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。

平均含沙量S *是一定水流与泥沙条件下，河流处于不冲不淤临界状态时，单位水体所能挟带的悬移质中床沙质量数的平均值。单位为kg/m 3或N/m 3

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。

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

单向变形是指河道在相当长的时期内只是单一的朝某一方向发展的演变现象。

复归性变形是指河道周期性往复发展的演变现象。

河床演变的根本原因是输沙的不平衡。当上游来沙量大于本河段水流输沙能力，水流不能将上游来沙全部带走，本河段将发生淤积。当上游来沙量小于本河段的输沙能力，则在本河段发生冲刷。纵向输沙不平衡将引起河床纵向变形，横向输沙不平衡将引起横向变形局部输沙不平衡将引起河床局部变形。

河床演变的因素：1、河段来水量及其变化过程2、河段的来沙量、来沙组成及其变化过程3、和段的河谷比降4、河段的河床形态及地质状况——可人为控制

河流根据形态和演变分为：弯曲河道、分汊河道、顺直（微弯）河道、游荡河道。

弯道水流使得凹岸方向的水面增高，凸岸方向的水面降低

名词解释

水流动力轴线为河段中流程各断面最大垂线平均流速所在位置的连线，亦称为主流线。

水流动力轴线的主要特点：

1、它在弯道进口段或者在弯道上游的过渡段，常靠近凸岸，进入弯道以后，即逐渐向凹岸

转移，至弯顶稍上部位才偏靠凸岸，主流开始逼近凹岸的位置叫做“顶冲点”。

2、主流线“低水傍岸”、“高水居中”；顶充点“低水上提”、“高水下挫”

当河湾因土质不均匀，发展受到限制时，会形成曲率较大的锐弯，在适宜条件下，主流线由凹岸改趋凸岸，凹岸产生回流，泥沙在凹岸落淤，这种现象称为撇弯。

切滩是指在弯曲河段，水流由边滩漫过，冲刷滩上薄弱部位，使滩体一部分与边滩脱离成心滩的现象。

确定造床流量方法（1）平滩流量法；平河漫滩水位的流量为第一造床流量，平边漫水位的流量为第二造床流量（2）计算法；水流的输沙能力可认为与流量Q的m次及比降J的乘积

成正比，所经历的时间可用其出现的频率P来表达。G=Q m JP

冲积平原河流处于平衡或准平衡状态时，其河床形态的有关要素之间及其与流域来水来沙条件和河床边界条件之间存在着某种函数关系，该关系称为河相关系。

潮汐河口的水流泥沙特点及河床演变

河口区是指河流与受水水体的结合地段。河口分为：支流河口、入湖河口、入库河口、入海河口、干旱三角洲。

潮汐河口区是河流注入到海洋的过渡区域。

河口口门是指河口段多年平均中潮位水面纵坡降线与平均海平面交点所在位置。

当潮波推进达到某一地点时，涨潮流速和径流下泄流速相抵消，潮水便停止倒灌，此处称为潮流界。

潮流界以上潮波仍继续上朔，但由于受河水的阻滞，潮波高急剧减小，直至潮差等于零，此处称为潮界区。潮界区以上河水运动不受潮水影响。

自口门到潮界区之间的河段称为感潮河段。

按河口形态特征分为：1、三角港河口2、三角洲河口

按河口区的动力和来沙量分为：1、强潮海相河口2、弱潮陆相河口3、湖源海相河口4、陆