山东交通学院河流动力学复习提纲

河流动力学
第二章
1、紊流：流体质点在流动过程中发生不规则运动、相互混掺、轨迹曲折混乱的形态
2、紊流的特征：①即使流量不变，流场中任一点的流速和压力也随着时间呈十分不规则的脉动。

②紊流具有扩散性质，使其能够在水层之间传递动量、热量和质量。

3、雷诺数：作用于单位水体的惯性力与粘性力的比值组成一个无量纲数。

Re =Ud v =惯性力粘性力
4、紊动应力：漩涡的垂向运动使各水层的性质（动量、热量、质量等）不断进行交换，其
中动量交换产生紊动应力，从而决定了平均流速场。

紊动剪切力公式：τ=−ρu
′̅v ′̅ 5、混合长度：为了确定脉动速度，普朗特认为流体质点在y 方向的脉动，即由一层跳入另一层，要经过一段不与其他流体质点相碰撞的距离l 。

然后以自己原来的动量和新位置周围的流体质点相混，完成动量交换。

流体质点从一层跳入另一层，并且不于其他质点相碰的这段距离l 称为混合长度。

它是流体质点横向混杂运动中自由行程的平均值。

6、粘性底层：对于紊流，由于管壁限制，紧贴管壁的流体速度为0，在靠近管壁很薄的一个流层内，流体速度比较小，流体的紊动程度几乎为0，流动处于层流，其切应力主要表现为粘性切应力。

这层流体称为粘性底层（近壁层流区）。

7、壁面粗糙的影响包括：粗糙的突起高度、粗糙的形状、粗糙的疏密和排列等。

糙壁条件下，当流速增大、雷诺数增加时，δ值减小，比值K
s δ很小，如果K s ≫δ时，近壁层流层将被凸起高度破坏，甚至在凸起高度的顶上发生水流分离现象而形成漩涡，产生形状阻力。

此时边界处紊流阻力远远超过粘滞阻力 ，故此时粘滞阻力可以忽略不计。

影响粗糙边壁流速的主要因素为床面切应力和相对粗糙度
第三章
1、等容粒径：体积与泥沙颗粒容积相等的球体直径。

2、筛分粒径：通过筛分法获得的粒径近似值， 即粒径刚好能够通过的与正方形筛孔边长相等的球体直径。

3、沉降粒径：通过水析法获得的粒径近似值
水析沉降法：测出泥沙颗粒在静水中的沉速，求出与泥沙颗粒密度相同、在水中沉速相等的球体的直径，此直径作为泥沙颗粒的沉降粒径
4、有效容重（密度）系数：水下相对有效重量（质量） α=γs −γ
γ=ρs −ρ
ρ，泥沙常取1.65
5、沉速：单颗粒泥沙在无限大静止清水水体中匀速下沉的速度，常用符号ω，单位cm/s
6、沙粒雷诺数：反映泥沙沉降形式的无量纲参数。

Re D =ωd
v
7、球体沉速与等容泥沙的沉速是否相同？为什么？
球体的沉速与等容泥沙的沉速不相同。

因为泥沙的形状复杂，沉降中受到的阻力较球体沉降阻力大，同粒径的沉速有所减小。

第四章
1、泥沙的运动形式
2、当推移质运动达到一定规模时，河床表面便会出现起伏不平但又比较规则的波状形态，这种泥沙颗粒在床面的集体运动，称为沙波运动。

沙波是推移质集体运动的一种主要形式。

推移质 悬浮质
接触质 跃移质（主要形式） 层移质
沙波运动存在两个重要现象：①沙波对床沙的分选作用；②较粗泥沙运动的间歇性
3、沙波的产生和消亡的过程，依据不同的水流条件存在静平整、沙纹、沙垄、动平整、沙浪、碎浪、急滩和深潭等阶段。

4、波峰：沙波向上隆起之处；
波谷：沙波向下凹入之处
波长：相邻两波峰或波谷间的距离，λ
波高：波峰与波谷间的垂直距离，Δ
迎水面：较平坦
背水面：较陡，略大于水下休止角
5、推移质输沙率：一定的水流和床沙组成条件下，河床处于不冲不淤的输沙平衡状态时，单位时间内通过河床断面的推移质数量，以G b 表示。

6、推移质输沙率建立学派：①以流速为主要水流强度指标的运动学派；②以拖曳力为主要水流强度指标的动力学派；③以功率为主要水流强度指标的能量学派
第五章
1、泥沙根据粗细及来源不同分为床沙质（造床质）与冲泻质（非造床质）
2、为什么床沙质又叫造床质？
悬移质中较粗的一部分以及绝大部分是从床沙中被带起进入运动的泥沙，因此床沙质又称为造床质；悬移质中较细的一大部分以及推移质中的极小部分是床沙中很少或者几乎不存在的，它们起源于上游的流域冲蚀，是被水流长途携带输送到本河段的，因此称为冲泻质。

3、如何划分造床质与非造床质？
以床沙级配曲线中最细的5%的粒径D 5作为划分床沙质与冲泻质的界限。

4、扩散理论的原理
基于泥沙颗粒在紊流中随机运动来求解泥沙浓度垂向分布。

这一理论的基础是液体的紊动扩散理论，它是通过把泥沙或液体微团的运动与分子热运动相比拟而得出来的，其基本方法都是用梯度型扩散来描述颗粒随机运动。

5、扩散理论的前提条件：①泥沙扩散系数；②流速分布；③沉降速度
6、劳斯方程三个假定：①m y εε=；②k =0.4；③ω=常数
7、悬浮指标z ：表征重力作用与紊动扩散作用的相对大小，反映了含沙量沿水深分布的均匀程度。

可将z ＝5作为推、悬的临界判别值。

8、悬移质输沙率：一定的水流与河床组成条件下，水流在单位时间内所能挟带并通过河段下泻的悬移质中床沙质的数量。

9、水流挟沙能力：河流处于不冲不淤临界状态下，单位水体所能挟带的悬移质中床沙质数量（重量）的平均值。

10、制紊作用：悬移质的存在将使水流的紊动减弱、水流阻力减小。

第六章
1、异重流：是指两种密度相差不大、可以相混的流体，由于密度差异而发生的相对运动；在运动过程中，各层流体能基本保持其原来的面貌，不因交界面上的紊动作用而发生全局性的混合现象。

2、异重流的成因：①因温差造成密度差异而引起的异重流（温差异重流）；②海水入侵河水，因盐水与清水的密度差异而引起的异重流（盐水异重流）；③浑水与清水的比重差异引起的异重流（浑水异重流）。

3、盲肠河道：凡是一端与河道连通，而另一端封闭的河段。

4、盲肠河道形成异重流的原因：盲肠河道内的水基本上是静止的，泥沙经沉淀后，水体密度接近清水；而与之相连的河水具有一定的含沙量，由于两种水体密度上的差异，在交界面上形成压力差。

口门处含沙量较大，水越深，并且越接近底部，压力差就越大。

5、盲肠河道产生异重流的条件：流速较小；水深较大；内外水体密度差较大
第七章
1、河床演变：是指河流在自然条件下或受人工建筑物的影响时所发生的冲淤变化过程。

2、弯道的水流特征
（1）横向：凹岸水面高于凸岸，表流流向凹岸，底流流向凸岸，凹冲凸淤。

（2）纵向：竖直轴环流的旋轴与主流及河底都垂直，它是相对封闭的回旋流。

主要由水流的离解作用产生的。

3、弯道的泥沙运动
（1）悬移质运动：愈近底层，含沙量愈大，泥沙相对愈粗；愈近水面，含沙量愈小，泥沙相对愈细。

凸岸水体的含沙量高且泥沙多为粗沙。

（水流中泥沙沿垂线分布上细下粗，所以水流挟带运往凸岸的泥沙多为粗沙）
（2）推移质运动：①同岸输移和异岸输移：由上游凸岸边滩下来的推移质在水流作用下可越过弯道中心线，并以异岸输移为主；在弯道凹岸冲刷的泥沙，其中以弯顶稍下游冲刷最甚，这部分泥沙中的推移质运动将以同岸输移为主。

②推移质运动的成带性：推移质在断面上的分布并不遍及整个河宽，而是往往集中成带，有时并成为两个输移带。

4、弯道的河床演变（裁弯取直）：当弯曲度发展到一定程度，弯道过流阻力加大，而同岸上、下两弯道的弯顶相距很近，洪水时容易被冲开，使河道自然裁弯取直，发展成新河，而旧河则被逐渐淤塞，新旧交替，循环往复。

第八章
1、潮汐河口：当河流注入有潮海时，由于受潮汐作用的影响，故常称为潮汐河口
2、口门：河口段多年平均中潮位水面坡降线与平均海平面交点所在的位置
3、潮流界：涨潮流流速与径流流速相抵消，潮水停止倒灌之处
4、潮区界：涨潮波消失、潮差为零之处
5、潮汐河口的分段：
①河流近口段：潮区界～潮流界，有潮位涨落，但流向单一，地貌呈河流。

②河流河口段：潮流界～口门,双向流,河床不稳,河道分汊展宽、出现沙岛沙坎。

③口外海滨段：口门～三角洲前沿，地貌主要表现为水下三角洲。

6、潮波：指有潮汐引起的，是海水表面发生的一种波动现象，波长会比较长，伴随有能量传递的此起彼落的海水运动。

7、潮波特征：用简谐函数（)cos(
kx t a -=σξ）来表示潮波特征。

表示波形呈周期性变化，即水平距离x 每隔一波长L ，或时间t 每隔一波周期T ，波形就重复再现，故潮波为前进波。

8、潮波变形：①潮差的变化；②涨落潮历时不对称；③潮流速和潮位过程曲线出现相位差
8、波浪对河口区泥沙运动的作用：波浪对河口区泥沙运动具有不可忽视的作用，可见波浪掀沙，潮流输沙。