01第一次课(绪论第一章第一节)PPT课件
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
的再造床过程。 ⒋ 河床变形预测
研究预测水流、泥沙运动
及河床冲淤演变的方法。
6
5
二 、生产实践中的河流动力学问题
1、防洪及河道淤积问题 2、水库淤积及下游河床冲刷问题
水面
水库上游 上游淤积区
下游冲刷坑
下游河道
3、低水头枢纽及取水口泥沙问题 4、航道港湾与河口泥沙问题
7
6
三、学科发展简况
1、1938年，罗斯（Rouse，H.）发表泥沙紊动 扩散方程河流动力学脱离母体，成为一门独立 的科学。 2、上世纪50年代以前
18
16
㈣ 泥沙按粒径大小分类
1、分类原则
❖ 表示出不同粒径级泥沙性质上的显著差异和性质变 化的规律性；
❖ 各级分界粒径尺度成一定的比例。
2、φ值分级尺度
把以mm为单位的粒径取以2为底的对数并乘以 “－1”，从而使得都是整数φ值。
每一分级粒径D可表示为
D＝2－φ 或 lo2gD
（ φ为整数，D的单位为mm）
❖1936年，希尔兹（Shields，A.)对泥沙起 动的研究 ❖1948年，梅叶－彼德（Meyer-Peter，E) 对推移质输沙率的研究
❖1950年，爱因斯坦（ Einstein,H.A),利 用随机理论对推移质和悬移质输运的研究
8
7
3、20世纪50年代以后 ❖在前苏联，以维利卡诺夫为代表的学派
20
18
3、水利工程界分类
表1-2
泥沙颗粒分级标准
泥 沙 分 类 粘 粒 粉 沙 沙 粒 砾 石 卵 石漂 石 粒 径 大 小 （ m m ） < 0 . 0 0 50 . 0 5 ～ 0 . 0 0 5 2 ～ 0 . 0 5 2 0 ～ 22 0 0 ～ 2 0> 2 0 0
21
19
二、沙样组成与粒配曲线
（1-4）
19
17
❖ 运用该方法，可以把变化相当大的粒径 范围用变化不大的整数φ来表示，φ值越 大表示粒径越细。
…2n …23 22 21 20 2-1 粒 径
………8 4 2 1 0.5
2-2
2-3 … 2-n …
0.25 0.125 … … …
Φ 值…-n …-3 -2 -1 0 1
2
3 …n …
交通出版社，1981
3
2
绪论
一、河流动力学的研究范畴
河流动力学是研究河道水流、泥沙运动和 河床演变规律及其应用的学科。
河流动力学是研究冲积河流在自然状态 以及受人工建筑物影响以后所发生的变 化和发展规律的一门学科。
4
3
㈠、河流对人类的重要性 ㈡、天然河流总是处在不断变化和发展过程中
河流的变化和发展是水流与河床相互作用的 结果。
⑤在解决实际问题时，要从实际出发，重视和 掌握第一手资料。
11
9
第一章 泥沙特性
泥沙的基本特性包括
1、几何特性
形状、粒径大小及群体泥沙的 组合特性
2、重力特性 泥沙的容重与淤积泥沙的干容重
3、水力特性 泥沙颗粒的沉降速度
4、细颗粒泥沙的物理化学特性
细颗粒泥沙的絮凝机理
12
10
第一节 泥沙的几何特性
10年4月12日
河流动力学
1
讲授教材 河流动力学 王昌杰主编 人民交通出版社 2001版
2
参考书目
1. 河流动力学，陈立、明宗富编，武汉大学出 版社，2001.
2. 河流动力学，张瑞瑾主编，中国水利水电出 版社，1998.
3. 河流动力学概论，邵学军、王兴奎，清华大 学出版社，2005.
4. 河流泥沙工程学，北京：水利出版社，1981 5. 河流动力学， 华东水利学院等四校编，人民
泥沙的几何特征指泥沙的形状和粒径。
泥沙的形状总的来说，颗粒越大，形状越圆滑； 颗粒越小，形状越复杂。常见的砾石、卵石外 形一般呈椭球体。
短轴 c
中轴 b
泥沙颗粒形状
长轴 a
13
11
一、泥沙的粒径
泥沙颗粒的大小，通常以颗粒直径来表示， 简称粒径，其符号为D（或d），单位mm。
泥沙粒径测量和计算方法：
㈢、泥沙运动在河流发展变化中的作用
水流与河床的相互作用是通过它们之间的泥 沙交换来实现的，泥沙运动是水流与河床相 互作用的媒介。
5
4
㈣、河流动力学研究内容
⒈ 水流结构
研究水流内部运动特征 及运动要素的空间分布。
⒉ 泥沙运动
研究泥沙冲刷、搬运和 堆积的机理。
3.河床演变 研究河流的河床形态、演 变规律以及人为干扰引起
❖尺量法（称重法，适用于卵石以上的较大颗粒） 等容粒径
❖筛析法 （适用于砾石、沙粒） 筛分பைடு நூலகம்径
❖水析法 （沉降法，适用于粉沙、粘土） 沉降粒径
14
12
㈠、等容粒径
⒈ 定义 等容粒径是指体积与泥沙颗粒相等的球体直径。 ⒉ 计算测量方法
① 测定泥沙颗粒的重量（或体积）
1
1
D
6V
3
6Ws 3
(1-1)
㈠、研究方法
⒈ 现场观测
⒉ 室内试验 ⒊ 理论分析 ⒋ 数值计算
10
9
四、研究方法和学习特点
㈡、学习特点
①在研究中就不得不对问题做出某些假定，进 行一些简化，广泛使用半经验的或经验的方法。
②同一问题得到的公式各不相同。
③弄清物理概念，分析影响因素，注意建立条 件和适用范围。
④选定公式后进行计算时，要留意有关变量的 量纲及其相互关系，不可随心所欲地取用单位。
我国：沙玉清；钱宁；张瑞瑾、谢鉴衡； 窦国仁；韩启为
❖欧美：恩格隆（Engelund,F.)， Einstein,H.A.，雅林（ Yalin,M.S.)
4、20世纪70年代以后 计算机时代，根据大量实测资料，进行回归 分析，得到阻力和输沙率公式
5、目前，筛选淘汰，去伪存真。
9
8
四、研究方法和学习特点
㈠、粒配曲线（级配曲线、颗分曲线,或累积频 率曲线）
22
20
㈡、粒配曲线的意义 ⒈ 表征泥沙颗粒的粗细和沙样的均匀程度。 ⒉ 可直接查出小于某粒径的泥沙在总沙样中所
D1
D2
筛析法示意图
两筛之间泥沙颗粒的粒径可以用两筛网孔径 的算术平均值或几何平均值计算。
17
15
㈢、沉降粒径（沉径）
粉沙和粘粒，难以用筛析法确定其粒径， 而必须通过测量颗粒在静水中的沉速，然后 按照粒径与沉速的关系，反求出与泥沙粒径。
这样所求出的粒径实质上是与泥沙颗粒密度 相同、沉速相等的球体直径。
15
13
㈠、等容粒径
⒉ 计算测量方法
② 将泥沙看成椭球体，直接测量其长轴a、中轴b、短轴c
用其算术平均值表示粒径
D abc/3 (1-2)
用几何平均值表示粒径
D 3 abc ⒊ 尺量法的适用对象
(1-3)
16
14
㈡、筛分粒径（筛径）
沙粒的中轴长度是比较接近等容粒径的，因此 筛析法所测的粒径可近似地看成等容粒径。
研究预测水流、泥沙运动
及河床冲淤演变的方法。
6
5
二 、生产实践中的河流动力学问题
1、防洪及河道淤积问题 2、水库淤积及下游河床冲刷问题
水面
水库上游 上游淤积区
下游冲刷坑
下游河道
3、低水头枢纽及取水口泥沙问题 4、航道港湾与河口泥沙问题
7
6
三、学科发展简况
1、1938年，罗斯（Rouse，H.）发表泥沙紊动 扩散方程河流动力学脱离母体，成为一门独立 的科学。 2、上世纪50年代以前
18
16
㈣ 泥沙按粒径大小分类
1、分类原则
❖ 表示出不同粒径级泥沙性质上的显著差异和性质变 化的规律性；
❖ 各级分界粒径尺度成一定的比例。
2、φ值分级尺度
把以mm为单位的粒径取以2为底的对数并乘以 “－1”，从而使得都是整数φ值。
每一分级粒径D可表示为
D＝2－φ 或 lo2gD
（ φ为整数，D的单位为mm）
❖1936年，希尔兹（Shields，A.)对泥沙起 动的研究 ❖1948年，梅叶－彼德（Meyer-Peter，E) 对推移质输沙率的研究
❖1950年，爱因斯坦（ Einstein,H.A),利 用随机理论对推移质和悬移质输运的研究
8
7
3、20世纪50年代以后 ❖在前苏联，以维利卡诺夫为代表的学派
20
18
3、水利工程界分类
表1-2
泥沙颗粒分级标准
泥 沙 分 类 粘 粒 粉 沙 沙 粒 砾 石 卵 石漂 石 粒 径 大 小 （ m m ） < 0 . 0 0 50 . 0 5 ～ 0 . 0 0 5 2 ～ 0 . 0 5 2 0 ～ 22 0 0 ～ 2 0> 2 0 0
21
19
二、沙样组成与粒配曲线
（1-4）
19
17
❖ 运用该方法，可以把变化相当大的粒径 范围用变化不大的整数φ来表示，φ值越 大表示粒径越细。
…2n …23 22 21 20 2-1 粒 径
………8 4 2 1 0.5
2-2
2-3 … 2-n …
0.25 0.125 … … …
Φ 值…-n …-3 -2 -1 0 1
2
3 …n …
交通出版社，1981
3
2
绪论
一、河流动力学的研究范畴
河流动力学是研究河道水流、泥沙运动和 河床演变规律及其应用的学科。
河流动力学是研究冲积河流在自然状态 以及受人工建筑物影响以后所发生的变 化和发展规律的一门学科。
4
3
㈠、河流对人类的重要性 ㈡、天然河流总是处在不断变化和发展过程中
河流的变化和发展是水流与河床相互作用的 结果。
⑤在解决实际问题时，要从实际出发，重视和 掌握第一手资料。
11
9
第一章 泥沙特性
泥沙的基本特性包括
1、几何特性
形状、粒径大小及群体泥沙的 组合特性
2、重力特性 泥沙的容重与淤积泥沙的干容重
3、水力特性 泥沙颗粒的沉降速度
4、细颗粒泥沙的物理化学特性
细颗粒泥沙的絮凝机理
12
10
第一节 泥沙的几何特性
10年4月12日
河流动力学
1
讲授教材 河流动力学 王昌杰主编 人民交通出版社 2001版
2
参考书目
1. 河流动力学，陈立、明宗富编，武汉大学出 版社，2001.
2. 河流动力学，张瑞瑾主编，中国水利水电出 版社，1998.
3. 河流动力学概论，邵学军、王兴奎，清华大 学出版社，2005.
4. 河流泥沙工程学，北京：水利出版社，1981 5. 河流动力学， 华东水利学院等四校编，人民
泥沙的几何特征指泥沙的形状和粒径。
泥沙的形状总的来说，颗粒越大，形状越圆滑； 颗粒越小，形状越复杂。常见的砾石、卵石外 形一般呈椭球体。
短轴 c
中轴 b
泥沙颗粒形状
长轴 a
13
11
一、泥沙的粒径
泥沙颗粒的大小，通常以颗粒直径来表示， 简称粒径，其符号为D（或d），单位mm。
泥沙粒径测量和计算方法：
㈢、泥沙运动在河流发展变化中的作用
水流与河床的相互作用是通过它们之间的泥 沙交换来实现的，泥沙运动是水流与河床相 互作用的媒介。
5
4
㈣、河流动力学研究内容
⒈ 水流结构
研究水流内部运动特征 及运动要素的空间分布。
⒉ 泥沙运动
研究泥沙冲刷、搬运和 堆积的机理。
3.河床演变 研究河流的河床形态、演 变规律以及人为干扰引起
❖尺量法（称重法，适用于卵石以上的较大颗粒） 等容粒径
❖筛析法 （适用于砾石、沙粒） 筛分பைடு நூலகம்径
❖水析法 （沉降法，适用于粉沙、粘土） 沉降粒径
14
12
㈠、等容粒径
⒈ 定义 等容粒径是指体积与泥沙颗粒相等的球体直径。 ⒉ 计算测量方法
① 测定泥沙颗粒的重量（或体积）
1
1
D
6V
3
6Ws 3
(1-1)
㈠、研究方法
⒈ 现场观测
⒉ 室内试验 ⒊ 理论分析 ⒋ 数值计算
10
9
四、研究方法和学习特点
㈡、学习特点
①在研究中就不得不对问题做出某些假定，进 行一些简化，广泛使用半经验的或经验的方法。
②同一问题得到的公式各不相同。
③弄清物理概念，分析影响因素，注意建立条 件和适用范围。
④选定公式后进行计算时，要留意有关变量的 量纲及其相互关系，不可随心所欲地取用单位。
我国：沙玉清；钱宁；张瑞瑾、谢鉴衡； 窦国仁；韩启为
❖欧美：恩格隆（Engelund,F.)， Einstein,H.A.，雅林（ Yalin,M.S.)
4、20世纪70年代以后 计算机时代，根据大量实测资料，进行回归 分析，得到阻力和输沙率公式
5、目前，筛选淘汰，去伪存真。
9
8
四、研究方法和学习特点
㈠、粒配曲线（级配曲线、颗分曲线,或累积频 率曲线）
22
20
㈡、粒配曲线的意义 ⒈ 表征泥沙颗粒的粗细和沙样的均匀程度。 ⒉ 可直接查出小于某粒径的泥沙在总沙样中所
D1
D2
筛析法示意图
两筛之间泥沙颗粒的粒径可以用两筛网孔径 的算术平均值或几何平均值计算。
17
15
㈢、沉降粒径（沉径）
粉沙和粘粒，难以用筛析法确定其粒径， 而必须通过测量颗粒在静水中的沉速，然后 按照粒径与沉速的关系，反求出与泥沙粒径。
这样所求出的粒径实质上是与泥沙颗粒密度 相同、沉速相等的球体直径。
15
13
㈠、等容粒径
⒉ 计算测量方法
② 将泥沙看成椭球体，直接测量其长轴a、中轴b、短轴c
用其算术平均值表示粒径
D abc/3 (1-2)
用几何平均值表示粒径
D 3 abc ⒊ 尺量法的适用对象
(1-3)
16
14
㈡、筛分粒径（筛径）
沙粒的中轴长度是比较接近等容粒径的，因此 筛析法所测的粒径可近似地看成等容粒径。