然进程所带来的负面效应，这是河流动力学学科的根本所在。
本课程作用：防止洪水灾害需要构筑堤防、保护河岸和整治河道，为此必须了解河流的特性。
增加农业生产需要引水灌溉，防止引水口及灌溉渠道泥沙淤积是重要问题。
发展航运事业需要整治航道和修建港口，必须掌握浅滩及港区河道演变规律。
在河流上、中游兴建水库是水资源综合利用的有效方法。
但在水库修建后，改变了河流来水、来沙条件和边界条件，从而引起河床剧烈的冲淤变化，不仅影响水库寿命和枢纽的工作条件，而且对上、下游一定范围内的河段都将产生深刻影响。
预测和拟订减轻不利影响的措施是水库建设中的重大研究课题。
此外，城市取水和排水，铁路和公路建设，水资源保护等也都与河流动力学研究有关。
三、课程性质《河流动力学》是水文专业的技术基础课，也是该专业的研究方向之一。
第一章 河流动力学-绪论
三峡坝前淤积物的密实、沉陷现象
各种事实表明，在现代的工业化条件下： 1.人为活动把森林生态地区变成荒漠，人们也有能力把已经被毁坏的
森林生态在适宜的自然条件下重新恢复。但自然条件是个必要条件， 而不是充分条件；自然条件适宜时，森林生态也难以自动恢复。如果 没有适宜的自然条件，则人们更是难以在缺乏适宜条件的地区培育“ 人造森林生态”，就是说：能“还林”，不一定能“造林”。 2.森林覆盖面积重新恢复后，并不一定立即减少水土流失，区域森林
随计算机技术发展与提高，借助数学模型 研究大范围、长周期的河流影响和变化。如： 三峡水库修建后对上、下游及河口地区的影响。
概念性强 经验公式多 推导繁琐 统计图表较多
预习和复习 重视基本概念和基本原理 对于书中的公式不要求背，但应
弄清其物理意义和影响因素 注意公式的建立条件和适用范围
3.在高原山地修建道路工程、城镇化等活动能够大规模地直接产沙， 甚至抵消生态恢复措施的减沙效果。
我国的流域和河流泥沙问题无法在短期内解决;
从我国以往的大型工程经验来看, 冲积河流的泥沙 问题很可能成为那块“最短的木板”;
为了能够作出符合自然规律的正确工程决策，必须 详细地研究河流泥沙运动的规律。
水流结构：水流内部运动特征，运动要素的空间 分布
泥沙运动：冲刷，搬运和堆积
河床演变：河床形态，河床变形预测
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绪论
学习河流动力学的两点认识
天然河流总是处在不断变化和发展过程中
哲人说：一个人两次不能踏入同一条河流； 俗话说：三十河东，三十年河西(弯道、游荡型河道) ； 冲积河流弯道的发展规律。
资料。水利测量新技术：激光流速仪、超声波流速 仪的流场量测。 二、实体模型（20世纪初）
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《河流动力学》课程教学大纲
课程编号：030054 学分：2 总学时：34
大纲执笔人：刘曙光大纲审核人：匡翠萍
一、课程性质与目的
《河流动力学》是港口航道与海岸工程专业本科生的必选专业基础课程。
通过本课程的学习，使学生了解和掌握冲积河流在自然状态以下及受人工建筑物影响以后所发生的变化和发展规律，为学习港口及航道工程专业课打下基础。
二、课程基本要求
1、熟练掌握泥沙运动基本规律，包括泥沙特性、推移质运动悬移质运动和异重
流。
2、熟练掌握河床演变特性，包括局部河段的河床演变和潮汐河口的河床演变
3、熟练掌握河床演变及河床变形计算
三、课程基本内容
第一章、泥沙特性
第二章、推移质运动
第三章、悬移质运动
第四章、异重流
第五章、平原河流的河床演变
第六章、潮汐河口的水流泥沙特点及河床演变
第七章、河床演变分析与河床变形计算
四、实验或上机内容
无
五、前修课程要求
水力学、流体力学、土力学等
七、教材与主要参考书
1、《河流动力学》，王昌杰主编，人民交通出版社，2001
2、《河流动力学基础》，王兴奎等编著，高等教育出版社，2004，
3、《泥沙输运理论与实践》，杨志达著，中国水利水电出版社，2002
4、《泥沙运动力学》，钱宁、万兆惠著，科学出版社，1983
5、《河床演变学》，钱宁、张仁、周志德著，科学出版社，1987。