泥沙运动力学教学文件(1)

泥沙运动力学

Sediment Transport Mechanics

第一章概述

1. 泥沙运动力学—泥沙在流体中，冲刷（scour）、搬运（transport）

和沉积（deposition）的运动规律。

二相：固、液

运动：河流、渠道、荒漠、水库、海滨、管路中，在流水、风、波浪作用下运动。

2. 著名产沙河流：

黄河：16亿吨/年、土壤剥蚀1.6毫米/年。总沙量和平均含沙量世界第一。

印度、孟加拉国的恒河：14.51亿吨/年，世界第二。

孟加拉国的布拉马普特拉河：7.26亿吨/年，世界第三。

3. 国内外著名泥沙研究机构：

（1）国内大学：清华大学、北京大学、河海大学、武汉大学、大连理工大学、四川大学、天津大学、西北农林科技大学、

西安理工大学、华东师范大学、郑州大学、华北水电学院、

新疆大学、长沙理工大学、重庆交通大学…

（各大学研究侧重点不同）

（2）国内科研院所：中国水电科学研究院、南京水利科学研究院、黄河水利科学研究院、长江科学研究院、淮河水利委

员会水科所、天津水运工程科学研究院、西北水利科学研

究所、…（各单位研究侧重点不同）

（3）国家重点实验室：四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室（1990）、大连理工大学海岸及近海工程国家

重点实验室（1990）、华东师范大学河口海岸国家重点实验

室（1995）、武汉大学水资源与水电工程国家重点实验室

（2003）、清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验

室（2004）、河海大学水文水资源与水利工程国家重点实验

室（2007）、天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室

（2011）

（4）国外：Colorado State University, The University of Iowa, The

University of Mississippi, Dundee university, Birmingham University, The University of Manchester, Karsluhe University, Delft University of Technology, …

美国陆军工程师兵团水道实验站

美国农业部国家泥沙实验室

美国地质调查局海湾海岸水利科学中心

荷兰德尔夫特水力实验室

印度水资源部水电研究中心

日本中央大学水力实验室

挪威水工实验室…

（5）国际泥沙研究机构：国际泥沙研究培训中心（International Research and Training Center on Erosion and Sedimentation）

(IRTCES),北京

4. 泥沙学术会议

河流泥沙国际学术会议—1980年第一届（北京），1983年

第二届（南京），1986年第三届（美国），1989年第四届（美

国），1992年第五届（德国），1995年第六届（印度），1998

年第七届（香港），2001年第八届（印度），2004年第九届

（宜昌），2007年第十届（俄罗斯），2010年第十一届（南

非）

国际水力学会学术会议—四年一届，已举办30届（2011

年31届川大）

国际随机水力学会议—三年一届，已举办12届

国际水科学与工程学术会议—三年一届，已举办6届

亚太地区国际水力学学术会议—三年一届，已举办13届

全国泥沙基本理论学术会议—90年第一届，已举办5届

5. 泥沙学术期刊

《水利学报》，《地理学报》，《泥沙研究》，《水动力学研究与

进展》，《水科学进展》，《水力发电学报》，《海洋学报》，《人

民长江》，《人民黄河》，各大学学报

《Journal of Fluid Mechanics》

《Journal of Hydraulics Engineering》

《Journal of Geophysics Research》

《Journal of Water, Port, Coastal and Ocean Engineering》

《Water Resources Research》

《International Journal of Sediment Research》

6. 我国河流泥沙研究的二大特点：

（1）以黄河为代表：颗粒细，含沙量大，级配窄，悬移质

（2）以长江为代表：颗粒粗，级配宽，推移质

如都江堰实测：D max=510mm, D min=0.15mm,

D max/ D min=3400倍

7. 泥沙带来的问题（泥沙灾害）

（1）水库淤积：

全国20座重点水库的观测资料说明，多数水库运行不足20年，总淤积量即达设计库容的18.6%。

* 黄河三门峡水库：1958年截流，1960年蓄水后不仅库容淤损较为严重，1962年3月总淤积量就达15亿吨，占同期入库沙量的93%，到1964年淤积量已达44亿吨，而且淤积末端不断向上游延伸（翘尾巴），威胁着关中平原和西安市的工农业生产和人民生活，被迫放弃蓄水，将已安装好的第一台机组拆迁，进行工程改建（9孔冲沙闸）。

* 大渡河龚嘴水库：从71年汛末蓄水发电至86年底，已达设计运行年限，水库520米以下库容已损失87.6%，仅存0.3亿立方米，85年底对水轮机过流部件检查，发现活动导叶片和转轮叶片已有明显磨损，磨蚀沟槽最深处约10毫米。90年代初进行加高改建，但受成昆铁路线影响，而只能有限加高。