《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。

重点：泥沙的起动和推移质输沙率
难点：非均匀沙泥沙的处理。

第五章悬移质泥沙运动
授课学时：6
基本要求：
5-1 悬移质扩散理论
5-2 悬移质含沙量垂线分布
5-3 悬移质输沙率：爱因斯坦公式、拜格诺公式、水流挟沙力。

5-4 含沙量沿程变化：不平衡输沙概念、含沙量沿程变化方程。

重点：悬移质含沙量垂线分布和悬移质输沙率
难点：悬移质输沙率和含沙量沿程变化
第六章沙波运动及动床阻力
授课学时：4
基本要求：
6-1 了解沙波运动：沙波产生发展过程、沙波上的水流、泥沙运动特性。

6-2 了解河道阻力组成及划分：河岸阻力、河床阻力的划分。

6-3 掌握动床阻力：概念、沙粒阻力、沙波阻力的划分、综合阻力。

重点：泥沙运动特性
难点：河道阻力
第七章河床演变
授课学时：4
基本要求：
7-1 了解河床演变的一般概念：河床演变基本原理、河床演变分类。

7-2 了解冲积河流的河床演变：冲积河流的河型、各种河型的水沙运动及演变特点。

7-3 了解河相关系：平衡河流、河相关系、造床流量。

重点：河床演变的基本原理和分类、特点
难点：河相关系
三、实践性环节的内容、要求
通过习题练习，巩固和加深所学的基本理论知识、培养学生处理和解决实际问题的能力。

主要习题内容有：
1、泥沙级配曲线的绘制，特征值的计算，床沙质与冲泻质的划分。

2、用不同公式计算不同泥沙沉速
3、运用泥沙起动切力和起动流速进行泥沙起动计算
4、计算河道推移质输沙率
5、用罗斯公式分析含沙量垂线分布
6、掌握床面阻力的划分方法
四、学时分配
五、教材及参考书
教材：《河流动力学概论》（第二版）邵学军、王兴奎主编，清华大学出版社，2013年5月
参考书：《河流动力学》王昌杰主编，人民交通出版社，2001年2月
《河流泥沙动力学》谢鉴衡主编，水利电力出版社，1990年
《河流动力学》张书农、华国祥编，水利电力出版社，1988年
《泥沙运动力学》钱宁，万兆惠，科学出版社，1984
六、考核方式
课程成绩中期末考试成绩占50%，平时成绩占50%。