河流动力学-复习题教学内容

河流动力学-复习题

泥沙特性

粒径：就是体积与泥沙颗粒相等的球体的直径。

粒配曲线的特点、参数、作法:

沙样的平均粒径D m 是沙样内各泥沙粒径组的加权平均值。 横坐标D 粒径，纵坐标P 百分数。 作法：将粒配曲线的纵坐标p 按变化情况分成若干组，并在横坐标D 上定出各组泥沙相应的上、下限粒径D max 和D min 以及 各组泥沙在整个沙样中所占的重量百分比p 。 D ∑

∑

==∆∆=n i i n

i i i m P P D 11

分选系数S 125

75≥=D D o 泥沙中孔隙的容积占沙样总容积的百分比称为孔隙率。

比表面积就是颗粒表面积与体积之比。

颗粒比表面积间接地反映了颗粒受到的物理化学作用与重力作用的相对大小。 颗粒表面离子层及周围的反离子层（吸附层及扩散层）构成颗粒的双电子层。 细颗粒泥沙在一定条件下彼此聚合的过程叫做絮凝。 影响絮凝的因素：粒径、电解质价位、含沙量、含盐量。

取未经扰动的原状沙样，量出它的体积，然后在烘箱内经100-105度的温度烘干后，其重量（或质量）与原状沙样整个体积之比，称为泥沙的干容重或干密度。

单颗粒泥沙在无限大静止清水水体中匀速下沉时的速度称为泥沙的沉降速度。单位cm/s

推移质运动

滑动或滚动的泥沙，在运动中始终保持与床面接触叫做接触质。

在床面附近以跳跃形式前进的泥沙叫做跃移质。

悬浮在水中运动，速度与水流速度基本相同的泥沙叫做悬移质。

河床上静止的泥沙颗粒，随着水流条件的增强，到一定条件时开始运动，这种现象称为泥沙的起动。

床面泥沙由静止状态转变为运动状态的临界水流条件就是泥沙的起动条件。可用流速、拖曳力或功率表示。用水流垂线平均流速来表示叫起动流速。

起动拖曳力是指泥沙处于起动状态的床面剪切力。2

*U hJ o ργτ== 泥沙颗粒由运动状态转变为静止状态的临界垂线平均流速叫止动流速。

U C C

KU =,岗卡0.71 窦、沙0.83 扬动流速是床面泥沙由静止直接转入悬移状态的临界垂线平均流速。

沙波形态的四种类型：带状(顺直)沙波、断续蛇曲（弯曲）状沙波、新月形沙波、舌状沙波

沙波运动两现象：一是沙波对床沙的分选作用，二是较粗泥沙运动的间歇性。 沙波表面附近的水流流速是沿程变化的，波峰处流速最大，波谷处流速最小。 床面阻力包括沙粒阻力和沙波阻力。沙粒阻力系床面沙粒阻力的摩阻而引起也称为表面阻力。沙波阻力属形状阻力，使迎水面与背水面产生压力差而引起。 沙粒阻力与沙波阻力就是动床阻力。

一定的水流及床沙组成条件下，河道处于不冲不淤输沙平衡状态时，单位时间内通过过水断面的推移质数量，称为推移质输沙率，以G b 表示。

推移质输沙率分五类：以流速为主要参变数、以拖曳力为主要参变数、根据能量平衡观点、从统计法则考虑以及按沙波运行规律来分析。

影响推移质输沙强度的主要水力因素是流速，流速愈大，则推移质输沙率愈大。

拖曳力与起动拖曳力的差愈大，推移质输沙率也愈大。

泥沙的沉积率：作推移运动的泥沙颗粒，当走完一个单步距离D λ后，如果正好落在水流上举力大于沙粒在水下的重量的一部分床面时，就不可能在那里沉积下来，而会继续第二个行程的运动。

泥沙的冲刷率：在单位面积的河床上，泥沙颗粒总数可以假定等于

悬移质运动

悬移质中较粗的一部分，以及绝大部分推移质可以看成是来自相邻 的上游段及本河段的河床，是从床沙中被带起动进入运动的泥沙称为床沙质。在不冲不淤相对平衡状态时，床沙质数量可以由水流及床沙组成条件决定。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极小一部分是床沙中很少或几乎不存在的，它们起源于上游的流域冲蚀，是被水流长途挟带输送到本河段的称为冲泻质。也称为非造床质。

含沙量表达方式：混合式 S=泥沙所占质量/浑水体积 体积比含沙量 S=泥沙所占体积/浑水体积 重量比含沙量 S=泥沙所占重量/浑水重量

一方面紊动扩散作用使泥沙上浮 另一方面重力促使悬移质泥沙下沉。

悬浮指标：Z=*

KU ϖ 指数Z 决定了悬移质含沙量沿水深分布均匀程度。Z 愈小，悬移质分布愈均匀，反之则愈大。

三个基本假定：m y εε≡； 挟沙水流的流速分布遵循对数分布规律并取K=4； 泥沙沉速不随y 而变；

扩散理论适用范围：泥沙颗粒较细、含沙浓度不大

悬移质输沙率：是指一定水流与河床组成条件下，水流在单位时间内所能携带并通过河段下泄的悬移质中床沙质泥沙的数量。

是一定水流与泥沙条件下，河流处于不冲不淤临界状态时，单位平均含沙量S

*

水体所能挟带的悬移质中床沙质量数的平均值。单位为kg/m3或N/m3也叫做水流挟沙力、饱和含沙量、临界含沙量。

制紊作用是指悬移质的存在将使水流的紊动减弱、水流阻力损失减小。

在一定水流与河床组成条件下，单位时间内能够通过河段下泄的沙量称为总输沙率。

把推移质输沙率与悬移质中床沙质输沙率之和叫做床沙质总输沙率。

把推移质输沙率与全部悬移质包括冲泻质在内的输沙率称为全沙总输沙率。

异重流

异重流是指两种密度相差不大、可以想混的流体，在条件适宜时因密度差异而产生的相对运动；在运动过程中，各层流体能基本保持其原来的面貌，不因交界面上存在的紊动掺混作用而发生全局的混合现象。

河床演变

演变表现形式分为：纵向变形和横向变形。

纵向变形：是指河道沿程所发生的变形，即河床纵剖面的冲淤变化，如河床的下切、抬高

横向变形：也称平面变形，即河床沿着与水流垂直的水平方向发生形变，如河湾的发展、汊道的兴衰。

河道演变分为：单向变形和复归性变形