河流动力学复习要点
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1、河流系统与人类活动
1.1
1)动态系统、封闭系统、开放系统的概念;
2)平衡状态和亚平衡状态,及其判别方法;
3)水文系统的七个子系统的名称和含义;
1.2
1)在地质学、地貌学和实际工程中考虑泥沙问题时,所采用的时间尺度和空间尺度;
2)河流自然功能的五个方面;
2、泥沙颗粒的基本特性
2.1
1)河流中,粗、细颗粒泥沙的来源;
2)风化作用、物理风化、化学风化的概念;化学风化的三个阶段和产物;
3)土壤的特点和来源;黄土的特点;
2.2
1)三种泥沙颗粒粒径的定义方法和适用对象;
2)圆度和球度的定义方法;二者分别侧重描述颗粒的那种特征;二者在河流中的变化规律;
3)密度、容重(公斤力的概念)、相对密度的概念和相互关系;
2.3
1)泥沙颗粒级配曲线(累计频率曲线)的概念和绘制方法;
2)中值粒径、算数平均粒径和几何平均粒径的含义和计算方法;
3)干容重的概念;干容重与粒径、埋深和淤积历时等因素的关系;
4)水下休止角的概念和相关的影响因素;
5)黏粒、胶粒双电层结构的概念和形成过程,以及两者的区别;表面电位和电动电位形成的原因和影响因素;
2.4
1)在不同流态条件下,圆球扰流阻力系数(随Re变化)的变化特点;
2)概念性掌握,在不同流态条件下,圆球沉速计算公式是如何得到的;
3)如何理解沉速测量方法的不同,对于粒径的反算结果影响很大;
4)了解影响颗粒群体沉速的因素;
1)浑水容重、重量含沙量和体积比含沙量的概念,及相互关系;
2)三种典型的流型的含义;表观粘度的含义;
3)推移质、悬移质的概念,及其对水流能量消耗方面的特点;
4)床沙质和冲泻质的概念,及其区别两者的经验方法;
3、床面形态与水流阻力
3.1
1)急流、缓流、临界流的划分依据,以及所表达的含义;
2)动床床面形态的分类;
3.2
1)床面剪切应力、Shields数、沙粒剪切雷诺数、Froude数的定义方法;以及它们在不同水流能态下的重要性;
3.3
1)动床床面河流阻力的分类;
2)使用不同的公式计算明渠均匀流断面平均流速;
3.4
1)了解Einstein综合糙率的计算方法;
3.5
1)床面糙率随水流能态的变化规律;
2)沙粒阻力和沙波阻力的含义;
3)理解流速、底坡、沙粒水力半径、沙波水力半径和断面形态之间的关系,掌握相关计算的方法;
4、泥沙的起动与推移运动
4.1
1)泥沙启动具有随机性的原因;
4.2
2)无黏性单颗粒在水平床面上的临界滑动平衡条件;为什么该平衡式可以转化为临界Shields数和剪切雷诺数的关系?
3)利用Shields曲线:(已知水流条件τ或*U,及γ和D)判断泥沙颗粒是否已经启动;(已知γ和D)确定临界水流条件τ或*U;
4)无黏性单颗粒在斜坡上的临界滑动平衡条件;稳定渠道断面的含义;
5)依据对数和指数流速分布,得到的明渠临界启动平均流速公式的推导依据(颗粒临界启动平衡条件和实验参数率定);使用两类公式在给
定条件下计算临界启动平均流速;
6)了解依据Shield曲线和所得的;沙莫夫公式的推导方法;
1)在考虑沙波和边壁影响的条件下,利用Meyer-Peter公式计算推移质输沙量的方法;
2)采用Bagnold公式计算推移质输沙率的方法;了解该公式的推导过程;
3)Einstein推移质运动理论中:泥沙颗粒运动的条件;理论的前提条件;单位面积上沉积率和冲刷率的计算方法;利用推移质运动强度和水
流参数的关系计算推移质输沙量;
4)建议认真研究例题4-6,思考应用以上三个公式计算输沙率时,所需条件的异同;
5、悬移质运动和水流挟沙力
5.1
1)了解泥沙扩散方程的推导过程;了解把紊动对流项表示成为泥沙浓度扩散项的方法;
5.2
1)了解悬移质含沙量垂线平衡分布时的二维扩散方程形式,以及由此进一步得到Rouse方程所作的假定;利用Rouse方程计算悬移质含沙量
和判断起悬状态;
2)泥沙扩散系数和动量交换系数的实验研究结论:床面形态的影响;浑水对动量交换系数的影响;
5.3
1)Einstein悬移质输沙率公式:积分下限的处理方式(利用了推移质输沙率);利用该公式计算悬移质输沙率;
2)Bagnold悬移质输沙率公式的推导过程和计算方法;建议认真研究例题5-2;
5.4
1)利用Einstein和Bagnold挟沙力公式计算总输沙率;
6、河道演变的基本原理
6.1
1)有效降水量的含义;Langbein-Schumm定律的内容和含义;
2)准恒时段时间尺度的含义(哪些是自变量,哪些是因变量);
3)河流分级、泥沙输移比、河网密度的概念;
6.2
1)均衡(或平衡)状态的概念和含义;判断均衡河道的三种方法,及其优缺点;
6.3
1)造床流量的概念;不采用特大洪水作为造床流量的原因;不能采用造床流量概念的情况及原因;
2)把平滩流量作为造床流量的原因;确定平滩流量的三种方法;
3)把某一重现期(或频率)的流量作为造床流量的含义和所需注意的问题;
4)有效输沙流量、地貌功的含义;有效输沙流量的优点,和使用时需要注意的问题;
5)应用有效输沙流量法,如何对待不同的泥沙运动形式;
6.4
1)了解黄河水沙异源特性的含义;黄河上游人为活动导致下游汛期高含沙量出现频率增加的原因;
6.5
1)河相关系的概念;和相关系中所包含的变量的分类;
2)“人工渠道均衡理论”和“冲积河流水力几何关系”中对(作为自变量的)流量分别是如何定义的,这种差别会导致什么不同的效果;
3)“冲积河流水力几何关系“相关研究结果所标明的各河道参数与流量的相关性情况;
4)“断面河相关系”与“沿程河相关系”在定义上有哪些不同之处;如何从前者获得后者;
6.6
●在河相关系的理论推导中作为因变量的有哪几个参数;已知的方程有哪些;为什么需要补充新的关系;
7、冲积河流的河型
7.1
●河型的定义;
●Schumm河型分类图中,各河型的相对关系;
●天然冲积河流均衡河道自我调节的含义;
●游荡型河流的特点和形成的条件;
●河流下游易出现弯曲型河流的原因;河口区易出现顺直河型的原因;
7.2
●“最大输沙效率假说”和“最小水流功率假说”的内容;两者在含义上有什么区别;
●利用“最小水流功率假说”计算稳定河型时,出现单、双值的条件;
●顺直、弯曲河道分别易形成形成浅滩和深潭河型的原因;
7.3
●河流弯道水面超高、横向流速分布的规律和成因;
●河流弯道断面含沙量、流速的分布规律,和对泥沙输移的影响;
●河道弯曲系数的概念;蜿蜒河道横向摆动和纵向运动的原因和特点;弯道移动速度与弯曲程度的关系;
以上所列内容,为各章节提纲式总结,不保证全面、无遗漏,仅作为复习过程的思路提示,不作为考试的出题范围;教材7.3节以后的和以上未提到的,请大家自行复习。