河流动力学复习
山东交通学院河流动力学复习提纲
河流动力学第二章1、紊流：流体质点在流动过程中发生不规则运动、相互混掺、轨迹曲折混乱的形态2、紊流的特征：①即使流量不变，流场中任一点的流速和压力也随着时间呈十分不规则的脉动。
②紊流具有扩散性质，使其能够在水层之间传递动量、热量和质量。
3、雷诺数：作用于单位水体的惯性力与粘性力的比值组成一个无量纲数。
Re =Ud v =惯性力粘性力4、紊动应力：漩涡的垂向运动使各水层的性质（动量、热量、质量等）不断进行交换，其中动量交换产生紊动应力，从而决定了平均流速场。
紊动剪切力公式：τ=−ρu′̅v ′̅ 5、混合长度：为了确定脉动速度，普朗特认为流体质点在y 方向的脉动，即由一层跳入另一层，要经过一段不与其他流体质点相碰撞的距离l 。
然后以自己原来的动量和新位置周围的流体质点相混，完成动量交换。
流体质点从一层跳入另一层，并且不于其他质点相碰的这段距离l 称为混合长度。
它是流体质点横向混杂运动中自由行程的平均值。
6、粘性底层：对于紊流，由于管壁限制，紧贴管壁的流体速度为0，在靠近管壁很薄的一个流层内，流体速度比较小，流体的紊动程度几乎为0，流动处于层流，其切应力主要表现为粘性切应力。
这层流体称为粘性底层（近壁层流区）。
7、壁面粗糙的影响包括：粗糙的突起高度、粗糙的形状、粗糙的疏密和排列等。
糙壁条件下，当流速增大、雷诺数增加时，δ值减小，比值Ks δ很小，如果K s ≫δ时，近壁层流层将被凸起高度破坏，甚至在凸起高度的顶上发生水流分离现象而形成漩涡，产生形状阻力。
此时边界处紊流阻力远远超过粘滞阻力 ，故此时粘滞阻力可以忽略不计。
影响粗糙边壁流速的主要因素为床面切应力和相对粗糙度第三章1、等容粒径：体积与泥沙颗粒容积相等的球体直径。
2、筛分粒径：通过筛分法获得的粒径近似值， 即粒径刚好能够通过的与正方形筛孔边长相等的球体直径。
3、沉降粒径：通过水析法获得的粒径近似值水析沉降法：测出泥沙颗粒在静水中的沉速，求出与泥沙颗粒密度相同、在水中沉速相等的球体的直径，此直径作为泥沙颗粒的沉降粒径4、有效容重（密度）系数：水下相对有效重量（质量） α=γs −γγ=ρs −ρρ，泥沙常取1.655、沉速：单颗粒泥沙在无限大静止清水水体中匀速下沉的速度，常用符号ω，单位cm/s6、沙粒雷诺数：反映泥沙沉降形式的无量纲参数。
河流动力学复习整理
（0）河流动力学概念:研究冲积河流在自然状态下以及受人工建筑物影响以后河道水流、泥沙运动规律和河床演变规律及其应用的学科。
主要研究内容: 水流结构：研究水流内部运动特征及运动要素的空间分布;泥沙运动：研究泥沙冲刷、搬运和堆积的机理; 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的再造床过程; 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.研究方法: 理论分析, 室内试验,现场观测，数值计算（1）河道水流的基本特性：河道水流的二相特性；河道水流的三维性；河道水流的不恒定性；河道水流的不均匀性河道水流的水流结构：主流，副流，环流二维明渠流速的分布规律：1.直线层，也成粘滞底层，切应力只有粘滞切力，流速按直线分布2.过渡层，粘滞切力与紊动切力同时存在，流动是层流和紊流的过渡区，该层没有统一的流速分布公式，近似按直线层或对数层公式计算3.对数层，切应力主要是紊动切应力，流速按对数分布4外层区.在对数层以上到水面的区间，切力主要是紊动力，流速分布常以缺速公式表示，故也称缺速区。
流速分布要受上部边界影响，与边壁糙率也有一定关系。
河道水流阻力分解图：见ppt1 76页明渠二维流的阻力损失表达方式：见ppt1 77页（3）按运动状态分，泥沙的运动形式有：（床沙），推移质、悬移质泥沙交换现象：推移质泥沙运动特点：间歇性、置换性、速度小、跳跃性、数量少、消耗时均能量 悬移质泥沙运动特点：速度大、悬浮性、置换性、数量多、消耗紊动能冲泄质：河流挟带的泥沙中粒径较细的部分，且在河床中数量很少或基本不存在的泥沙。
床沙质：河流挟带的泥沙中粒径较粗的部分，且在河床中大量存在的泥沙。
两者主要区别：1.前者是非造床质泥沙，后者是造床质。
2.前者粒径较小，后者粒径较大3.前者在水流中的含量不仅取决于水流条件，还与河段上游流域供沙条件有关。
推移质~悬移质与床沙质~冲泄质命名的区别：前者按运动方式分；后者按造床作用、颗粒大小和泥沙来源分。
河流动力学复习重点
• 对数流速垂线分布； • 谢才公式； • 曼宁公式；
第2章 泥沙特性
• 泥沙级配曲线； • 沙样的特征粒径； • 泥沙的密实容重和干容重的概念； 影响干容重的因素；浑水容重； • 泥沙沉速概念；泥沙沉降状态；张 瑞谨沉速公式思路；会用该公式计 算泥沙沉速。
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第5章 异重流
• 异重流基本特性； • 浑水容重6章 河床演变 • 河床演变的概念； • 河床演变原理；运用该原理分析水库上下 游的河床演变或浅滩成因； • 影响河床演变因素； • 平原（冲积）河流的河型； • 按照浅滩外型及碍航情况的浅滩类型； • 造床流量概念； • 河床横向稳定及纵向稳定； • 断面河相关系；
• 平衡河流； • 河流动力轴线（主流线）； • 弯曲河道的水流运动、河床演变规 律； • 分汊河道演变特性； • 游荡河道演变特性。
第7章：河床变形预测
• 水库淤积纵剖面形态； • 坝下游冲刷一般特性；
第3章： 推移质泥沙运动 泥沙运动分类；推移质与悬移质划分； 泥沙起动概念； 床面泥沙在水流中受到哪些力的作用？ 起动流速概念；会用沙莫夫公式计算起动 流速； 沙波形成及发展过程； 沙波运动河流的影响； 推移质输沙率概念及探求途径及各类公式 其思路。
• 第4章 悬移质泥沙运动
• 床沙质与冲泻质概念与特性；为何要划分？ • 悬移质泥沙的紊动扩散理论； • 悬沙垂线分布（ROUSE公式）假设；悬浮指 标概念及对含沙量垂线分布的影响，ROUSE 公式缺点；熟练掌握ROUSE公式； • 重力理论的思路及适用情况； • 水流挟沙能力概念；运用挟沙力判断河床河 床冲淤？ 张瑞谨水流挟沙力公式形式，物理意义，参 数特性；
河流动力学复习资料
等容粒径：容积与泥沙颗粒体积相等的球体的直径。
影响干容重的主要因素：1.粒径：影响孔隙率n（粒径↑，n↓，~↑，变化范围↓）2.淤积厚度：影响土的自重应力，自身固结压缩→影响n（淤积越深，~越大，变化范围越小；）3.淤积历时：影响排水固结充分程度→影响n（沉积越短，~越小；沉积越长，~越大，然后趋于稳定值；大颗粒稳定历时短，细颗粒稳定历时长）4.级配：影响n（组成越不均匀，n越小，~越大）影响沉速的因素：1.泥沙颗粒形状；2.水质；3.含沙量；4.边界（有界沉速<无界沉速；近壁沉速<远壁沉速；近底沉速<远底沉速；D/B越小，沉速越大）；5.水体紊动推移质：靠近河床，间歇性运动（跃移质、接触质、层移质）。
其运动与河床冲淤变化息息相关。
推移质和悬移质的相对性（推和悬不能绝对分开，之间存在交换）：1.从河底到水面，泥沙是连续的，中间有交错部分（泥沙分布具有连续性，悬沙中较粗的颗粒与推移质中较细的颗粒交错，悬沙时而滚动，底沙也时而悬浮）；2.悬移质与推移质存在着交换（水流较弱时，悬移质→推移质；水流较强时，推移质→悬移质）；3.运动泥沙与静止泥沙发生交换（悬沙→底沙→床沙→底沙→悬沙）。
推移质和悬移质物理本质上的区别：1.运动规律不同（推：运动取决于泥沙跳离床面时的受力情况；悬：不仅取决于泥沙跳离床面时的受力情况，还受悬浮作用的影响）；2.能量来源不同（推：水流势能；悬：水流紊动动能）；3.对河床的作用不同（推：影响河床颗粒本身；悬：河床颗粒间的水体）。
沙波：水流强度达到一定强度后，推移质运动的集体形式。
沙波的平面形态：1.带状(顺直)沙波；2.断续蛇曲(弯曲)状沙波；3.舌状沙波、4.新月形沙波（沙鳞）。
沙波运动两个现象：1.沙波对床沙的分选作用；2.较粗泥沙运动的间歇性。
沙波运动的发展阶段：1.静平整；2.沙纹；3.沙垄；4.过渡及动平整；5.沙浪；6.碎浪；7.急滩与深潭。
冲积河流阻力（动床阻力）：床面阻力（沙粒阻力、沙波阻力）、河岸及滩面阻力、河槽形态阻力、人工建筑物的外加阻力。
河流动力学复习整理
（0）河流动力学概念:研究冲积河流在自然状态下以及受人工建筑物影响以后河道水流、泥沙运动规律和河床演变规律及其应用的学科。
主要研究内容: 水流结构：研究水流内部运动特征及运动要素的空间分布;泥沙运动：研究泥沙冲刷、搬运和堆积的机理; 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的再造床过程; 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.研究方法: 理论分析, 室内试验,现场观测，数值计算（1）河道水流的基本特性：河道水流的二相特性；河道水流的三维性；河道水流的不恒定性；河道水流的不均匀性河道水流的水流结构：主流，副流，环流二维明渠流速的分布规律：1.直线层，也成粘滞底层，切应力只有粘滞切力，流速按直线分布2.过渡层，粘滞切力与紊动切力同时存在，流动是层流和紊流的过渡区，该层没有统一的流速分布公式，近似按直线层或对数层公式计算3.对数层，切应力主要是紊动切应力，流速按对数分布4外层区.在对数层以上到水面的区间，切力主要是紊动力，流速分布常以缺速公式表示，故也称缺速区。
流速分布要受上部边界影响，与边壁糙率也有一定关系。
河道水流阻力分解图：见ppt1 76页明渠二维流的阻力损失表达方式：见ppt1 77页（3）按运动状态分，泥沙的运动形式有：（床沙），推移质、悬移质泥沙交换现象：推移质泥沙运动特点：间歇性、置换性、速度小、跳跃性、数量少、消耗时均能量 悬移质泥沙运动特点：速度大、悬浮性、置换性、数量多、消耗紊动能冲泄质：河流挟带的泥沙中粒径较细的部分，且在河床中数量很少或基本不存在的泥沙。
床沙质：河流挟带的泥沙中粒径较粗的部分，且在河床中大量存在的泥沙。
两者主要区别：1.前者是非造床质泥沙，后者是造床质。
2.前者粒径较小，后者粒径较大3.前者在水流中的含量不仅取决于水流条件，还与河段上游流域供沙条件有关。
推移质~悬移质与床沙质~冲泄质命名的区别：前者按运动方式分；后者按造床作用、颗粒大小和泥沙来源分。
河海大学河流动力学复习
一．公式（多数为经验公式）:1.流速分布公式（层紊流p15，光糙壁p16，过渡区坎鲁根p17,紊流断面平均流速p18，其他经验公式）指数型（p19）对数型2.泥沙沉速公式（p31-p35，静止清水中单颗粒的沉速）影响沉速的原因:3.无粘性均匀沙的起动流速式（p43-44,指数型沙莫夫，对数型岗恰洛夫）4.无粘性均匀沙的起动拖曳力公式（p45-47）Shields起动拖曳力公式（p46）:（p47雅林,曹志先等对不同沙粒雷诺数作修正）5.粘性泥沙的起动流速公式:(1)认为粘结力由束缚水不能传递静水压力产生:认为粘结力由沙粒表面与粘结水之间的分子引力产生:(2)泥沙少量起动时各家公式窦国仁（p48）:1999年结果大于1960年唐存本（p49）沙玉清（p48）#各家公式探讨结果（p49）：6.沙波运行速度（p55）7.床面阻力计算（p59-62）：（一）阻力叠加法（p59-61）爱因斯坦方法:恩格隆方法:王士强方法:完善恩格隆的方法（二）综合阻力法（p61）李昌华—刘建民方法，吴伟明方法（改进李—刘的方法），皮特森方法特点：不划分沙粒沙波阻力，在一定条件下求流量或者推求水深8.推移质输沙率公式●以流速为指标的运动学派（p63-64）！指数流速分布，●以拖曳力为指标的动力学派（p65-69）！拜格诺受力研究，化成无量纲梅耶-彼得公式（p66）：修正系数的原因，简化形式爱因斯坦公式(p66,69)：1.爱因斯坦的基本认识及其缺陷2.水流强度参数3.未考虑的三个因素●以水流功率为指标的能量学派(p70-71)9.悬移质输沙率公式●爱因斯坦公式（p92-94）1.对数流速分布2.优缺点：●张瑞谨公式（p95-97）●拜格诺公式（p98）10.床沙质总输沙率公式●理论公式（p99）：爱因斯坦公式，拜格诺公式●半理论半经验公式推导题:1.无粘性均匀沙的起动流速公式（p43）2. 扩散理论微分方程（p 83）不足之处见p87二．问答小结（不断扩充ing）:1)判别:1.泥沙起动的判别标准:克雷默法则（p51）2.河床床面形态的判别（p54）2)指标:1.悬浮指标（p85表达式，物理含义，对研究问题的影响）3)划分:1.边壁阻力和床面阻力的划分（p58）爱因斯坦水力半径分割法、能坡分割法2.推移质和悬移质的划分（p41）不同点:运动规律，能量来源，对河床作用3.床沙质和冲泻质的划分4)演变:1.河床演变分类（p119）2.各种河道的河床演变规律（p125-136）按流经地区：按形态和演变特征：3.河口河床演变特点（p163）三角港河口&三角洲河口5)纵向&横向：p56:横断面:床面阻力，河岸阻力纵向面:河槽形态阻力p120:横向、纵向输沙不平衡p128-130:横向、纵向水流运动p165:河床的纵向和横向不稳定6)影响因素：a)影响泥沙干容重大小的因素（p27）b)沉速的影响因素（p35）c)影响河床演变的主要因素（p120）。
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《河流动力学》复习题一、课件中讲述的名词顶冲点，含沙量，粒径，中值粒径，泥沙干容重，泥沙水下休止角，体积含沙量，，沉速，絮凝现象，比表面积，悬移质，推移质，床沙，高含沙水流，异重流，泥沙起动，起动条件，起动流速，起动拖曳力，粘结力，床面层，shields数，接触质、跃移质，沙波，沙粒阻力，沙波阻力，动床阻力，泥沙起动标准，止动流速，扬动流速，推移质输沙率，推移质单宽输沙率，紊动扩散作用，床沙质，冲泻质，水流挟沙力，饱和输沙，超饱和输沙，次饱和输沙，非饱和输沙，不平衡输沙，平衡输沙，悬浮指标，河床演变，单向变形，复归性变形，河床的自动调整作用，泥沙成型堆积体，河道节点，副流，侵蚀基点，河相关系，造床流量，平滩水位，环流强度，环流旋度，环流相对强度，水流动力轴线，河势，自然裁弯，撇弯，切滩，江心洲，耦合解、非耦合解，正态模型、变态模型，变率，相似理论基本原理，相似转换。
二、课后思考题1、如何分析粒配曲线上沙样组成的相对均匀程度？2、水利工程中一般把泥沙分为哪几类？3、泥沙粒径有几种测量方法，各适用于哪种情况？4、何谓泥沙干密度？干密度主要与哪些因素有关，它们是如何影响干密度大小的？5、何谓泥沙水下休止角？其影响因素如何？6、有一卵石，d=0.1m，从水深h=10m的水面抛入水中，水的流速U=1m/s，若不考虑动水流动的影响，求卵石沉到河底的水平距离？7、什么是泥沙的沉速？球体沉速与等容泥沙的沉速是否相同？为什么？8、试比较岗恰洛夫、沙玉清、张瑞瑾的泥沙沉速公式，说明在层流、紊流、过渡区中泥沙沉速的计算公式有何不同？如何判别层流、紊流、过渡区这三种绕流状态？9、张瑞瑾、唐存本、窦国仁关于粘结力形成的观点如何？张瑞瑾认为粘结力和哪些因素有关？10、怎样表示泥沙的起动条件？实验室如何定性判别床面泥沙是否起动？11、简要叙述张瑞瑾起动流速公式推导思路（步骤）。
12、某河道型水库长20Km，河床坡降0.0001，当入库流量为1000m3/s时，全库区平均河宽为200m，回水末端以上平均水深为5m，库区河床为均匀沙，D50=3mm。
河流动力学复习提纲
河流动力学复习提纲复习提纲一、绪论举例说明泥沙及河床演变对水利工程的影响，进而阐述河流动力学的对于工程设计、运行或管理的重要意义（含工程概况，出现的问题，产生的原因，解决的对策，经验教训等，图书馆，网上，亲朋好友找资料）（作业兼考试，500字以上）二、泥沙的基本特性1.河流泥沙的分类标准，飘石，细沙等2. 泥沙的粒径与测量计算方法3. 泥沙的颗粒级配曲线，颗粒级配曲线反映出的颗粒分布特性，特性粒径（平均粒径和中值粒径等）；床沙，推移质，悬移质颗粒级配曲线的分布特征4. 泥沙的容重与密度，有效容重，干容重与干密度的定义，密度与干密度二者间的关系，影响干容重与干密度的主要因素5.泥沙的水下休止角，与颗粒摩擦力的关系，影响水下休止角的因素6.浑水的含沙量，浑水的容重与密度，浑水的粘滞性三、泥沙的沉速1. 沉速的定义，泥沙颗粒下降的力学特征是什么？2. 泥沙在静水中沉降的三种形态，阻力特性，如何影响沉速？3. 泥沙沉速计算为何要分区，分区计算的沙玉清公式，张瑞瑾统一公式。
4. 影响泥沙沉速的因素有那些，如何影响。
含沙量对沉速的影响四、泥沙的沉速1. 沉速起动的概念，判别标准？泥沙起动的判别参数2. 床面上泥沙颗粒的受力特性。
泥沙的起动流速，均匀细颗粒散粒沙的起动流速公式。
其他情况下的起动流速的概念。
3. 扬动流速与止动流速。
4. 泥沙起动的拖曳力，希尔兹数，临界希尔兹数，希尔兹曲线判断泥沙起动。
五、河道的水流特性1. 基本特性，二相性，三维性，非恒定性，非均匀性2. 河道水流的流型；主流与副流，弯道环流3. 河流的动力轴线六、河道阻力与床面形态1. 河道阻力的来源与分类2. 河道阻力的分割。
3. 什么是沙波，沙波的特性与类型，床面形态的判别（三种方法）4. 动床阻力，沙粒阻力与沙波阻力的分割与计算（水力半径分割法与能坡分割法）七、推移运动与悬移运动1. 河流泥沙运动状态的分类，各自运动的特点2. 均匀推移质输沙率的三种计算方法3. 河流泥沙悬浮的机理，悬移泥沙分布的特点。
河流动力学复习资料(河海大学)
2
3
09 级港航 5 班
崔超明
河海大学
5.悬浮指标（z= / U*） 反应了重力 与紊动 U*间的对比：z 小 紊动作用强 分布 均匀 ； z 大 重力作用大 分布不均匀 ；z=5 作为悬浮临界判别值 6.扩散理论三个假定： 窦国仁公式： y=m，泥沙扩散与紊动交换相同 K 0 S U3 g U U b c 对数流速分布，＝0.4，清浑相同 C02 S g 单颗粒的 静动水相同：一般没问题 式中： C 1 1 1 7.扩散理论没有考虑： C0 h 6 ， U '：止动流速 g n g 1 泥沙颗粒对水团的作用 K 0：全部近底泥沙K 0＝0.1； 2 泥沙悬浮对水流的影响 沙质推移质K 0＝0.01 3 泥沙扩散与动量扩散的差别 悬移质中床底沙 K 0＝0.09 4 没有考虑泥沙颗粒之间的相互碰撞 8.悬移质输沙率：一定的水流与河床组成条件下，水流在单位时间内通过河段下泄，所能挟 带的悬移质中床沙质的数量。 9.实际输沙和挟沙能力：两者通常是有差异的；前者大：超饱和状态，淤积；前者小：次饱 和状态，冲刷；悬移质输沙率：不冲不淤，水流处于饱和。 10 河床变化趋势： ♥ 不冲不淤或饱和状态是水流变化的方向 ♥ 超饱和 淤积 含沙量减少 饱和状态 ♥ 次饱和 冲刷 含沙量增加 饱和状态 11.总输沙率：在一定的水流与河床组成条件下，单位时间内，通过河段（断面）能够下泄 的沙量 名称：总输沙率：水流输沙能力，水流挟沙能力，水流挟沙力 床沙质总输沙率：不含冲泻质 全沙总输沙率：包括冲泻质
河流动力学复习
河流动力学复习1.河流动力学主要内容：水流结构、泥沙运动、河床演变。
2.等容粒径：体积与泥沙颗粒相等的球体的直径d=(6V/π)1/33.干密度：从自然界中取得的原状泥沙，经过100~105°C的温度烘干后，其质量与原泥沙整体体积的比值。
4.干密度主要受泥沙粒径、淤积厚度、淤积历时等因素的影响。
1)泥沙粒径：组成越均匀、粒径越大的泥沙沉积下来的干密度较大；2)淤积厚度：泥沙淤积物埋深越深，压实越明显，干密度也越大；3)淤积历时：泥沙干密度随淤积历时的增加而趋于一个稳定值。
5.泥沙沉降速度：指单颗泥沙在足够大的静止清水中等速下沉时的速度，简称沉速。
6.影响泥沙颗粒沉降速度的原因：颗粒形状、边壁条件、含沙浓度、紊动、絮凝等。
7.泥沙的起动：在具有一定泥沙组成的床面上，逐渐增加水流强度，直到使床面泥沙由静止转入运动，这种现象叫做~8.希尔兹起动拖曳力公式：9.沙波：当水流强度达到一定程度、河床表面推移质泥沙运动达到一定规模时，河床表面会表现起伏不平但又看似规则的波浪状形态，称为~10.沙波运动：在沙波的迎流面，由于水流流速沿程递增，泥沙发生冲刷；在沙波的背流面，受横轴环流的影响，泥沙发生淤积，沙波迎流面冲刷，背流面淤积的综合结果，形成整个沙波向下游“爬行”的运动态势，称之为沙波运动。
11.沙波的发展过程：沙纹，沙垄，过渡、动平整，沙浪，急滩与深潭。
12.动床阻力（水流作用在河床床面上的剪切力）分为：沙粒阻力，沙波阻力13.边界阻力14.推移质：在河流床面附近以滚动、滑动、跳跃和层移等方式运动的泥沙为推移质。
15.推移质运动形式：接触质、跃移质、层移质16.均匀沙推移质输沙率公式：1)以流速为主要参变数的推移质输沙率公式认为影响推移质输沙率强度的主要水利因素是水流流速，流速越大，则推移质输沙率越大。
2)以拖曳力为主要参变数，在大量试验资料基础上建立的推移质输沙率公式推移质输沙率主要决定于水流拖曳力，拖曳力愈大，则推移质输沙率愈大。
河流动力学复习答案
一动态系统的平衡状态:所有动态系统中都存在着建立和维持平衡的状态,平衡状态是指一种能力最低的状态。
地球最大的两个最大的动态系统:水文系统,地质构造系统水文系统包含哪些子系统:(1)大气层-海洋系统(2)坡面系统(3)河流系统(4)海岸线(5)冰川系统(6)地下水系统(7)风成沉积系统地貌学和河流工程学采用的时间尺度有何不同:现代地貌学----数千年至数十万年工程学------数天至数百年在此尺度上认为地质构造、地貌、气候是不变的河流的自然功能:(1)输运功能:将流域形成的径流和坡面系统侵蚀产生的泥沙像海洋排泄,同时维持河道的正常演变(2)水源功能:地表水和地下水补给源(3)汇水功能:在保证自净能力的情况下承纳工农业和城镇生活的排污(4)栖息地功能:陆生及水生生物(5)天然屏障的功能泥沙输运可以分为哪两部分:(1)坡面、沟道内的泥沙运动(2)河道内的泥沙运动泥沙输移比的概念和影响因素:(1)某流域出口控制站的实测站的河流泥沙总量St 与该流域的地表物质侵蚀总量Se 之比(St/Se)为泥沙输移比;(2)因素:小流域输移比与地表物质的矿物成分和粒径组成有关三Shields数可以看成是哪两个力的比值:shields数:Θ=τb/(γs-γ)=γHJ/(γs-γ)D 可以看做是水流作用在床面上的剪应力和床沙水下重量的比值低能态区、过渡区、和高能态区的含义以及各自床面(沙波)形态:(1)低:对应于定床水流为缓流情况的动床明渠水流的能态。
床面形态包括沙纹、沙垄(2)过:~~临界流~~床面形态是平整床面(3)高:~~急流~~床面形态包括平整床面,逆行沙垄和驻波,急流和深潭何为沙波?有哪几个发展阶段?是说明水流流区和床面形态的关系?沙波是非平整状况下沙质河床的床面形态。
发展:从丢水流能态区到过渡区再到高水流能态区,经历了平整-沙纹-沙垄-平整(过渡区) -逆行沙垄五个阶段床面形态是水流流区的判别依据明渠均匀流阻力的概念,U H J n的相互关系?对于明渠恒定均匀流,利用水流的能坡(J)断面平均流速(U)水利半径(宽浅型河道R ≈H)以及反映边壁粗糙状况的阻力系数n 这四个变量就可以求出明渠均匀流阻力方程(也叫断面平均流速);谢才:U=C√RJ沙波阻力与沙波发展过程的关系:沙波阻力一定是,沙波、沙垄阻力大;动平整的阻力小,再者沙波阻力会因为沙波—动平整—逆行沙垄而发生从大到小的变化,继而在形态变化时,阻力又增加了综合阻力:河床阻力和河岸阻力河床阻力:沙粒阻力和沙波阻力四何为泥沙起动条件?起动的水力学指标用三种方式表示?(1)当水流强度达到某一临界值时,静止于河床表面的泥沙颗粒就会开始运动, 这一水流强度临界值即为泥沙起动条件(2)三种方式:床面剪切应力、水流功率、平均流速①床面临界起动剪切应力τc满足Θc=τc/((γs-γ)D=f(U*D/ν) 时,泥沙起动②斜坡上,泥沙颗粒的临界起动条件为临界拖拽力满足下式时,泥沙起动:√(W` sinθ)2 +(F`d )2 =tanψ(W` cosθ—F L )F L 为泥沙的上举力;ψ为水下休止角;W`为泥沙的自重③当临界流速U C 满足沙莫夫公式或者其他时,泥沙起动Shields的起动拖曳力公式及shields曲线的特点F`d =tanψ(W`-F L)曲线特点:①Re* <10,不易起动,Θc随粒径的减小而增大;②Re* =10。
河流动力学复习
河流动力学复习第一章绪论考核内容为学科的发展概况、课程的内容及学习任务。
1、了解河流动力学发展的历史；认识水流～泥沙～水电工程可持续发展间的相互关系。
2、了解水流运动与泥沙运动的重要性；3、理解课程的任务与特点；4、了解课程的主要内容。
考核知识点：1、河流动力学的任务2、水流～泥沙～水电工程可持续发展间的相互关系3、河流动力学的研究方法及特点第二章河流动力学基本概念考核内容为河流动力学基本概念1. 河道水流的基本特性:二相性、非恒定性、三维性、非均匀性2. 水沙运动的不平衡性3. 河道水流的水流结构及阻力损失考核知识点：1、河道水流的基本特性2、河道水流的水流结构及阻力损失第三章泥沙特性考核内容为泥沙的分类、泥沙的来源、泥沙的几何特性及泥沙的重力特性。
1. 泥沙的分类2. 泥沙几何特性：粒径，级配曲线，特征值3. 泥沙的重力特性：含沙量、浑水容重考核知识点： 1、泥沙的分类2、泥沙的几何特性及重力特性。
第四章泥沙的沉速考核内容为泥沙沉速的定义、沉降过程中的三种状态、沉速公式、影响沉速的主要因素、泥沙沉速的测定。
考核知识点：1、泥沙沉速的定义、沉速公式2、影响沉速的主要因素、泥沙沉速的测定。
第五章泥沙的起动考核内容为泥沙起动的物理机理，泥沙起动的物理现象及受力分析。
考核知识点：1、均匀沙起动条件：力的表达式，散体及粘性泥沙的统一起动流速公式，2、散体泥沙的起动拖曳力公式，止动与扬动流速。
第六章沙波运动与动床阻力考核内容为沙波运动规律与动床阻力计算。
1. 沙波形态与运动状态，沙坡的发展过程及形成机理，床面形态判别标准，沙波尺度及其运行速度,推求推移质输沙率，沙波运动对河流的影响。
2. 动床阻力：河床与河岸阻力划分，沙粒与沙波阻力的划分，动床阻力的计算。
考核知识点：1. 沙坡的发展过程及形成机理，床面形态判别标准，沙波运动对河流的影响。
2. 动床阻力的计算。
第七章推移质输沙率考核内容为推移质输沙率计算方法。
河流动力学复习要点
异重流：两种密度(比重)相差不大、可以相混的流体，在条件适宜时因密度(比重)差异而产生的相对运动，但在运动过程中不发生全局性紊动掺混的相对运动。
异重流的分类：温差异重流(温度)，盐水异重流(溶解质含量)，浑水异重流(含沙量)；下异重流，上异重流，中异重流。
浑水异重流对水利建设方面的影响：对水库淤积的影响：蚕食有效库容、增加坝体压力，可因势利导排沙，官厅水库因异重流排沙达1/3，对于底坡大的水库，可达到2/3。
⑵对航运的影响港池、船闸为盲肠渠道，常为静水，具有形成异重流的条件，易因异重流淤积而碍航。
异重流的特性：异重流的重力作用显著减小，异重流的惯性作用相对增强。
(三)异重流的阻力作用十分突出(相对清水极大增强) 异重流的密度：浑水重度=((清水重量)+(泥沙重量))/体积； 单位体积浑水的水下重量： 异重流的有效有效重力加速度g ′： 异重流运动方程：盲肠河段：一端与河道连通，而另一端封闭的河段(1)具有形成异重流的条件：盲肠内:静水 and 清水；河道内:动水 and 浑水；密度差产生交界面压力差，外河道浑水由底部潜入盲肠河段，从而产生异重流(2)异重流潜入盲肠河段沿程淤积：异重流速度逐渐减慢，挟沙能力下降，浑水中的泥沙沿程沉淀，粗颗粒淤积在口门附近，较细颗粒沿程淤积在盲肠河段内部、(3)横轴纵向环流使异重流循环往复地将泥沙输入盲肠河段(动量和质量平衡)由于淤积而变清的潜流在盲端上升成为面流，反向流向口门，与底层潜入的浑水形成横轴纵向环流(4)立轴回流引起回流淤积，形成拦门沙：口门处河道水流的切力作用使得交汇处形成立轴漩涡(回流)，回流区将外河道主流与盲肠河段静水区隔离，主流含沙量大于回流区，水流紊动扩散作用使得泥沙由主流区进入回流区，较粗颗粒沉积在回流区，较细颗粒随浑水潜入盲肠段1.回流区的存在不仅拦截粗颗粒泥沙，而且影响异重流的输沙量。
淤积厚度自口门向内逐渐减小，拦门沙淤积体的外坡较陡2.回流区拦门沙淤积体虽然较集中,范围不大,但淤积厚,对航行十分不利 防止和减少异重流以及回流对盲肠式引航道和挖入式河港造成淤积，措施如下：1.船闸置于枢纽凹岸一侧(深槽稳定，凸岸有回流和缓流区)2.挖入式港池或口门的布置应注意河床演变和泥沙运动：顺直微弯河段：口门不宜布置在可动边滩的下游侧；分叉河段：港池不宜布置在衰亡汊道；弯曲河段：口门应布置在凸岸顶点下游的贴流区；口门不能布置在容易出现回流或缓流的矶头、凸嘴或凸出岸线建筑物以及支流交汇点的下游侧 3.港池出口方向指向下游，口门轴线与主流交角越小越好，但需满足航行需要(船大不好掉头)4.尽量缩小口门宽度和水深在盲肠河段内设置适量流速的外泄水流4.异重流流速很小，易受干扰，小流速的外泄水流将极大削弱异重流5.口门设置防淤帘第五章 河床演变：河道在天然情况下或受人工建筑物的影响所发生的变化；广义:河道从河源到河口所流经河谷的各个部分的形成和发展的全部历史，属地貌学的研究范畴狭义:只限于近代冲积河道的演变发展，属河流动力学的研究范畴。
(完整word版)河流动力学复习
第一章绪论1、河流动力学是什么样的学科？主要研究什么？答：河流动力学是研究河道水流、泥沙运动、河床演变规律及其应用的学科.主要研究内容包括:①水流结构:研究水流内部运动特征及运动要素的空间分布;②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的再造床过程。
（由一条河流从表层到底部记忆,水流——泥沙——河床)2、河流动力学的鲜明特点：半经验半理论3、河流动力学的应用？答：①港口选址论证；②航道整治;③排除修建水利枢纽的不利影响第二章水流的紊动1、紊流的特性答：①即使在流量不变的情况下，流场中任意一点的流速和压力也随时间呈不规则的脉动；②紊流具有扩散性2、如何判断紊流的发生?答：通过雷诺数进行判断。
Re<2000左右，属层流；Re在10000~12000时，进入紊流范围3、紊流发生的分类答：①水流很快流过固体边界，边界是静止的，水流是运动的；②两种不同流速的液体相接触，在接触面上的流速梯度也产生漩涡；③水流绕过物体或物体在静水中运动时，在物体背面,水流发生分离而产生漩涡。
5、紊动切应力如何产生？主要内容？答6、流速分布公式实际应用注意问题？答：①天然河道Ks（明渠水流周界上的粗糙突起高度)难以直接测量.采用实测的方法来确定,即测出水槽的流速分布及u*值,再求出Ks；无法实测则查阅书册确定；②流速分布曲线原点对于不同床面不同第三章泥沙特性1、孔隙率?答：孔隙率是泥沙中孔隙的容积占沙样总容积的百分比 2、比表面积含义答：颗粒表面积与其体积之比 3、双电层现象?粘结水?粘滞水？答：水中(电解质中）离子吸附在泥沙表面和泥沙表面分子离解使泥沙颗粒表面带有负电荷，负电荷将吸引水中正电荷的离子形成吸附层。
吸附层的离子不足以平衡颗粒电荷，继续吸附异号电荷形成扩散层，这就是双电层现象。
粘结水：在泥沙颗粒表面负电荷的作用下，靠近颗粒表面，在吸附层范围内的水分子失去自由活动的能力，整齐、紧密排列，这部分被称为粘结水。
河流动力学复习
河流动力学就是以力学及统计等方法研究河流在水流、泥沙和河床边界河流动力学的研究内容：①水流结构，②泥沙运动，③河床演变。
河流动力学的研究方法：①理论研究，②实验研究，③原型研究，④数学模型。
河流特性：①两相流，②三维③不恒定流，④非均匀流。
河流分类：山区河流山前河流顺直型平原河流蜿蜒型分汊型游荡型风化作用：是岩石和矿物在地表环境中，受物理、化学和生物作用，发生结构破坏和化学成分变化的过程。
泥沙的几何特性：一般来说，较粗的泥沙颗粒沿河底推移前进，碰撞机会较多，容易磨成较为圆滑的外形；较细的泥沙颗粒随水流悬浮前进，碰撞机会较少，相对不容易磨损，棱角比较分明。
泥沙粒径分布的描述方法：（1）.泥沙粒径频率直方图（2）.泥沙粒径累积频率分布曲线。
（1）泥沙粒径频率直方图：采用一定的方法，将泥沙颗粒粒径按粒径大小顺序分为若干组，粒径位于di至dj区间（di<dj）的泥沙称为di~dj粒径组，di~dj 粒径组泥沙的质量与沙洋总质量的比值称为改组泥沙的质量比。
以不同粒径组泥沙为横坐标，一般采用对数刻度，以不同粒径组泥沙质量百分比为纵坐标，绘成直方图。
如果泥沙粒径组划分很细，即di~dj间距很小，则泥沙粒径频率直方图可以连成光滑的曲线，称为泥沙粒径频率分布曲线。
泥沙粒径频率直方图的形状与泥沙粒径分组的数目和间距有很大的关系，组分分得越多，间距越小，所得结果越能真实反映泥沙的粒径分布。
（2）泥沙粒径累积频率分布曲线：以横坐标表示泥沙颗粒粒径大小，纵坐标表示小于某一粒径di的泥沙质量与泥沙总质量的百分比。
泥沙粒径频率分布曲线与泥沙粒径累积频率分布曲线统称为泥沙粒径级配曲线。
泥沙来源：地表冲蚀（主要部分），河床的冲刷和风沙运动。
最根本来源：岩土的风化。
泥沙颗粒按粒径分类中值粒径ｄ：泥沙粒径累积频率分布曲线上横坐标取值为50%时所对应的粒径值。
50干容重（干密度）：将原状泥沙，经过110-105℃的温度烘干后，其重量（质量）与原泥沙整体体积的比值。
河流动力学-复习题【范本模板】
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 ni i i m P P D 11分选系数S 12575≥=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。
河流动力学期末考试复习-单选题
《河流动力学》期末考试复习-单选题第一章绪论1.河流的发展变化是（）与河床相互作用的结果。
［单选题］*A水流（正确答案）B泥沙C河床D河流2.（）是河流动力学研究的核心内容。
［单选题］*A水流紊动B河床演变C泥沙运动（正确答案）D在实际工程中的应用第二章水流的紊动3.紊流中各水层的（）不断进行交换产生了紊动应力。
［单选题］* A热量B质量C动量（正确答案）D含沙量4.在紊流中，总切应力应为：（）。
［单选题］*T —11 ——+ pU V加AduT —11 —BT - pl1f、工du duT= fi——' ——4r [dyjD（正确答案）5.爱因斯坦于1950年引入（），将不同壁面条件对数流速分布公式合成一个公式的形式。
［单选题］*A摩阻流速u*B校正参变数x（正确答案）C粘性底层厚度8第三章泥沙特性6.泥沙等容粒径的表达式（）。
［单选题］*A曲线aB曲线bC曲线cD曲线d（正确答案）A（正确答案）d = + c)Bd —\[abcC在+与D7.对于粘粒和粉粒，可采用的量测方法是（）。
［单选题］*A直接测量法B筛析法C水析法（正确答案）8.根据泥沙粒配曲线可以看出，沙洋组成最均匀的是（）。
［单选题］*第四章推移质运动图（9题-15题）9.如图所示，a表示（）。
［单选题］*A静止河床（正确答案）B层移区C床面层D悬移区10.如图所示，b表示（）。
［单选题］*A静止河床B层移区C床面层（正确答案）D悬移区11.如图所示，c表示（）。
［单选题］*A静止河床B层移区C床面层D悬移区（正确答案）12.如图所示，d表示（）。
［单选题］*A推移质B悬移质（正确答案）C床沙质D冲泻质13.如图所示，e和f表示（）。
［单选题］*A推移质和悬移质B床沙质和冲泻质C接触质和跃移质（正确答案）D层移质和河床质14.如图所示，g表示（）。
［单选题］*A推移质B悬移质C床沙质D床沙（正确答案）15.如图所示，h表示（）。
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16.简述单颗粒泥沙沉降时不同运动状态下的运动特定和受力特点。 17.随着水流强度的增加，沙波经历哪些发展阶段？ 18.按运动状态的不同，泥沙运动的形式有哪几种？和水流强度的关系怎 样？其中推移质多以哪种运动形式出现？ 19.推移质和悬移质有何区别？它们是如何进行交换的？ 20.何谓推移质输沙率？可以从哪些途径去进行研究，各种研究途径的基 本思路如何？ 21.何谓泥沙的起动条件？怎样表示泥沙的起动条件？如何判别床面泥沙 是否起动？ 22.希尔兹曲线有何特点？希尔兹数的表达式如何？ 23.何谓泥沙的止动流速与扬动流速？它们和起动流速有何关系？ 24.沙波按平面形态可分为哪些类型？ 25.试分析说明沙波的运动机理。随着水流强度的增强，沙波经历哪些发 展阶段？河道中为什么会产生沙波？ 26.何谓动床阻力？它和定床阻力有何不同？如何划分床面与河岸阻力及 沙粒与沙波阻力？沙粒阻力与沙波阻力在泥沙运动中的作用如何？ 27.何谓推移质的输沙率？可以从哪些途径去进行研究，各种研究途径的 基本思路如何？ 28.爱因斯坦推移质输沙率理论有何特点？ 29.历次作业题及测试题。 30.比较以垂线平均流速为主要参变数的推移质输沙率公式的特点。
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59.什么是造床流量？确定造床流量有哪几种方法？ 60.用计算法确定造床流量的步骤？ 61.第一造床流量和第二造床流量的（特点和实际运用）区别？ 62.河相关系指什么？不同河型的河相关系式有什么不同？
63.水利枢纽对其上下游河道有哪些影响？ 64.试列举冲积河流的纵向和横向稳定指标，并阐明它们的 物理意义。 65.水库常年回水区和变动回水区指哪个区域？
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31.重力作用和紊动扩散作用在泥沙运动中的作用如何？写出重力作用引起 的下沉的泥沙量和紊动扩散作用引起的上浮的泥沙量的数学表达式。 32.紊动扩散作用的影响因素有哪些？重力作用和紊动扩散作用的对比关系 对悬移质含沙量沿水深分布的影响如何？ 33.超饱和状态、次饱和状态、饱和状态的含义？ 34.何谓床沙质？何谓冲泻质？为什么要将运动泥沙分为床沙质和冲泻质？ 它们各有什么特点？同一河段的洪水与枯水期，床沙质与冲泻质的分界 粒径是否相同，为什么？ 35.将三维悬移质运动的一般扩散方程简化为二维恒定均匀流平衡情况下悬 移质扩散方程。 36.含沙量有几种表达形式？它们之间的关系如何？ 37.悬移质与推移质在运动方式、能量来源及受力特点方面有什么不同？ 38.用扩散理论研究含沙量沿垂线分布的出发点是什么？作了哪些假定？得 到什么结果？适用于什么条件？还存在什么问题？ 39.悬浮指标的表达式如何？其物理意义是什么？根据其物理意义说明其对 含沙量沿垂线分布的影响。 40.重力理论与扩散理论有何不同？重力理论有哪些可取之处与存在的问题？ 41.什么是临底含沙量？它对研究含沙量沿垂线分布及悬移质输沙率有什么 作用？
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42.什么是异重流？异重流对生产实际有哪些影响？ 43.异重流的主要特点是什么？异重流运动有哪些特性？为什么？ 44.河道演变的基本原理是什么？何谓河势？何谓节点，实际河道中的 节点有哪些？ 45.河道演变的类型有哪些？影响河床变形的主要因素有哪些？ 46.举例说明什么是河床与水流的自动调整作用。 47.河道发生淤积或冲刷的根本原因是什么？ 48.冲积性平原河流的可分为哪几种主要类型？各种河型的形态特征及 其主要演变规律有何不同？ 49.山区河流与平原河流在河谷形态及水流特征上有何不同？ 50.游荡型河段河道形态的主要特性是什么？简述游荡型河道的水沙特 性？ 51.弯道水流运动有何特点？产生这些特点的原因是什么？ 52.什么是水流动力轴线？水位变化对弯道水流动力轴线有何影响？ 53.弯道悬移质运动具有哪些特点？ 54.弯道的演变规律如何？ 55.何谓顶冲点？顶冲点位置的变化规律如何？ 56.在汊道分流区和汇流区水流泥沙运动有何特点？ 57.为什么河道分汊后，汊道中的水深比分汊前的水深小？ 58.河道分汊后，汊道内的水深和总水面宽度比分汊前单一河段的水 深和河宽有何变化？
《河流动力学》复习题 河流动力学》
1. 泥沙运动在河床演变中有什么作用？ 2. 泥沙粒径有那些表达形式？ 3. 何为泥沙干容重？它受哪些因素的影响？泥沙干容重与粒径、埋深的 关系如何？ 4. 试分析粒配曲线上沙样组成的相对均匀程度？ 5. 比表面积指什么？它有何重要意义？ 6. 什么是双电层与结合水？双电层的厚度与液体中反离子浓度有何关系， 对絮凝有何影响？ 7. 何谓粘结水、粘滞水和自由水？其特性如何？ 8. 泥沙沉速在层流、紊流、过渡区中的计算公式有何不同？如何判别这 三种绕流状态？ 9. 什么是絮凝现象？影响絮团沉速的因素有哪些？ 10.泥沙的水下休止角指什么？影响泥沙水下休止角的因素有哪些？ 11.什么是泥沙的沉速？球体沉速与等容泥沙的沉速是否相同？为什么？ 12.何谓泥沙的起动流速？何谓泥沙的起动条件？ 13.按运动状态的不同，泥沙运动的形式有哪几种，和水流强度的关系怎 样？ 14.何谓止动流速？它和起动流速有何关系？何谓扬动流速？ 15.张瑞瑾关于粘结力形成的观点如何？