泥沙沉速计算公式
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。
过渡区泥沙沉速公式
过渡区泥沙沉速公式过渡区是水体中的沉积物环境，可以产生丰富的自然资源。
为了实现水体中的稳定沉降，人们必须认识到过渡区泥沙沉积作为原料的重要性并实施相应的管理措施。
因此，弄清楚过渡区泥沙沉积速度是十分必要的。
过渡区泥沙沉速是指泥沙沉积在过渡区中的速率及其影响因素，它有三个主要组成部分，即沉积物的性质、流体性质和水体环境。
在运用过渡区泥沙沉速公式之前，一定要充分了解上述三个因素，这样才可以正确预测泥沙沉积的速度。
性质是指沉积物的大小、形状和特征，有助于预测沉积物的运动方式，也就是决定沉积速度的主要因素。
流体性质则是指水流速度，水流速度快的话沉积物会更容易沉降，从而增加沉积速度；流体的温度、高度和压力也会影响沉积速度。
此外，水体的环境也会影响沉积速度，包括水体深度、流动方向和水温等。
过渡区泥沙沉速公式可以很好地反映上述因素对泥沙沉积的影响。
一般来说，公式的表达式是由三个重要参数决定的，即泥沙的密度、水体的流速和水体深度。
例如，在计算过渡区泥沙沉积速度时，可以使用过渡区泥沙沉速公式：沉积速度=泥沙密度×水体流速2×水体深度换言之，过渡区泥沙沉速公式可以用来计算在水体中沉积的泥沙的速度。
在实践中，该公式的结果与其它实验数据结果相符合，表明这种计算方法是正确的，也为水体管理提供了有利的参考依据。
计算过渡区泥沙沉积速度时，还应注意其它环境变量，比如水温和流动方向。
一些研究认为，在过渡区泥沙沉速公式中考虑水温对结果有明显影响，例如增加水温可能会减缓沉积速度。
此外，流动方向也会影响沉积物的沉积方向和沉积速度。
过渡区泥沙沉速公式的运用为水体管理和利用提供了有效的参考依据，用以区分各种影响因素对泥沙沉积的影响程度，从而优化整个水体的沉积状况。
另外，还可以利用过渡区泥沙沉速公式来预测沉积物的变化，从而提高针对过渡区泥沙沉积管理的有效性和可行性。
总之，过渡区泥沙沉速公式是一项基础而重要的研究，其结果与实际观察结果接近，有助于更好地了解水体环境中泥沙沉积的特征，为水体管理和利用提供参考依据。
泥沙动水沉降速度
泥沙动水沉降速度1. 引言泥沙动水沉降速度是指在水流中泥沙颗粒由于重力作用下沉降的速度。
泥沙动水沉降速度的研究对于河流、湖泊、海洋等水体的水质管理和水资源开发具有重要意义。
本文将从泥沙的特性、沉降速度的计算方法、影响因素以及应用领域等方面进行详细介绍。
2. 泥沙的特性泥沙是指由颗粒状固体物质组成的悬浮物质，在自然界中广泛存在于河流、湖泊、海洋等水体中。
泥沙颗粒的大小可以从粉尘级别到沙砾级别不等，其主要成分包括矿物质、有机质和水分。
泥沙颗粒的形状和密度是影响其沉降速度的重要因素。
通常情况下，颗粒越大、形状越规则，其沉降速度越快。
此外，泥沙颗粒的密度也会影响其沉降速度，密度越大的颗粒沉降速度越快。
3. 沉降速度的计算方法泥沙动水沉降速度的计算方法有多种，常用的方法包括斯托克斯公式和牛顿公式。
3.1 斯托克斯公式斯托克斯公式是根据颗粒在流体中的受力平衡原理推导出来的。
公式如下：V=2g(d p−d f)9η其中，V表示沉降速度，g表示重力加速度，d p表示颗粒的密度，d f表示流体的密度，η表示流体的粘度。
3.2 牛顿公式牛顿公式是根据颗粒在流体中的运动规律推导出来的。
公式如下：V=F m其中，V表示沉降速度，F表示颗粒所受到的重力，m表示颗粒的质量。
4. 影响因素泥沙动水沉降速度受到多种因素的影响，主要包括颗粒大小、形状、密度以及流体的粘度等。
4.1 颗粒大小和形状颗粒大小和形状是影响泥沙动水沉降速度的重要因素。
通常情况下，颗粒越大、形状越规则，其沉降速度越快。
4.2 颗粒密度颗粒密度是指单位体积颗粒的质量，也是影响沉降速度的重要因素。
密度越大的颗粒沉降速度越快。
4.3 流体粘度流体的粘度是指流体内部分子间相互作用力的大小，也是影响泥沙动水沉降速度的重要因素。
粘度越大的流体，泥沙颗粒的沉降速度越慢。
5. 应用领域泥沙动水沉降速度的研究在许多领域中具有重要应用价值。
5.1 水质管理了解泥沙动水沉降速度可以帮助我们评估水体中的悬浮物质沉降速度，从而更好地进行水质管理。
颗分方法粒径计泥砂的沉速公式
颗分方法粒径计泥砂的沉速公式颗粒方法粒径计泥砂的沉速公式是通过考虑颗粒与水的相对速度来确定颗粒在水中的沉降速度。
这个公式是根据斯托克斯公式推导出来的。
斯托克斯公式是描述球形颗粒在粘性流体中的沉降速度的经验公式，其公式为：V=(g*D²*(ρp-ρf))/(18η)其中，V 是颗粒的沉降速度（m/s），g 是重力加速度（m/s²），D 是颗粒的直径（m），ρp 是颗粒的密度（kg/m³），ρf 是流体（水）的密度（kg/m³），η 是流体的动力粘度（Pa·s）。
我们可以将斯托克斯公式应用于泥砂颗粒的沉降速度计算。
然而，泥砂颗粒的形状和密度往往不规则，不仅仅是球形，因此这个公式可能会有一定的误差。
此外，颗粒之间的相互作用和底部沉积物的局部条件也可能影响沉降速度。
为了考虑这些因素，可以使用修正的斯托克斯公式，该公式考虑了实际颗粒的形状和粗糙度。
修正公式如下：V=(g*Df*(ρp-ρf))/(18η*(1+2λ/Df))其中，Df是颗粒的等效直径（m），λ是颗粒形状系数。
在具体应用中，可以通过实验或者颗粒形状参数估计方法来确定颗粒的等效直径和形状系数。
这样就可以使用修正的斯托克斯公式来计算泥砂颗粒的沉降速度。
需要注意的是，以上公式仅适用于固液两相之间无相互作用的情况。
在实际情况中，泥砂颗粒之间可能存在相互碰撞和沉积，因此，在这种情况下，需要考虑颗粒浓度、颗粒尺寸分布等更复杂的因素，来更准确地计算泥砂颗粒的沉降速度。
总结起来，颗粒法粒径计泥砂的沉降速度公式是根据斯托克斯公式推导出来的，但考虑到泥砂颗粒的形状和密度等因素的不规则性，可以使用修正的斯托克斯公式来更准确地计算泥砂颗粒的沉降速度。
这些公式仅适用于固液两相之间无相互作用的情况，如果存在相互作用，则需考虑更复杂的因素。
潮汐环境下细颗粒泥沙沉降速度研究述评Ⅱ——计算方法与公式
潮汐环境下细颗粒泥沙沉降速度研究述评Ⅱ——计算方法与公式万远扬;吴华林;沈淇;顾峰峰【摘要】作为“潮汐环境下细颗粒泥沙沉降速度研究述评”的第二部分,详细介绍了在潮汐环境下确定细颗粒泥沙沉降速度的计算公式与相关方法.通过正式文献可以考证的,关于细颗粒泥沙沉速的计算公式逾百种,每个公式均有其一定理论或经验的背景,本文系统地分析并对比了不同背景的计算公式和方法:1)以粒径为主要因子的半经验公式(武水公式、Stocks公式等),忽略了细颗粒泥沙的基本沉降特性；2)以合沙量为主要变量的泥沙沉速经验公式,不同研究者得到的结果或者公式的参数差异较大,在没有确认其计算条件、计算方法、测量工具、适用条件前,需谨慎选择,不能简单吸纳,尤其是在盐淡水混合的潮汐环境下,其相关关系和影响因子具有较强的特定性；3)劳斯公式拟合法所得的“有效沉速”,在计算过程把不同因子导致的泥沙颗粒向下的运动均归为泥沙重力沉降过程,物理概念不清晰；4)麦克劳林公式计算细颗粒泥沙沉速,符合沉速的物理定义,其理论性和物理意义也较强.【期刊名称】《水运工程》【年(卷),期】2014(000)004【总页数】5页(P16-20)【关键词】潮汐环境;细颗粒泥沙;沉降速度;经验公式;长江口【作者】万远扬;吴华林;沈淇;顾峰峰【作者单位】上海河口海岸科学研究中心,上海201201;联合国教科文组织—水教育学院,代尔夫特2601DA,荷兰;上海河口海岸科学研究中心,上海201201;上海河口海岸科学研究中心,上海201201;上海河口海岸科学研究中心,上海201201【正文语种】中文【中图分类】TV856本文作为“潮汐环境下细颗粒泥沙沉降速度研究述评”的第2部分，主要汇总介绍已有的、在潮汐环境下确定细颗粒泥沙沉降速度的计算公式及计算方法。
对于细颗粒泥沙而言，一般难以通过记录其运动轨迹来直接计算沉速，因此只能通过间接方法推求。
到目前为止，在工程实际和相关应用中，细颗粒泥沙沉降速度的计算公式或方法大致可分为以下几类。
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 。
泥沙的起动与沉降
阻力系数 CD、CL 与沙粒形状和 沙粒雷诺数有关，最后得出起动拖 曳力公式:
(s c)Df(u D)
(4-32)
上式的关系见图 4-10，即著名的 希尔兹关系曲线。
c s - D
10 20 30 40 60 80
1
0.8 0.6
层流曲线
0.4
0.2 0.1 0.08 0.06 0.04
0.02
• 这就给确定泥沙的临界水流条件带来了困 难，究竟怎样判别泥沙是否起动，目前还 没有一致的看法。
克雷默(1935) 根据试验观察的现象，把 推移质的运动分为四个阶段:
1). 无泥沙运动 2). 轻微的泥沙运动 3). 中等强度泥沙运动 4). 普遍的泥沙运动
窦国仁的理论分析
瞬时底流速表示的起动条件：
粉沙在油中 (层流)
D 0.1
s -
gD
102
103
希尔兹紊流曲线
0.01 0.01 0.02 0.04 0.1 0.2 0.4
12 4
10 20 40 100 200 400 1000
Re *
uD
图 4-10 希尔兹起动拖曳力曲线
希尔兹起动拖曳力曲线具有以下特点:
Re * = 10 ，最易于起动； Re * < 10 ，不易于起动，起动拖曳力随粒 径的减小而加大；
Re* > 10 ，起动拖曳力随粒径的增大而加 大；
Re* > 1000 ，接近一常数0.06。
2 起动流速
由于流速场和剪力场之间存在着一定的 关系，所以可以从起动拖曳力的表达式 推导出泥沙的起动流速公式。如采用对
数流速公式, 可得用UC 代表在临界起动
时的垂线平均流速： 即为Shields数
沉沙池水力计算
A=1618.65式中：d i = K (pw i / u )0.25算例：t(0)=12.7y(cm 2/s)=0.01212734 y 1/3=0.229749821 y 2/3=0.05278498n=0.014 Q(m 3/s)=13.1B(m)=22 H(m)=5.5一、沉速计算1、水的运动粘滞系数 --- Y (cm2/s)：Y= 0.01775 / (1+0.0337t+0.000221t 2)t --- 温度 （0）A=g (p s /p w -1)j j j j+1j w j+1---粒径组上限粒径沉速二、沉降率计算1、各粒径组沉降率 --- n ikn ik =1-e-hh = d i (pw j) L k / q k i --- 粒径组编号，按粒径由小到大，i=1,2,…,n v --- 池段平均流速，m/sq k = Q k / B d i --- 恢复饱和系数R --- 池段平均过水断面水力半径，m p wj --- 粒径组平均沉速，cm/sn --- 池段糙率.u = nvg 1/2/R 1/6q k --- 池段单宽流量，m 3/s.mg=9.81m/s2Q k --- 池段平均流量，m3/s.m,定期冲洗式为引用流量。
L k --- 池段长，m B --- 池宽，m u --- 摩阻流速，m/sK --- 系数，当沉沙池宽度与深度之比在1.5~4.0之间时， 取K=1.2~1.0按天然颗粒级配计算K= 1.1 q k (m 3/s)=0.595454545 v(m/s)=0.108264463 R= 3.666666667 U(m/s)=0.003822991 A=1618.65 A 1/3=11.7413396322.2437132474.1506397 T=(Ay)1/3=2.697570676a=K/U 0.25= 4.423763272 L k =75 L k /q k =125.9541985 e=2.718281828多年平均含沙量0.453kg/m 3过机含沙量0.277265517kg/m 3大于0.1mm含沙量0.0124kg/m 3N=A/(1800y)=2、大于j 粒径级沉降率 --- n jM=A 1/3/(10y 2/3)=j ---第 i 粒径组下限粒径级编号（由大到小排列，j=m, m-1, ….,1)n j 为总沉降率n 。
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。
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 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。
泥沙的沉速讲解
D
D
13.95
106 0.5 10 3
2
1.09
1.65
9.8
0.5
103
106 13.95 0.5103
0.0700m / s 7.00cm / s
33
3、D＝5mm
沙玉清紊流区沉速公式
1.14 s gD 1.14 1.65 9.8 5103
0.3270m / s 32.7cm / s
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
24
概念1
含沙量（含沙浓度）：单位浑水中所含 的泥沙的数量。
名称
量纲 记号
表达式
单位
泥沙颗粒的体积
体积含沙量（体积百分比） 无
Sv SV 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
kg / m 3
重量百分比含沙量
泥沙所占重量
无
Sw
SW 浑水的重量
—
25
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。
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。
6
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，阻力系数与沙粒雷诺 数之间呈曲线关系。
颗分方法粒径计泥砂的沉速公式
颗分方法粒径计泥砂的沉速公式泥砂沉速（particle settling velocity）描述着悬浮在水中物质下沉的速度。
使用Grainfield方法粒径计泥砂的沉速公式可以有效的估算沉积物的沉速。
1、Grainfield（格雷因菲尔德）方法的沉速公式：当粒径小于等于91.4mm，其沉速公式为：Vd= 0.2471*（d/do）2.65其中Vd为给定粒径的沉速，d为粒径，do为细粒径的参考值，它的直径小于91.4mm的悬浮物的沉速，d=1000mm。
2、Grainfield（格雷因菲尔德）方法的校正公式：当粒径小于等于91.4mm，其校正公式为：Vt= 1.5*Vd其中Vt为给定粒径的校正沉速，Vd为给定粒径经Grainfield公式计算得出的沉速。
3、Grainfield（格雷因菲尔德）方法的密度修正公式：当沉速小于0.3m/s，其密度修正公式为：Vt= Vd-256.0*（（ρ-1000.0）/ρ）其中Vd为给定粒径经Grainfield公式计算后的沉速，ρ为此时的悬浮物的密度。
4、Grainfield（格雷因菲尔德）方法的流速修正公式：当沉速大于等于0.3m/s，其流速修正公式为： Vt= Vd-21.6*U其中Vd为给定粒径经Grainfield公式计算后的沉速，U为此时的流速。
此外，Grainfield方法粒径计泥砂的沉速公式还需要考虑水温。
水温越高，悬浮物的沉速越快，因而需要把水温的影响也计算在内。
总的来说，使用Grainfield（格雷因菲尔德）方法粒径计泥砂的沉速公式进行沉速测量是一种合理有效的方法，可以获取更加准确的结果。
它的优点在于简单、准确、方便，可以快速根据各种实际情况对结果进行修正，例如考虑温度和流速因素。
此外，还可以利用该公式来预测沉积物分布和组成，为分子模拟提供理论保证，从而更好地预听水质改变。
河流动力学重点归纳
研究对象：河流河流是水流与河床在地球物理诸自然因素以及人类活动影响下交互作用的产物水流与河床的交互作用中，泥沙起着纽带的作用:泥沙淤积，河床抬高,泥沙冲刷，河床下切 研究的核心：泥沙的基本运动规律研究对象：泥沙从微观来看：泥沙为散粒群体在河流动力学中，研究泥沙的运动过程，视泥沙为连续介质注意：在水流中的泥沙含量过低时，只能做散粒个体看待，不能视作连续介质。
（散粒个体泥沙是不接受紊动扩散作用的）主要理论工具力学：泥沙颗粒受力分析统计理论：无数泥沙颗粒，具有随机行，从宏观上研究，即不能不用到统计理论 解决问题的手段模型试验：分为物理模型和数学模型采用模型试验的原因：泥沙运动涉及的物理量往往较多，边界条件往往比较复杂没有较简单的公式或可求出精确数值解的模型模型研究的过程实际问题 → 简化（留取主要矛盾）→模型建立（设计、验证）→试验研究数学、物理模型都要经过类似的过程1.2河流动力学发展简史初创期：1938年，劳斯（H.Rouse ），第五次国际应用力学讨论会会刊上发表关于泥沙紊动扩散理论，标志河流动力学从水力学中分离出来；同一时期还有：1933年，奥布莱恩（M.P .O’Brien ），1931年，马卡维也夫（B.M.Makabeeb ）初期（1931~1950）泥沙紊动扩散理论的讨论；中期（1950~1970）能量平衡问题；近期（1970~至今）水沙两相流的基本问题1.自觉地努力学会掌握理论与实际结合的原则2.要认真观察和分析河流运动过程中的矛盾现象，提示客观存在着的对立与统一的规律，坚持具体情况具体分析的科学精神3.对前人的成果要批判的继承和吸收第二章 泥沙特性2.1泥沙的粒径和粒配曲线泥沙：通常把组成河床和随水流运动的小颗粒叫做泥沙。
粒径是表示泥沙颗粒大小的一个量度。
确定粒径时遇到的困难：1.泥沙形状不规则；2.泥沙的粒径不均匀等容粒径。
定义：容积与泥沙颗粒相等的球体的直径。
计算公式可简称为粒径，单位毫米（mm ）。
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。
《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
沙子的沉降计算公式
沙子的沉降计算公式沙子的沉降是指沙子在水中或其他液体中沉降的过程。
在工程建设和环境保护中，我们经常需要对沙子的沉降进行计算，以便更好地设计和规划相关工程。
为了进行沙子沉降的计算，我们需要了解沙子的密度、颗粒大小和液体的性质等因素，并且需要使用相应的计算公式进行计算。
沙子的沉降计算公式是根据斯托克斯定律来进行推导的。
斯托克斯定律是描述细小颗粒在流体中沉降速度的定律，它可以用来计算沙子在液体中的沉降速度。
根据斯托克斯定律，沙子的沉降速度与颗粒的大小、密度以及液体的粘度有关。
首先，我们需要了解沙子的密度和颗粒大小。
沙子的密度通常在2.65g/cm³到2.7g/cm³之间，颗粒大小则根据具体的沙子种类而有所不同。
在进行沉降计算时，我们需要测量具体的沙子密度和颗粒大小，并将其代入计算公式中。
其次，我们需要了解液体的性质，包括液体的粘度。
液体的粘度是描述液体内部分子间相互作用力的强度，它可以影响沙子的沉降速度。
通常情况下，我们可以通过实验或者参考相关文献来获取液体的粘度数值。
根据斯托克斯定律，沙子的沉降速度可以用下面的公式来计算：\[v = \frac{2}{9} \frac{(\rho_s \rho_f)g}{\eta}r^2\]其中，\(v\)代表沙子的沉降速度，\(\rho_s\)代表沙子的密度，\(\rho_f\)代表液体的密度，\(g\)代表重力加速度，\(\eta\)代表液体的粘度，\(r\)代表沙子颗粒的半径。
通过这个公式，我们可以计算出沙子在液体中的沉降速度。
在实际工程中，我们可以根据具体的情况，选择合适的液体和沙子进行实验，从而得到实际的沉降速度数据。
沙子的沉降计算公式不仅可以用于工程建设中，还可以用于环境保护和科学研究中。
例如，在河流或湖泊中，沙子的沉降速度可以影响水体的清澈度和生态环境，通过计算沙子的沉降速度，我们可以更好地了解水体的动态变化，并且采取相应的措施来保护水体环境。