河流动力学 闭卷

泥沙级配曲线

粒配曲线：表示天然沙组成特性的曲线

.绘制过程：取样→烘干→筛分→称重→点线→求各种特征值

（1）取样筛分，获取各粒经组D i 泥沙的重量；

（2）统计出小于和等于各粒经D i 的沙重，并算出其占总重的百分比p i；

（3）准备半对数坐标纸(横坐标为对数分格，纵坐标是普通分格)；

（4）以粒经D i 为横坐标(对数坐标，从大到小)，小于和等于粒经D i 的沙重百分比p i为纵坐标(普通坐标)绘制D~p粒配曲线。

.曲线坐标：半对数坐标

粒配曲线反映的特性：

⑴可反映沙样颗粒的大小和范围；

⑵可反映沙样组成的均匀程度。

沙样的特征粒径（中值粒径d50与算术平均粒径d m关系？）粒径：单个泥沙颗粒的大小

1、等容粒径：体积相当的球体直径；

3

1

3

1

6

6

⎪⎪

⎭

⎫

⎝

⎛

=

⎪

⎭

⎫

⎝

⎛

=

s

W

V

D

πγ

π

粗颗粒

2、平均粒径：

• 算术平均：()3/c b a D ++= • 几何平均；3abc D =粗颗粒

2、筛分粒径：刚好能通过筛孔的粒径；停留在D1，通过D2的平均粒径；细颗粒

3、沉降粒径：粒径小于0.1mm 。如：比重计法、粒径计法、吸管法等。

沙样组成(群体性)：

(1)代表粒径：中值粒径:d 50：级配曲线中p=50%对应的粒径。

算术平均粒径: Dm ，几何平均粒径dmg 100

1

∑==

n

i i

im m P

D

D

（2）非均匀特性：拣选系数φ和均方差σ（几何标准偏差）2575D D =

ϕ ⎪⎪⎭

⎫

⎝⎛+=1650508421D D D D σ 泥沙淤积物干容重的概念？影响淤积物干容重的因素?

泥沙的重力特性：

一、泥沙的容重与密度

1、定义s γ：泥沙颗粒单位体积的重量(T/m 3、KN/m 3)。

s

s V Ws

=

γ 密实不含空隙的体积 2、常见值范围：＝2.55～2.75T/m 3，通常取平均值s γ＝2650kg/m 3。 3、有效比重：泥沙水下比重与水的比重之比，为无量刚值，a ＝1.65。

γ

γ

γ-=

s a 水的比重＝1 000kg/m 3 二、泥沙淤积物干容重'

γ

沙样烘干后（100-105℃的重量与原状沙样体积的比值。也称干密度'

s ρ。由于泥沙颗粒存在孔隙，干容重一般小于个体颗粒的容重。在分析河床冲淤变化时，泥沙冲淤的重量必须通过泥沙的干容重换算为泥沙冲淤体积。干容重变化为300～1700kg/ m 3，变化范围较大。 影响干容重的主要因素有：粒径，淤积历时，埋藏的深度和环境等。

浑水容重γm 与含沙量的关系？

泥沙沉速概念

沉速概念：单颗粒泥沙在无边界影响的静止的清水中匀速下沉的速度。符号：ω，又称为 水力粗度。是泥沙的水力特性。实测资料表明，泥沙沉降的运动状态与沙粒雷诺数有关。 沙粒雷诺数概念：Re d =

υ

ωd

(绕流流体惯性力与粘滞力的对比) 泥沙沉降绕流阻力与沉降状态关系？

绕流阻力系数：)(ed D R f C 度、水流紊动强度、形状、方位、表面粗糙=

层流时Red<0.1：C D 与Re d 为直线关系，低雷诺数阻力表现 为粘性阻力 紊流时：试验结果表明：C D 与Re d 为无关，基本为一常数，C D ≈const.。 过渡状态时：C D 与Re d 成曲线关系，数学上难以描述。

张瑞谨泥沙沉速公式推导思路?会用该公式计算泥沙沉速。

影响泥沙沉速主要因素？泥沙沉速影响因素

颗粒形状：

含沙量：

不均匀沙的沉速：

沉降筒直径：

紊动：

絮凝：出现絮凝后，沉速增加，一般0.4－0.5mm/s

群体沉速与含沙量的关系？

泥沙运动分类？推移质与悬移质运动区别？

泥沙起动概念？

泥沙起动随机性表现？

泥沙起动的希尔兹曲线反映的泥沙起动特性？会根据希尔兹数计算泥沙起动切力，判别泥沙起动。

起动流速概念？起动流与泥沙起动的关系？

细粘粒泥沙的粘结力？

关于粘结力形成原因的不同观点

1、张瑞瑾观点

张瑞瑾认为细颗粒之间的粘结力主要是因为存在于颗粒之间的束缚水（吸附水膜）不传递静水压力所引起的。 2、唐存本观点

认为存在于细颗粒泥沙之间的粘结力，主要是由于沙粒表面于粘结水之间的分子引力造成的。

3、窦国仁观点

认为粘结力应由水对床面颗粒的下压力及颗粒间的分子引力两部分组成

止动流速与起动流速的对比？

颗粒由静止起动时，流速必须大于启动条件、流速降到止动条件以下，颗粒向床面沉降，停止运动静止下来。

完整的沙波发展过程？

沙波的产生和消亡的过程，依据不同的水流条件存在静平整、沙纹、沙垄、动平整、沙浪、碎浪、急滩和深潭等阶段。

a)静平床：此时水流强度较弱，c U U <，床沙静止不动。

b)沙纹：水流达到一定强度，c U U <，泥沙开始运动，由于水流的随机性和泥沙组成的不均匀性，形成沙纹，沙纹尺寸较小。沙纹的尺寸与河道几何尺寸（水深）关系不大，在深水区和浅水区都会出现。

c)、沙垄：随着水流强度的增强，沙纹尺寸不断增大，发展成为沙垄。沙垄受到河道几何尺寸（特别是水深）影响较大，波高由不足1m 到2～3m ，波长由数米以至100m 以上不等。在大小不同的河流中，沙垄所达到的波高和波长有很大差别，沙垄尺寸变幅较大。 d) 过渡