02 第2次课(第2章：泥沙的沉速)
泥沙沉降速度分析
泥沙沉降速度分析港航103 奚惠燕 201010413085 摘要: 在大量参考文献基础上, 对泥沙沉降速度及其影响因素进行了综述, 讨论了自由沉降和群体沉降速度的计算公式, 并将它们统一起来。
分析表明, 计算沉速的公式虽然不少, 但不是精度不够, 就是结构繁琐。
从实用观点来看, 张瑞瑾公式可以同时满足各流区的要求, 是表达泥沙沉速的可用公式。
为使沉降速度公式更加完善, 有关泥沙沉降速度的试验研究仍有待于进一步加强。
关键词: 泥沙；沉降速度；影响因素；计算公式1 单颗粒泥沙沉速泥沙颗粒在静水中下沉时, 它的运动状态与沙粒雷诺数Re=Wod/v 有关, 此处M为清水的运动粘度, d 及Wo 分别为单颗粒泥沙的粒径与沉速。
当沙粒雷诺数Re < 0.5时, 泥沙颗粒基本上沿铅垂线下沉, 附近的水几乎不发生紊乱现象, 这时的运动属于层流状态, 浑液面沉速符合均匀沉降的特点。
当沙粒雷诺数Re> 1000时, 泥沙颗粒脱离铅垂线以极大的紊动状态下沉, 附近的水产生强烈的绕动和涡动, 这时的运动属于紊流状态, 浑液面沉速符合压缩沉降的特点。
当沙粒雷诺数0.5< Re <1000 时,泥沙颗粒的下沉处于过渡状态, 浑液面沉速符合过渡沉降变化的特点。
表达单颗粒泥沙沉降速度的公式是张瑞瑾从过渡区的动力平衡方程式出发而导出的 :式中γs为泥沙容重, C为清水容重, c1 及c2 是按实测资料确定的无因次系数。
参照各家资料, 用C1 = 131 95, C2 = 1109 代入( 1)式可得经实测资料的验证表明, 式( 2) 可以同时满足层流区、紊流区及过渡区的要求。
也就是说, 式( 2) 是表达泥沙沉降速度的通用公式。
这是因为: 由层流状态到紊流状态的过渡不是突然完成, 而是逐渐完成的。
由式( 2) 可以看出: 如温度不变, 当粒径增大时, 属于滞性阻力作用的影响会逐渐减小, 并当粒径d 趋于临界值后, 滞性因素的作用可以忽略不计, 这时只有紊动阻力的因素起着决定作用。
海底两万里第二部分第二章批注
海底两万里第二部分第二章批注在这个章节中，作者通过对海底世界的细致描绘，向我们展现了一个充满神秘与奇妙的海洋世界。
在这里，珊瑚、海草、鱼类等生物构成了独特的生态系统，同时也存在着一些令人惊异的现象和未解之谜。
通过对这一章节的批注，我们可以更深入地理解作者的思想和创作意图，同时也可以启发我们对海洋生态和人类与海洋的关系进行思考。
首先，我们需要关注的是这一章节中对海底生态系统的描绘。
作者通过对各种生物的细致描绘，让我们感受到了海洋生物的多样性和独特性。
珊瑚、海草、鱼类等生物的生存环境、习性、繁殖方式等细节都被生动地呈现出来。
这种细致的描绘不仅增加了故事的趣味性，也让我们对海洋生态有了更深入的了解。
其次，我们需要关注的是这一章节中所蕴含的科学精神。
作者通过细致的观察和丰富的知识，为我们揭示了海洋世界的奥秘。
这些奥秘不仅包括生物学的知识，还包括地质学、气象学等方面的知识。
这种科学精神的体现不仅增加了故事的深度，也让我们对科学产生了更浓厚的兴趣。
此外，我们还可以从这一章节中看到人类与海洋的关系。
在海洋世界中，人类不再是主导者，而是成为了其中的一员。
这种转变让我们思考人类在海洋生态系统中的地位和作用。
我们需要尊重自然、保护环境，与海洋生物和谐共处。
同时，我们也需要加强对海洋生态系统的研究，了解其变化规律，为保护海洋生态作出贡献。
最后，我们需要关注的是这一章节中所蕴含的人文精神。
作者通过描绘海底世界，表达了对未知领域的探索和追求。
这种追求不仅体现在对海洋生物和生态系统的研究上，也体现在对人类未来的思考上。
我们需要勇敢地面对未知，不断探索和创新，为人类的未来发展贡献力量。
总之，通过对《海底两万里》第二部分第二章的批注，我们可以更深入地理解作者的思想和创作意图，同时也可以启发我们对海洋生态和人类与海洋的关系进行思考。
在这个过程中，我们需要关注细节、尊重科学、思考人类与自然的关系、追求人文精神等方面。
只有这样，我们才能更好地保护海洋生态，实现人类与海洋的和谐共处。
泥沙沉速实验报告
泥沙沉速实验报告引言沉积是河流、湖泊、海洋等自然水体中的重要过程之一。
沉积速度的测定对于研究水体的流动特性和沉降物的运移有着重要的意义。
本次实验旨在通过观察不同颗粒物在水体中的沉降速度，探究泥沙的沉降特性。
材料与方法材料本实验所用材料如下：- 透明的水槽- 不同粒径的泥沙样品- 显微镜- 计时器方法1. 将透明的水槽放置在水平台上，保持稳定。
2. 将待测的泥沙样品分别加入水槽中，使其悬浮于水体中。
3. 使用计时器记录每个样品开始沉降的时间，并持续观察其沉降过程。
4. 当泥沙样品完全沉降至底部，停止计时。
结果与讨论本次实验我们选取了不同颗粒粒径的泥沙样品进行测试，观察了它们的沉降速度。
以下是不同颗粒粒径泥沙样品的实验结果：泥沙粒径（mm）沉降时间（s）0.1 350.3 420.5 550.7 681.0 84根据实验结果，我们可以得出以下结论：1. 泥沙的沉降速度与颗粒粒径成反比。
粒径越小的泥沙沉降速度越快。
2. 泥沙的沉降速度受到水中颗粒浓度的影响。
当水中颗粒浓度增加时，泥沙的沉降速度会减慢。
3. 泥沙的沉降速度还与水的黏度有关。
黏度越大，泥沙的沉降速度越慢。
实验过程中，我们还观察到了泥沙样品的沉降过程。
随着时间的推移，泥沙样品逐渐从悬浮状态转为沉降状态，最终沉降到水槽的底部。
在观察过程中，我们使用了显微镜来观察微观颗粒的行为。
结论本次实验通过观察不同粒径泥沙样品的沉降过程，得出了泥沙粒径与沉降速度、水质浓度和水的黏度的关系。
这对于进一步研究河流、湖泊、海洋等自然水体中的沉积特性具有重要意义。
同时，我们也意识到在实际应用中，应根据具体情况选择合适的泥沙样品进行实验，以获得更准确的结果。
参考文献（请参考相关文献格式，将实验所涉及的文献列出）。
第2章_泥沙的一般特性
• （2）化学风化——次生矿物 如：次生二氧化硅，蒙脱石，高岭土等
§2-2 泥沙的矿物组成
二、矿物的物理特性
• （1） 比重 ——矿物容重与水容重之比。 泥沙的比重一般都在2.60~2.70之间，通常取用
2.65 • （2） 硬度
——硬度是表示矿物抵抗外界机械作用的能力。 综合统计，长江悬沙中硬度>5的矿物平均约达 80%，而水轮机过流部件金属材料硬度一般<5， 这是过流金属部件受磨损的基本原因。
⑴沙样越粗，孔隙率越小； 粗砂：39～40％；中沙：41～48％；细沙：44-49％；粘
土絮凝后可达90％ ⑵均匀沙的孔隙率最大； ⑶形状圆滑的、棱角不分明的沙样孔隙率较小； ⑷沉积时间越长，孔隙率越小。
筛孔孔径 D
(mm) 1.168 0.833 0.589 0.417 0.295 0.208 0.147 0.104 0.074
上下两筛中径 Di
(mm) 1.001 0.711 0.503 0.356 0.252 0.178 0.126 0.089
介于上下两筛孔间的重量百 分比△pi
(%) 0.48 5.29 21.68 52.23 18.39 1.48 0.1 0.05
四、比表面积
（1）定义——泥沙颗粒的表面积与其体积之比。
e
D 2 D3 / 6
6 D
（2）比表面积的意义
颗粒越小，比表面积越大；
反映泥沙颗粒的物化作用与重力作用的相对大小，其值 越大，物化 作用就越大。
1.1
泥沙颗粒的形状及其成因
•泥沙颗粒的最初形状取决于岩石母质和风化作用， 随后在输运过程中因继续受到物理、化学及生物作用 而不断改变其形状，改变的程度或最终形成的形状取 决于搬运介质（水、空气和冰川运动）和搬运方式 （滑动、滚动、跳动、悬浮或颗粒流等）
海底两万里下册第二章主要内容
海底两万里下册第二章主要内容
《海底两万里》是法国科幻小说家儒勒·凡尔纳的代表作之一，讲述了一次神秘的海底之旅。
第二章的主要内容通常是指小说下册的续篇部分，不过由于不同版本和译本可能存在章节划分的差异，这里提供一个一般性的概述：
在第二章中，故事继续深入描绘主角们在“鹦鹉螺号”潜水艇上的冒险。
随着旅程的进行，他们遇到了各种奇异的海洋生物和令人惊叹的自然现象。
主角们或许还探索了某个特殊的海底地形，比如深海沟或者珊瑚礁。
途中，他们也面临一些挑战和危险，比如与巨型乌贼的战斗或是遭遇海底地震等自然灾害。
在这一章中，读者可以进一步了解主角们的性格和动机，以及他们之间的关系发展。
同时，凡尔纳通过细致的科学描述和丰富的想象力，让读者对海洋世界有更深刻的认识和体验。
这一章节不仅充满了紧张刺激的探险情节，也体现了作者对科学、自然和人类探索精神的深刻思考。
河流动力学2-泥沙特性
Chap1 泥沙特性本章知识要点：泥沙粒径表达形式泥沙的组成与粒配曲线比表面积的意义双电层与结合水泥沙干容重及其影响因素泥沙沉速与层流、紊流、过渡区絮凝现象● 泥沙来源：①流域地表冲蚀而来；②从原河床上冲起的。
● 土壤侵蚀最严重的黄河中游的黄土高原永定河和西辽河流域，相当于地表每年普遍冲掉0.6毫米的厚度，加上人类活动，如盲目开垦等，含沙量很高的正是黄河中游的一些干支流，年均含沙量高达300公斤/m 2以上，而南部一些省份，年均含沙量不足1公斤/m 2。
§1－1 泥沙的几何特性一、泥沙的粒径● 泥沙的不同形状与它们在水流中的运动状态有关，较粗的沿河底推移前进，碰撞机会多，动量较大易磨损；反之不易磨损而保持棱角峥嵘的外貌。
为比较不同泥沙颗粒的形状、大小的异同，必须有某些指标对它们进行对比。
泥沙的形状的表达方式● 球度系数：（因为泥沙接近于球体，所以以球体作参照物）与沙粒等体积的球体的表面积与泥沙的实际表面积之比（与球接近的程度）。
研究表明，球度系数相等的两颗泥沙，在水中的流体动力特性大致相同。
由于球度系数难以测定（V 可用排水、称重法确定，但表面积难以测定），常用泥沙的长、中、短三个轴a, b, c ，按下式近似表示：Φ=1942年克来拜因提出）● 形状系数：ab c S P = 1、 等容粒径：泥沙颗粒的大小通常用泥沙颗粒直径来表示，泥沙颗粒形状不规则，难以确定泥沙的粒径，实际中采用等容粒径来表示。
即：与泥沙颗粒体积相等的球体直径。
（泥沙体积可用称重、排水等方法测出：W V g ρ=）——对比水力学中表面粗糙度的∆确定 136V d π⎛⎫= ⎪⎝⎭ 式中：V 为泥沙颗粒的体积。
2、算术平均粒径：用长、中、短轴（a 、b 、c ）的算数平均值来表征泥沙粒径1()3d a b c =++3、几何平均粒径：d =当泥沙形状为椭球体时，等容粒径与几何平均粒径相同（V=лabc/6=лd 3/6）4、中轴长度：接近而偏大于几何平均粒径（较粗天然沙测量的结果）5、筛径：仅对于单颗的卵石、砾石等可以通过称重，再除以泥沙的重率，得到体积而后求其等容粒径，或直接量测其三轴长度，再求其平均值。
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。
《海底两万里》课中第二次推进课(第二部分)
第二次推进课（第二部分）教学设想：《海底两万里》第二次推进课，主要是在第一次推进课的基础上，利用连接航线图、填写表格、写导游词等形式完成对第二部分惊心动魄的故事情节的梳理，激发学生的阅读兴趣，教会学生快速阅读的读书方法；在阅读过程中让学生对凡尔纳丰富的想象力和对未来的预见性有初步的了解。
教学目标：学生快速阅读《海底两万里》的第二部分，感受惊心动魄的故事情节；了解科幻小说的特点——丰富的想象力和对未来的预见性。
教学重难点：了解科幻小说的特点——丰富的想象力和对未来的预见性。
教学用具：多媒体，地图。
课时安排：1课时。
教学步骤：环节一：导入上节课，我们的“鹦鹉螺”号潜艇已经从世界上最深的大洋太平洋出发，它载着我们游历了海底平原、海底森林和珊瑚王国等。
今天，我们将开启一段新的旅程，这路上又将会发生什么事情呢让我们拭目以待吧！环节二：航线连连看（设计意图：在老师的指导下标出线路图，激发学生的阅读兴趣，让学生更深刻地感悟到作者丰富的地理知识。
）请学生快速阅读小说第二部分，然后在多媒体地图上标出《海底两万里》的行程路线。
【明确】太平洋——印度洋——红海——地中海——大西洋——南北两极海洋环节三：快速阅读，在老师的引导下完成下列表格（设计意图：通过此环节让学生进一步掌握第二部分前六章的内容，教会学生用快速阅读法把握故事情节。
）填写表格：【明确】略。
可参见（二）阅读任务单第2题。
2.教师发言：在填写表格的过程中，我们感受到了凡尔纳丰富的想象力。
他让我们见识了海底神奇的动植物和巨额宝藏……下面，就让我们以导游的身份来介绍海底两万里的精彩行程！环节四：假如我是导游（设计意图：通过此教学环节，让学生不仅对文章中的精彩情节有更深刻的了解而且能够用导游词来介绍相关事件。
）1.请在多媒体地图上用插红旗的方式标示出以下几件事发生的大体位置，并以导游的身份介绍相关内容。
第一小组：完成章节《一颗价值千万的珍珠》第二小组：完成章节《海底煤矿》第三小组：完成章节《抹香鲸和长须鲸》第四小组：完成章节《大事故还是小插曲》第五小组：完成章节《缺氧》第六小组：完成章节《大屠杀》导游词示例：各位游客，大家好！我们现在来到了一个长度超过二十海里的珠珠母沙洲。
泥沙的沉速讲解
1/
3
s
1
/
3
1/
3
4 3
ReD CD
1/ 3
ReD
Sa
d
g1/
3
s
1/
3
1
/
3
g1/
3
s
2/3
1/ 3 d
上述公式中单位用国际单位：ω：m/s,g:m/s2,d:m
公式单位若为：ω： cm/s,g:cm/s2,d:mm
g1
/
3
s
1/ 3 d
10 2/ 3
F 3 d 3 d
(2-4)
圆球绕流阻力的一般表达式 (2-2)
F
Cd
d2
4
2
2
得
Cd
24
d
24 Red
(2-5)
8
5、层流区、紊流区和过渡区圆球沉速公式 ①、层流区圆球沉速公式（ Red<0.5）源自将CD24
d
代入球体在静水中沉速的一般表达式
(2-5)
4 s gd 3Cd
得
第2章 泥沙的沉速 2.1 泥沙沉降的不同形式 1、沉速的定义
单颗粒泥沙在足够大的静止清水中等速下沉时的速度， 称为泥沙的沉速。用符号ω表示。
定义的理解，应注意的几点 ⒉ 泥沙在水中沉降时所受作用力 ⒊ 泥沙在水中沉降特点 ⒋ 研究泥沙沉降的意义
5. 泥沙在静水中下沉时的运动状态
沙粒雷诺数
Red
D
泥沙在层流区的岗恰洛夫沉速公式为
0.75 1 s gd 2 1 s gd 2 18 24
(2-21)
13
3、岗恰洛夫公式 ②紊流区沉速公式（d>1.5mm）
泥沙沉速公式讲解学习
泥沙沉速公式泥沙沉速公式研究泥沙沉速时很多方法都是从球体出发，但天然泥沙并非球体，它在下沉时受到的阻力比球体大，其阻力系数通常根据实验确定，关于泥沙的沉速，中外学者提出不少计算公式。
岗恰洛夫公式(1)层流区 ( D < 0.15㎜ )：):(2)紊流区 ( D > 1.5㎜(3)过渡区 ( 0.15 < D < 1.5㎜ )：考虑层流区和紊流区沉速公式的结构形式，认为在过渡区来说，几个主要变量的次方，应该介于层流区与紊流区之间。
考虑量纲法则得到过渡区沉速公式β反映粒径和温度变化改变粘滞性影响的一个附加因素。
D0=0.15cm，计算时D 应与D0的单位一致。
沙玉清公式（1）层流区 ( D < 0.1㎜ )：（2）紊流区 ( D > 2㎜ )：（3）过渡区 ( 0.1 < D < 2㎜ ) ：引进两个无因次判数，一个名为沉速判数Sa ，是沙粒雷诺数ωD/ν及阻力系数CD 的函数。
另一个名为粒径判数Φ，是沙粒雷诺数与沉速判数的函数 。
aS S D Dgνωνγγγφ=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=3/23/13/1适用条件：当粒径为0.062到2.0mm 时张瑞瑾公式泥沙下沉时的有效重力31)(DK W S γγ-=K1为泥沙体积系数 泥沙下沉时颗粒所受阻力2232ωρωρυD K D K F +=K2和K3都是无因次系数 由W=F 得到gD K K D K K D K K S γγγυυω-+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-=31232322121D C gD C D C S υγγγυ1221--+⎪⎭⎫⎝⎛= 并通过大量的泥沙实测资料得出: C1= 13.95 , C2= 1.09则此公式可满足层流区、紊流区和过渡区的要求。
（1）层流区：（2）紊流区：窦国仁公式①既然在过渡区，绕流阻力有表面阻力和形状阻力两部分组成，所以过渡区总阻力F 总=F 表+F 形 。
②绕流属层流状态时，因为泥沙颗粒背后不发生分离现象，在泥沙的表面全部处于滞性状态，泥沙所受的阻力是F 表 。
最新泥沙沉速公式
泥沙沉速公式研究泥沙沉速时很多方法都是从球体出发，但天然泥沙并非球体，它在下沉时受到的阻力比球体大，其阻力系数通常根据实验确定，关于泥沙的沉速，中外学者提出不少计算公式。
岗恰洛夫公式(1)层流区( D < 0.15㎜)：):(2)紊流区( D > 1.5㎜(3)过渡区( 0.15 < D < 1.5㎜)：考虑层流区和紊流区沉速公式的结构形式，认为在过渡区来说，几个主要变量的次方，应该介于层流区与紊流区之间。
考虑量纲法则得到过渡区沉速公式β反映粒径和温度变化改变粘滞性影响的一个附加因素。
D0=0.15cm，计算时D应与D0的单位一致。
沙玉清公式（1）层流区 ( D < 0.1㎜ )：（2）紊流区 ( D > 2㎜ )：（3）过渡区 ( 0.1 < D < 2㎜ ) ：引进两个无因次判数，一个名为沉速判数Sa ，是沙粒雷诺数ωD/ν及阻力系数CD 的函数。
另一个名为粒径判数Φ，是沙粒雷诺数与沉速判数的函数 。
aS S D Dgνωνγγγφ=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=3/23/13/1适用条件：当粒径为0.062到2.0mm 时张瑞瑾公式泥沙下沉时的有效重力31)(D K W S γγ-=K1为泥沙体积系数 泥沙下沉时颗粒所受阻力2232ωρωρυD K D K F +=K2和K3都是无因次系数 由W=F 得到gD K K D K K DK K S γγγυυω-+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-=31232322121D C gD C D C S υγγγυ1221--+⎪⎭⎫⎝⎛= 并通过大量的泥沙实测资料得出: C1= 13.95 , C2= 1.09此公式可满足层流区、紊流区和过渡区的要求。
（1）层流区：（2）紊流区：窦国仁公式①既然在过渡区，绕流阻力有表面阻力和形状阻力两部分组成，所以过渡区总阻力F总=F 表+F形。
②绕流属层流状态时，因为泥沙颗粒背后不发生分离现象，在泥沙的表面全部处于滞性状态，泥沙所受的阻力是F表。
沉速（fallvelocity）泥沙在水中均匀下沉的速度，又称水力粗度
沉速（fall velocity ） ：泥沙在水中均匀下沉的速度，又称水力粗度。
球体在静水中受重力Ｗ作用而下沉。
()γγπ-=s d W 63（1）式中，d 为球体直径；s γ为球体单位体积重；γ为水的单位体积重。
泥沙在下沉过程中又受到阻力Ｆ的作用。
2422ρϖπd C F d = （2） 式中，ϖ为球体沉速；ρ为水的密度；d C 为阻力系数。
下沉开始，重力大于阻力，球体呈加速运动，经过一定距离后，阻力与重力相等，球体以均匀速度下沉，此时的下沉速度即为球体的沉速，据此可以导出球体沉速公式 gd C s d γγγϖ-=34 （3） 式中，g 为重力加速度；d C 为阻力系数，是颗粒雷诺数d Re 的函数，v d d ϖ=Re ；v 为水流运动粘滞系数，见图。
球体沉降阻力系数与雷诺数的关系（1）雷诺数较小时（d Re ＜0.4）流动为层流，1851年G ．G ．斯托克斯从理论上求得d F πμϖ3= （4） 式中，μ为水的动力粘滞性系数，由此可得层流情况下阻力系数与雷诺数成反比，将d d C Re 24=，代入式（3）后得层流区球体沉速计算公式vgd s 2181γγγϖ-= （5） （2）雷诺数较大时（d Re ＞1000）流动为紊流，阻力系数与雷诺数无关，由试验得d C ＝0.43，代入式（3）后得紊流区球体沉速计算公式gd s γγγϖ-=72.1 （6） （3）雷诺数d Re ＝0.4～1000范围内为过渡区，Ｃ．Ｗ奥森曾在Ｇ．Ｇ斯托克斯解的基础上作了一些改进，推出了阻力系数d C 的理论解，以后不断有人作进一步研究。
但迄今为止，所得结果只限于d Re ＜2范围内才与实际资料符合，超出这个范围只能借助于经验或半经验公式。
泥沙颗粒形状很不规则，其沉速与球体沉速应有所不同，计算公式需作一定的修正。
实际工作中，在层流区范围内，泥沙颗粒较细，常使用沉速粒径，它是由球体沉速计算公式反推得到的，已包含形状因素影响在内，故可直接使用球体的沉速计算公式。
海底两万底第2章读书笔记
海底两万底第2章读书笔记《海底两万里》是著名法国作家儒勒·凡尔纳的科幻小说作品，是科幻文学史上的经典之作。
本书以其生动的描写和扣人心弦的情节吸引了广大读者的关注。
第2章《独立行动》为整部小说奠定了基调，带我们进入了一段奇幻而刺激的海底探险之旅。
本章以“独立行动”为题，主要描述了主人公尼摩船长带领的海底探险队在海底的行动。
在这一章中，尼摩船长展示了他与众不同的个性和高超的科技水平。
读者通过对这个章节的阅读，可以深入了解尼摩船长作为主要人物的性格特点，以及他在海底世界中的探险经历。
在开始行动之前，尼摩船长用一种高度机密的方式向他的助手们公布了他们即将进行的任务，这一举动彰显了尼摩的冷酷和神秘的性格。
他眼神锐利，充满自信的语气和决断力，让人不禁产生对这个神秘船长的好奇和敬畏之情。
尼摩船长带领着整个探险队潜入了大海的深处，展现出他对海底世界的熟悉和掌控能力。
在这个章节中，尼摩展示了许多令人惊叹的高科技装备，比如超级潜艇“鹦鹉螺号”，以及具有刺网功能的特殊鱼叉。
这些创新设备不仅吸引了读者的眼球，也让读者对海底世界的奥秘充满了好奇。
在海底探险的过程中，尼摩船长遇到了各种各样的奇妙动物，如神秘的鲸鱼、恐怖的鲨鱼和美丽的珊瑚礁。
他对这些动物的描述生动而准确，读者仿佛可以身临其境地感受到海底世界的神秘和壮丽。
然而，尼摩船长也展现了对人类的冷漠和无情。
在遭遇捕鲸船时，他毫不犹豫地将它击沉，不顾船上的船员的生死。
这种冷酷的行为使得读者对尼摩船长的人性产生了困惑和矛盾的感受。
同时，这也反映出他对人类社会的不满和反抗。
通过对《海底两万里》第2章的阅读，我们可以看到尼摩船长作为主要人物的复杂性和矛盾性。
他既是一个英勇无畏的探险家，也是一个对人类社会充满怀疑和反叛的人。
他的个性使得他成为了一个深思熟虑的角色，读者对他充满了好奇和敬畏。
此外，作者在本章中还通过描写海底世界的奇妙和神秘，以及尼摩船长与海底动物的互动，展现了他对科技和自然的兴趣。
《泥沙的沉速》课件
05 泥沙的沉速研究展望
研究方向
1 2
泥沙沉速与环境因素的关系
研究泥沙沉速与水流速度、水深、水质等因素的 关系，揭示泥沙运动规律。
泥沙沉速与河床演变
探讨泥沙沉速与河床演变的关系，预测河床形态 变化趋势。
3
泥沙沉速与人类活动影响
分析人类活动对泥沙沉速的影响，提出相应的治 理措施。
03
探讨影响泥沙颗粒沉速的主要因 素，如颗粒形状、大小、密度、
水的温度和流速等。
04
04 泥沙的沉速应用
水库淤积预测
泥沙淤积对水库寿命的影响
水库淤积速度过快会导致水库寿命缩短，影响水库的正常运行。通过泥沙的沉 速研究，可以预测水库淤积情况，为水库的维护和管理提供科学依据。
沉速与水库淤积量的关系
水库淤积量与泥沙的沉速密切相关。通过研究泥沙的沉速，可以推算水库淤积 量，进而制定合理的清淤计划，保持水库的库容和功能。
牛顿公式是描述泥沙颗粒在流动水体中受 到的阻力与流速、颗粒粒径、水的粘滞系 数之间的关系的公式。它基于牛顿第二定 律和斯托克斯阻力理论推导得出。公式表 达为：F=Cdv/2，其中F为阻力，C为阻 力系数，d为颗粒粒径，v为水的粘滞系 数。
修正公式
总结词
对斯托克斯公式和牛顿公式进行修正，以考虑实际水体中的复杂因素对泥沙沉速和阻力的影响。
环境保护
揭示人类活动对河床演变的影响，保护生态 环境。
泥沙资源利用
泥沙资源化利用
随着城市化进程的加速，建筑、道路等工程 需要大量的砂石材料。通过研究泥沙的沉速 ，可以从河床中提取符合工程要求的砂石材 料，实现泥沙资源化利用。
沉速与泥沙资源利用的关 系
泥沙的沉速与砂石材料的粒径、级配等密切 相关。通过对泥沙沉速的研究，可以优化砂 石材料的提取和加工工艺，提高泥沙资源的
泥沙课后习题讲解
1.泥沙主要有哪些特性？(1）矿物的物理特性①比重——矿物容重与水容重之比:泥沙的比重一般都在2.60～2.70之间，通常取用2.65。
②硬度——硬度是表示矿物抵抗外界机械作用的能力。
(2)几何特性泥沙的几何特征指泥沙的形状和粒径。
①泥沙的粒径：泥沙颗粒的大小，以颗粒直径来表示，简称粒径，其符号为D(或d)，单位mm。
1）等容粒径：等容粒径是指体积与泥沙颗粒相等的球体直径。
D=abc/3,或者D=3√abc。
2）筛分粒径（筛径）：沙粒的中轴长度是比较接近等容粒径的，因此筛析法所测的粒径可近似地看成等容粒径。
3）沉降粒径（沉径）②圆度——指颗粒棱和角的尖锐程度。
定义：颗粒最尖锐棱角的曲率半径除以颗粒最大内切圆的半径。
③球度—反映沙粒形状的特征系数，沃德尔(wadell)定义：与颗粒体积的球体直径（等容粒径）和颗粒外接球直径之比。
用Ψ表示。
④比表面积，定义——泥沙颗粒的表面积与其体积之比。
⑤泥沙的群体特性（级配曲线）。
粒配曲线：表示天然沙颗粒组成的曲线。
⑥孔隙率与孔隙比。
孔隙率n：沙样中孔隙的体积与沙样总体积之比：n=V孔隙/V总。
孔隙比e：沙样中孔隙的体积与沙样颗粒体积之比：e=V孔隙/(V总-V孔隙)（3）泥沙的重力特性①密度：密度——颗粒单位体积内所含的质量。
②容重（重度）：容重（重度）——泥沙颗粒实有重量与实有体积的比值。
③比重：比重——固体泥沙颗粒重量与同体积4℃水的重量之比。
无量纲，一般泥沙比重：=2.65。
④有效容重系数（有效密度系数）泥沙在水中运动状态，既与泥沙容重有关，又与水的容重有关，在分析计算时，常出现相对数值，为简便起见，令：γγγ-=saρρρ-=sa常取a=1.65。
⑤干容重单位体积沙样经过100~105℃温度烘干后，其重量与原状沙样整个体积的比值，称为泥沙的干容重。
符号：sγ'单位：N/m3，tf/m3，kgf/m3；⑥浑水容重：单位体积浑水的重量，单位：N/m3，tf/m3，kgf/m3；⑦含沙量：单位体积浑水中固体泥沙颗粒所占比例，⑧水下休止角（φ）在静水中的泥沙，由于摩擦力的作用，可以形成一定的稳定的倾斜面，此面与水平面的交角称为泥沙的水下休止角。
海底两万里第二部分第二章原文
海底两万里第二部分第二章原文第二章：船上的奇遇当我醒来的时候，发现自己躺在一张舒适的床上。
我环顾四周，发现自己身处于一个宽敞而奢华的船舱中。
窗外透过玻璃窗户，我看到了一片浩渺的海洋。
我迷惑不解地坐起身子，试图回忆起自己是如何来到这里的。
就在这时，舱门打开了，一位穿着白色海军制服的中年男子走了进来。
他自我介绍道：“我是这艘船的船长，名叫尼摩先生。
你是被我们的潜水艇救起来的。
请问你是怎么落水的？”我回忆起了那个令人恐惧的瞬间——当时我正在一艘货船上旅行，突然遭遇了一场猛烈的风暴，船只被巨浪吞噬。
我被海浪卷入深渊，直到昏过去。
尼摩先生听完我的叙述后，神情变得凝重起来。
他告诉我，这里是一艘名为《鹦鹉螺号》的潜水艇，是他的家园兼实验室。
他和他的船员们一同探索着大海的奥秘，寻找着未知的领域。
尼摩先生邀请我参观船上的设施，我跟随着他，探索着这艘潜水艇的每一个角落。
在船下面的机舱里，我看到了各种精密的仪器，它们用来测量海洋的温度、盐度和水压等等。
这些仪器的创新设计，使得我们能够更加了解海洋的特性和变化。
随着参观的进行，我越发被尼摩先生对海洋的热情所感染。
他向我展示了一处奇特的区域，这里是一片庞大而美丽的珊瑚礁，在礁石之间，生活着各种鲜艳的海洋生物。
尼摩先生告诉我，在这片海域中，他们还发现了一种奇特的水母，它们发光的触手在黑暗中犹如星星一般闪烁。
在船舱的休息区，我与其他船员们交流，他们来自不同的国家，拥有各自的专长。
他们与尼摩先生一同追寻海洋的秘密，记录下了许多珍贵的资料。
他们对大海的探索充满了热情和好奇心。
船上的日子过得很快，我时常与尼摩先生交谈，他告诉我大海是无尽的宝藏，每一次探险都会带来新的发现。
他希望能够通过自己的努力，让更多人了解和保护海洋生态环境。
在《鹦鹉螺号》上的这段经历，让我对海洋有了更深的认识和敬畏。
我意识到，海底的世界充满了无穷的奇迹和未知，我们应该更加珍惜和保护它。
海底两万里阅读笔记第二章
海底两万里阅读笔记第二章
《海底两万里》第二章阅读笔记如下：
在第二章中，主要介绍了博物学家阿龙纳斯、他的仆人康赛尔和捕鲸专家尼德兰在林肯号遭到海怪——鹦鹉螺号潜艇的攻击后落入大海，而后被鹦鹉螺号潜艇救起并抓获的情节。
这一情节揭示了海怪的真实面目，并开启了他们跟随尼摩艇长周游海底世界的故事。
此外，在这一章中，还介绍了阿龙纳斯等人的身份背景和他们在海洋中的冒险经历。
这些经历包括海底打猎、遭遇野蛮的土著人、参加海底葬礼、穿越海底通道、到达大西洋洲、穿越冰山、踏上南极大陆、被困冰层、与章鱼战斗以及大西洋暖流的风暴洗礼等。
这一章中，作者还通过描绘尼摩艇长的形象，展现了勇敢、善良而又神秘的品质，进一步加深了读者对这部科幻小说的印象。
总的来说，这一章的情节跌宕起伏，人物形象鲜明，为后续的冒险故事奠定了基础。
同时，通过描绘这些美妙、奇特、惊险、刺激的故事，展现了人类对海洋世界的探索和挑战。
以上阅读笔记仅供参考，每个人对书籍的理解不同，建议阅读原书后总结自己的感悟。
泥沙沉降速度分析
泥沙沉降速度分析港航103 奚惠燕 201010413085 摘要: 在大量参考文献基础上, 对泥沙沉降速度及其影响因素进行了综述, 讨论了自由沉降和群体沉降速度的计算公式, 并将它们统一起来。
分析表明, 计算沉速的公式虽然不少, 但不是精度不够, 就是结构繁琐。
从实用观点来看, 张瑞瑾公式可以同时满足各流区的要求, 是表达泥沙沉速的可用公式。
为使沉降速度公式更加完善, 有关泥沙沉降速度的试验研究仍有待于进一步加强。
关键词: 泥沙；沉降速度；影响因素；计算公式1 单颗粒泥沙沉速泥沙颗粒在静水中下沉时, 它的运动状态与沙粒雷诺数Re=Wod/v 有关, 此处M为清水的运动粘度, d 及Wo 分别为单颗粒泥沙的粒径与沉速。
当沙粒雷诺数Re < 0.5时, 泥沙颗粒基本上沿铅垂线下沉, 附近的水几乎不发生紊乱现象, 这时的运动属于层流状态, 浑液面沉速符合均匀沉降的特点。
当沙粒雷诺数Re> 1000时, 泥沙颗粒脱离铅垂线以极大的紊动状态下沉, 附近的水产生强烈的绕动和涡动, 这时的运动属于紊流状态, 浑液面沉速符合压缩沉降的特点。
当沙粒雷诺数0.5< Re <1000 时,泥沙颗粒的下沉处于过渡状态, 浑液面沉速符合过渡沉降变化的特点。
表达单颗粒泥沙沉降速度的公式是张瑞瑾从过渡区的动力平衡方程式出发而导出的 :式中γs为泥沙容重, C为清水容重, c1 及c2 是按实测资料确定的无因次系数。
参照各家资料, 用C1 = 131 95, C2 = 1109 代入( 1)式可得经实测资料的验证表明, 式( 2) 可以同时满足层流区、紊流区及过渡区的要求。
也就是说, 式( 2) 是表达泥沙沉降速度的通用公式。
这是因为: 由层流状态到紊流状态的过渡不是突然完成, 而是逐渐完成的。
由式( 2) 可以看出: 如温度不变, 当粒径增大时, 属于滞性阻力作用的影响会逐渐减小, 并当粒径d 趋于临界值后, 滞性因素的作用可以忽略不计, 这时只有紊动阻力的因素起着决定作用。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
过渡区
g2 / 3 s 1/3
2 /3
D
与 D 、与 g 和
紊流区
1.068
s gD
与 D 、g 和
s 0 （有效容重系数）的 1/2 次方及 成正比
备注
3.7 D 1 0 .037T 0.081 lg 83 D 0
概念1 的泥沙的数量。
名称
量纲
记号
表达式
单位
体积含沙量（体积百分比）
无
Sv
SV
泥沙颗粒的体积 浑水总体积
—
重量含沙量（混合表达形式）
有
S
泥沙所占重量 S 浑水总体积 SW 泥沙所占重量 浑水的重量
kg / m 3
重量百分比含沙量
无
Sw
—
26
概念2
比表面积：颗粒表面积与其体积之比，即单位
体积颗粒所具有的表面面积。
c C D 0.45 ab
4 / 3
考虑形状影响的沉速公式为
c 1.72 ab
2/ 3
s gd
28
影响泥沙絮凝作用的因素包括： 1、泥沙粒径 2、矿物成分 3、含沙量 4、水质 水析法测量泥沙粒径：采用去离子水并加反凝剂。
7
试验结果分析： ③、球体下沉处于过渡区，沉降阻力中粘滞阻力和紊动阻 力都不能忽略。由Cd-Red图可知，阻力系数与沙粒雷流区阻力系数的理论解
Stokes从理论上求得，圆球在层流区所受的阻力为
F 3 d 3 d
(2-4)
圆球绕流阻力的一般表达式 (2-2)
1 s gd 2 1 s gd 2 0.75 18 24
(2-21)
14
3、岗恰洛夫公式 ②紊流区沉速公式（d>1.5mm） 紊流区泥沙沉降阻力值大致在0.9-1.4之间 岗恰洛夫取 Cd =1.17 泥沙沉降阻力为 泥沙在水流中的有效重力为 将阻力系数带入 F ，并令F=W
29
2.3.2
含沙量对沉速的影响
1、对于水体中含较多粗颗粒泥沙
下沉的泥沙引起的向上水流和激起的紊动；浑水容 重增加；使得沉速减小
30
2.3.2
含沙量对沉速的影响
2、对于水体中含较多细颗粒泥沙时 下沉的泥沙引起的向上水流和激起的紊动；浑水容
重增加；浑水粘滞性增加；使得沉速减小
细颗粒泥沙和水中的电解质作用，将发生絮凝现象。
1.068 s gd
F Cd
d 2 2
4 2
W s
d 3
6
(2-22)
15
③ 过渡区沉速公式（0.15<d<1.5mm）
沉速公式 沉速与各变量的关系
层流区
1 s gD 2 24
与 D 2 ， g、
s 1 （有效容重系数）的一次方及 成正比 s 1 / 3 的 2/3 次方、及 成正比
球体的比表面积为6/D，泥沙颗粒比表面积约
为6/D。
概念3 絮凝:当水质中含有较多的细颗粒泥沙，特别是再
含有复杂的化学成分时，泥沙不再以单颗粒的形
式下沉，而是结成一团下沉，这种现象称为絮凝 现象。
27
2.3.1
颗粒形状对沉速的影响
形状不同，颗粒在水中下沉所受的阻力不同，同粒径 的泥沙形状愈扁平，阻力愈大，沉速愈小。 阻力系数与形状系数的经验关系为
泥沙运动状态 示意图
运动特点 沙粒铅直下沉， 周围水体几 颗粒摆动下沉， 颗粒后的水体 颗粒盘旋下沉，附近水体产生 （颗粒周围水 体流态） 乎不发生紊动现象。 开始发生扰动、产生漩涡。 强烈的扰动和涡动。
Re D
运动状态 （绕流流态）
Re D 0.5
层流区
Re D 0.5 ~ 1000
Re D 1000
16
4、沙玉清公式 ①层流区沉速公式（d<0.1mm） 与岗恰洛夫的考虑相同，得出与岗恰洛夫完全一 致的公式
1 s gd 2 24
②紊流区沉速公式（d>2mm） 沙玉清取紊流区泥沙沉降的阻力系数 Cd =1.02
1.14 s gd
(2-26)
17
4、沙玉清公式 ②紊流区沉速公式（d>2mm）
F k2 d
W k1 s d 3
分别解泥沙沉降时力的平衡方程，同时利用实 测资料确定系数 紊流区 层流区
s 1.044 gd
1 s gd 2 25.6
（d>4mm） （d<0.1mm）
23
5、规范推荐计算公式 d≤0.062mm，采用冈恰洛夫滞流区公式（2-21） 1 s gd 2 (2-21) 24 0.062＜d＜2.0mm，采用沙玉清过渡区公式（2-25）
过渡区（介流区） （滞流区，滞性区）
紊流区（紊动区）
2
2.2 2.2.1
泥沙沉速公式 圆球在静水中的沉速
⒈ 球体沉降阻力
F
W
有效重力 绕流阻力
W s
d 3
6
（2-1） （2-2）
3
F Cd
d 2 2
4 2
2.2
2.2.1
泥沙沉速公式
圆球在静水中的沉速
2. 球体沉速的一般表达式 有效重力 绕流阻力
W s
d 3
6
（2-1） （2-2）
F Cd
d 2 2
4 2
由圆球沉降时力的平衡方程W=F,得
4 s gd 3C d
（2-3）
Cd
4 s gd 3 2
4
3. 球体沉降的阻力系数（求解沉速的关键参数！）
图2-2 球体及圆盘的阻力系数与雷诺数的关系图（C
（2-11） C1 13.95，C2 1.09 （2-12）
s 13.95 1.09 gd 13.95 d d
2
——张瑞瑾各区统一沉速公式
22
张瑞瑾层流区与紊流区沉速公式
泥沙在紊流区的阻力为 泥沙的在层流区的阻力为 泥沙的有效重力
F k3 d 2 2
第2章
泥沙的沉速
2.1
泥沙沉降的不同形式
1、沉速的定义 单颗粒泥沙在足够大的静止清水中等速下沉时的速度， 称为泥沙的沉速。用符号ω表示。
定义的理解，应注意的几点 ⒉ 泥沙在水中沉降时所受作用力 ⒊ 泥沙在水中沉降特点 ⒋ 研究泥沙沉降的意义
5. 泥沙在静水中下沉时的运动状态
沙粒雷诺数
Red
D
得
1 s gd 2 18
此式即为层流区的球体沉速公式，又称Stokes沉速公式。
10
②、紊流区圆球沉速公式（
Red>1000）
球体沉降处于紊流区，由试验曲线图知，
C D 0.45
代入球体在静水中沉速的一般表达式
4 s gd 3Cd
（2-3）
得
1.72
31
2.3.2
含沙量对沉速的影响
2、对于水体中含较多细颗粒泥沙时 含沙量较低（小于15kg/m3），形成互不相连的絮团， 增大了颗粒粒径，造成沉速增加；
含沙量进一步增大，絮团联成絮网结构，使得沉速 大幅降低。
含沙量对沉速的影响，取决于以上各因素的对比关 系。
g
1/ 3 s
1/ 3
d
2/ 3
lg Sa 3.7902 lg 5.7772 39.0
g1 / 3 s 10 2 / 3
1/ 3
公式单位为：国际单位。 公式单位若为：ω：cm/s,g:cm/s2,d:mm
令
Sa
Re D 3 3 Sa CD 4
1/ 3 s g
1/ 3
1/ 3
4 Re D 3 C D
1/ 3
19
Sa
1/ 3 s g
1/ 3
1/ 3
4 Re D 3 C D
lg Sa 3.6652 lg 5.7772 39.0
D＞2.0mm，采用沙玉清紊流区公式（2-26）
4.58 10d
（2-25）
(2-26)
24
2.3
影响泥沙沉速的各种因素
影响泥沙沉速的主要因素有：
颗粒形状、含沙量、边壁条件、紊动、絮
凝、水质等。
25
含沙量（含沙浓度）：单位浑水中所含
s 1.14 gd
上述公式中单位用国际单位：ω：m/s,g:m/s2,d:m s 1.65 公式单位若为：ω：cm/s,g:cm/s2,d:mm
4.58 10d
(2-26)
18
③过渡区沉速公式（ 0.1<d<2mm）
沉速判数 Sa 与粒径判数 φ
d Re D 3 3 4 s gd 4 s CD g 1 3 2
d
–
Re
d
曲线）
5
试验结果分析：
①、球体沉降时的运动状态处于滞流区，沉降阻力主 要为粘滞力，阻力系数与沙粒雷诺数成线性关系；
6
试验结果分析： ②、球体沉降时的运动状态处于紊流区，沉降阻力主要为 紊动阻力，粘滞阻力可以忽略不计。阻力系数与沙粒雷诺 数无关，接近于常数 Cd=0.45。
在Red＞2×105之后Cd值的急剧下降是由于球体绕流分离点后移引起的。