河流动力学复习要点

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。