泥沙特性
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（1）沙样越粗，孔隙率越小 粗沙：39%—40% ；中沙：41%—48% ；细沙：44%—49% 絮凝结构，孔隙率可达90% （2）均匀沙的孔隙率最大 （3）形状圆滑的，棱角不分明的沙样孔隙率较小 （4）沉积时间越长，孔隙率越小
第二节 细颗粒泥沙的物理化学特性
一、电化学性质
1、比表面积
颗粒比表面积间接反映了颗粒受到的物理化学作用与重 力作用的相对大小。 比表面积越大，颗粒表面的物理化学作用越突出。
• 均带同号负电荷→相斥 • 分子引力(范德华力)→相吸 • 一般情况： 扩散层薄，粒间力=净引力 扩散层厚，粒间力=净斥力
二、压密过程与物理性质的变化
絮团
絮团聚合体
网架结构
颗粒密集
聚合体破坏
网架破坏
u沙、砾石、卵石类粗颗粒泥沙一旦沉积到河底，不再压密 u细颗粒泥沙，特别是粘土颗粒在沉积时会连结成絮团， 在 自重或其他外力的作用下沉积固结
2、粒配曲线反应的特征
（1）可反映沙样颗粒的总体大小(粒径范围) （2）可反映沙样组成的均匀程度(级配状况) a、b曲线较陡，表示粒 径变化范围窄，组成较 均匀，但a 泥沙颗粒较 粗，b泥沙颗粒较细 C曲线很缓，表 示粒径变化范围 大，各组粒径含 量接近，组成不 均匀，级配良好 d曲线很陡，表 示粒径变化范围 小，组成均匀
粘结水的引力可达到1万个 大气压，密度可达1.2-2.4g/cm3， 等同于固体，具有很大的粘滞 性、弹性和抗剪强度，不能传 递静水压力。 粘滞水的密度可达1.3-1.7 g/cm 3 ，具有较大的粘滞性和抗 剪强度，不能传递静水压力。 束缚水的厚度一般0.1mm， 最厚可达2mm
4、絮团和絮凝现象 分散细颗粒相互吸引，聚合成结构松散、类似棉花团的较 大团粒或团块，称为絮团，絮团形成的过程即称絮凝。 两粘土颗粒相互接近时， 会形成公共的双电层。 颗粒间受力：
绕流阻力
初始阶段
沉;
u沉速增加→阻力逐渐增大，
重力
加速阶段 匀速阶段 (沉速)
而重力恒定，加速度减小;
u当重力＝阻力，加速度＝0，
泥沙匀速下沉，沉速趋于稳定。
玻璃容器
2、沉速
Ø 定义：单颗粒泥沙在静止的无限大的清水中匀速下沉的速度。 Ø 代表符号：ω Ø 常用单位：cm/s Ø 物理意义：沉速反映泥沙在与水流相对运动时对机械运动(水 流携带)的抵抗能力(沉速越大，泥沙沉淀的倾向 越强)。
S0
D75 D25
三、泥沙的孔隙率
1、孔隙率n：沙样中孔隙的体积与沙样总体积之比。 n=V孔/V总 2、孔隙比e：沙样中孔隙的体积与沙样颗粒体积之比。 e=V孔/(V总- V孔)
沙粒的大小 及均匀度
沙粒 的形状
影响 因素
沉积后受力 大小及历时长短 而有不同
沉积 的情况
3、天然沙孔隙率的一般规律
双电层=吸附层＋扩散层
3、束缚水
束缚水=粘结水＋粘滞水
细颗粒泥沙表面负电荷吸引水分子，周围会形成束缚水。
Ø 粘结水： 水分子具有极性，因静电引力 作用，吸附层内水分子失去自由活动 的能力而整齐、紧密地排列在一起， 这层水称为粘结水。 Ø 粘滞水： 扩散层内的水分子所受引力较小， 水分子排列较稀松，仅有轻微的定向， 这层水叫粘滞水。
D=0.08mm，ρs’ ＝1.4-1.7 t/ m3
（2）淤积厚度：影响土的自重应力，自身固结压缩→影响孔隙率n 淤积越深， s’越大，变化范围越小； 淤积越浅， s’越小，变化范围越大。 如：官厅水库淤厚10m， s’ ＝14.4-15.2KN/ m3； 於厚1m， s’ ＝7.15~12.7 KN/ m3
本章内容
1 2 3 4
泥沙的几何特性 细颗粒泥沙的物理化学特性 泥沙的重力特性 泥沙的水力特性
第一节 泥沙的几何特性
一、泥沙的粒径
1、等容粒径：体积与泥沙颗粒相等的球体的直径
D (
6V
)1 / 3
2、算术平均粒径：长轴，中轴及短轴的算术平均值
1 D a b c 3
3、几何平均粒径：长、中、短轴的几何平均值 （相当于椭球体的等容粒径）
紊流区的流速公式：
s 1.72 gD
绕流过渡区的流速公式：
4 3C D
s gD
uCD取值和不同形式的沉速计算
s 4 ＝ gD 3CD
u实例计算(判断沉降形式):
三、泥沙的沉速
※真实泥沙非球体，下沉阻力更大，阻力系数CD与沙粒雷诺数 ReD须由实验确定 ※因为理论无法确定，所以沉速公式多样，重点在于如何修正 阻力系数CD
河流动力学
第一章 泥沙特性
水流挟带的泥沙沉积于河床->河床淤积 水流从床面上攫取泥沙带走->河床冲刷
河床演变
泥沙是水流与河床相互作用的中介 泥沙运动规律是河流动力学研究的重要内容之一
要研究泥沙运动规律，首先应了解泥沙的基本特性： 1.几何特性（形状、大小及群体泥沙的组合特性） 2.重力特性（容重、干容重） 3.水力特性（沉速） 4.细颗粒泥沙的物理化学特性 (细颗粒泥土)
Φ值与粒径D的关系(表1-1)
Φ
-3 -2 4.00 -1 2.00 0 1.00 1 0.50 2 0.25 3 4 5 6 7
D(mm) 8.00
0.125 0.063 0.032 0.016 0.008
6、泥沙分类
u分类依据：颗粒大小 u我国水利工程界分类：
泥沙颗粒分类标准 粘粒 粒径(mm) 0.005 || 1/200 粉沙 0.05 || 1/20 沙粒 2 || 2 砾石 20 || 20 卵石 200 || 200 漂石
（3）淤积历时：影响排水固结充分程度→影响孔隙率n 沉积越短， s’越小；沉积越长， s’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：影响孔隙率n 组成越均匀，孔隙率越大， s’越小；组成越不均匀1、定义 在静水中的泥沙，由于摩擦力的作用，可以形成 一定的倾斜面而不致塌落，此倾斜面的角度Φ称为泥 沙的休止角，其正切函数即为泥沙的水下摩擦系数f。
s ’ 的范围通常在0.3-1.7t/m3
3、干容重与容重、孔隙率间的关系
s s 1 n s
(1 n)
s
干容重主要用于计算冲淤体积(含孔隙)：
V冲淤
Ws
s'
4、影响干容重的主要因素
（1）粒径：影响孔隙率n 粒径↑，n↓， s’ ↑，变化范围↓ 如：D=0.005mm，ρs’ ＝0.56-1.35t/m3；
D
3
abc
4、筛分粒径(>0.075mm)或水析粒径(<0.075mm)： 通过筛分法或水析法获得的粒径近似值
5、泥沙粒径分级法
u常用：Φ-分级法，由W.C.Krumbein(克伦宾)提出 u公式：
D 2 log 2 D
u原因：泥沙粒径分布大致呈现对数正态分布的特性 u特点：可用小的Φ值范围(-3~7)表示相当大的粒径范围(8~0.008mm)
过渡：ReD=0.5-1000， 紊 流 ： R e D > 1 0 0 0 , 泥沙沉降状态处于两 左 摇 右 摆 下 沉 ， 颗 者之间。 粒本身也转动。
二、球体的沉速
u绕流阻力(向上)
采用对称绕流阻力公式：
u水下有效重力(向下)
D 2 2 F CD 4 2
阻力系数
3 W s D 6
1、岗恰洛夫公式
1 s D2 g 24 v
层流区（D<0.15mm）
紊流区（D>1.5mm）
s 1.068 gD
2/3 2/3
s 过渡区（0.15<D<1.5mm） g 1/ 3
细颗粒泥沙的沉积固结过程：
a. 絮团集合成 蜂窝结构， 含水量高， 密度低 b. 絮 团 聚 合 体 连结破坏， 逐渐压实
c. 絮团间连结 破裂，絮团 排列成层
d. 絮 团 间 孔 隙 消失，颗粒 密集排列→ 均匀结构
第三节 泥沙的重力特性
一、泥沙的容重与密度
1、泥沙密度：单位密实体积的质量
Dm
D P D P
i 1 n i i
n
n
Pi
i 1
i 1
i
i
100
（3）均方差 σ 定义：表示泥沙组成的非均匀程度。
σ=0表示泥沙组成均匀，σ越大泥沙组成越不均匀。
求法：
ln D84.1 D15.9
σ=0时，Dm=D50； σ大于0时，Dm ＞D50。
（4）分选系数（非均匀系数）S0 定义：表示泥沙组成的非均匀程度。 S0 =1表示泥沙组成均匀， S0越大泥沙组成越不均匀。 求法：
1、干容重：单位松散体积的重量
测量方法：取未经扰动的原状沙样，量出它的体积，然后 在烘箱内经摄氏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。
WS WS 's VS V孔 V总
2、干密度：单位松散体积的质量
s’ 的范围通常在 2.94-16.66kN/m3
3、粒配曲线反映的定量特征值
用定量特征值来表示沙样的粒径大小及均匀程度，如D50、平均 粒径Dm、非均匀系数等。
（1）中值粒径D50
定义：表示大于和小于该种粒径的泥沙重量各占沙样总重量 的50% 求法：在粒径级配曲线的纵坐标上找出p=50%，其对应的横 坐标即为D50
（2）平均粒径Dm
定义：沙样内各泥沙粒径组的加权平均值 求法：将粒径曲线的纵坐标（p）按其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Dmax和Dmin 以及各组泥沙在整个沙样中所占重量百 分数△pi，求出各组泥沙的平均粒径Di=（Dmax+Dmin）/2
s
mS VS
泥沙密度范围通常为2.55 ~ 2.75t/m3，常采用平均值2.65t/m3
2、泥沙容重：泥沙颗粒实有重量与实有体积之比
s
W S VS
s= s g
3、有效容重（密度）系数：水下相对有效重量(质量)
s s a
a通常取1.65
二、泥沙的干容重与干密度
沉速的计算演变 为CD的计算！
4 3C D
u沉速计算-静水、匀速
F W
2 2 CD D ＝ s D 3 ＝ 4 2g 6
s gD
CD f 形状、方位、表面粗糙度、水流紊动强度、Red
层流区的球体流速公式， 斯托克斯公式：
1 s D2 g 18
泥
沙
石
二、沙样组成与粒配曲线
河流泥沙具有群体性，颗粒大小不一、含量 不等，如何表示其组成特性？
粒配曲线(颗粒级配)
含义：表示天然沙颗粒组成的曲线（粒径-含量关系曲线）
1、粒配曲线的绘制方法与过程
（1）取样筛分，获取各粒径组Di泥沙的重量； （2）统计出小于和等于各粒径Di的沙重，并算出其占总重的 百分比pi； （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）以各粒径Di为横坐标（对数坐标，从大到小），小于和 等于粒径Di的沙重百分比Pi为纵坐标（普通坐标）绘制D-p粒配曲 线。
3、沙粒雷诺数
Ø 定义： ReD
D
反映泥沙沉降形式的无量纲参数
Ø 物理意义：沙粒惯性力(↓)与水流粘滞力(↑)的对比
沙粒雷诺数小，表明粘滞力影响大，泥沙沉降时周围绕流表现为层流 沙粒雷诺数大，表明惯性力影响大，泥沙沉降时周围绕流表现为紊流
层流： ReD<0.5, 垂线下沉，颗粒不 发生摆动、转动。
3 6 D /（ D ） 6 D
2
2、双电层结构
细颗粒泥沙在含有电解质的水中，颗粒周围会形成双电 层。 颗粒表面离子层及其周围的反离子层构成颗粒的双电层， 双电层外属中性水。
Ø吸附层： 细颗粒主要成分为粘土矿物，其表 面常带有负离子，吸引不纯净水中的正 离子，这种牢固吸附在颗粒表面周围的 反离子层，称为吸附层。 Ø扩散层： 吸附层离子电荷不足以平衡颗粒表 面的全部电荷，因此在吸附层外还有一 层正离子层，即扩散层。
f tg
2、水下休止角Φ与粒径D的关系 u天津大学，试验范围：Ｄ=0.2-4.37mm 说明:粒径越大，水下休止角越大，摩擦系数越大， 坡度越陡。 3、水下休止角的其它影响因素： u（1）粒配 u（2）形状 u……
第四节 泥沙的水力特性
一、泥沙沉降的不同形式
1、沉降过程
u初始，重力>阻力，加速下
第二节 细颗粒泥沙的物理化学特性
一、电化学性质
1、比表面积
颗粒比表面积间接反映了颗粒受到的物理化学作用与重 力作用的相对大小。 比表面积越大，颗粒表面的物理化学作用越突出。
• 均带同号负电荷→相斥 • 分子引力(范德华力)→相吸 • 一般情况： 扩散层薄，粒间力=净引力 扩散层厚，粒间力=净斥力
二、压密过程与物理性质的变化
絮团
絮团聚合体
网架结构
颗粒密集
聚合体破坏
网架破坏
u沙、砾石、卵石类粗颗粒泥沙一旦沉积到河底，不再压密 u细颗粒泥沙，特别是粘土颗粒在沉积时会连结成絮团， 在 自重或其他外力的作用下沉积固结
2、粒配曲线反应的特征
（1）可反映沙样颗粒的总体大小(粒径范围) （2）可反映沙样组成的均匀程度(级配状况) a、b曲线较陡，表示粒 径变化范围窄，组成较 均匀，但a 泥沙颗粒较 粗，b泥沙颗粒较细 C曲线很缓，表 示粒径变化范围 大，各组粒径含 量接近，组成不 均匀，级配良好 d曲线很陡，表 示粒径变化范围 小，组成均匀
粘结水的引力可达到1万个 大气压，密度可达1.2-2.4g/cm3， 等同于固体，具有很大的粘滞 性、弹性和抗剪强度，不能传 递静水压力。 粘滞水的密度可达1.3-1.7 g/cm 3 ，具有较大的粘滞性和抗 剪强度，不能传递静水压力。 束缚水的厚度一般0.1mm， 最厚可达2mm
4、絮团和絮凝现象 分散细颗粒相互吸引，聚合成结构松散、类似棉花团的较 大团粒或团块，称为絮团，絮团形成的过程即称絮凝。 两粘土颗粒相互接近时， 会形成公共的双电层。 颗粒间受力：
绕流阻力
初始阶段
沉;
u沉速增加→阻力逐渐增大，
重力
加速阶段 匀速阶段 (沉速)
而重力恒定，加速度减小;
u当重力＝阻力，加速度＝0，
泥沙匀速下沉，沉速趋于稳定。
玻璃容器
2、沉速
Ø 定义：单颗粒泥沙在静止的无限大的清水中匀速下沉的速度。 Ø 代表符号：ω Ø 常用单位：cm/s Ø 物理意义：沉速反映泥沙在与水流相对运动时对机械运动(水 流携带)的抵抗能力(沉速越大，泥沙沉淀的倾向 越强)。
S0
D75 D25
三、泥沙的孔隙率
1、孔隙率n：沙样中孔隙的体积与沙样总体积之比。 n=V孔/V总 2、孔隙比e：沙样中孔隙的体积与沙样颗粒体积之比。 e=V孔/(V总- V孔)
沙粒的大小 及均匀度
沙粒 的形状
影响 因素
沉积后受力 大小及历时长短 而有不同
沉积 的情况
3、天然沙孔隙率的一般规律
双电层=吸附层＋扩散层
3、束缚水
束缚水=粘结水＋粘滞水
细颗粒泥沙表面负电荷吸引水分子，周围会形成束缚水。
Ø 粘结水： 水分子具有极性，因静电引力 作用，吸附层内水分子失去自由活动 的能力而整齐、紧密地排列在一起， 这层水称为粘结水。 Ø 粘滞水： 扩散层内的水分子所受引力较小， 水分子排列较稀松，仅有轻微的定向， 这层水叫粘滞水。
D=0.08mm，ρs’ ＝1.4-1.7 t/ m3
（2）淤积厚度：影响土的自重应力，自身固结压缩→影响孔隙率n 淤积越深， s’越大，变化范围越小； 淤积越浅， s’越小，变化范围越大。 如：官厅水库淤厚10m， s’ ＝14.4-15.2KN/ m3； 於厚1m， s’ ＝7.15~12.7 KN/ m3
本章内容
1 2 3 4
泥沙的几何特性 细颗粒泥沙的物理化学特性 泥沙的重力特性 泥沙的水力特性
第一节 泥沙的几何特性
一、泥沙的粒径
1、等容粒径：体积与泥沙颗粒相等的球体的直径
D (
6V
)1 / 3
2、算术平均粒径：长轴，中轴及短轴的算术平均值
1 D a b c 3
3、几何平均粒径：长、中、短轴的几何平均值 （相当于椭球体的等容粒径）
紊流区的流速公式：
s 1.72 gD
绕流过渡区的流速公式：
4 3C D
s gD
uCD取值和不同形式的沉速计算
s 4 ＝ gD 3CD
u实例计算(判断沉降形式):
三、泥沙的沉速
※真实泥沙非球体，下沉阻力更大，阻力系数CD与沙粒雷诺数 ReD须由实验确定 ※因为理论无法确定，所以沉速公式多样，重点在于如何修正 阻力系数CD
河流动力学
第一章 泥沙特性
水流挟带的泥沙沉积于河床->河床淤积 水流从床面上攫取泥沙带走->河床冲刷
河床演变
泥沙是水流与河床相互作用的中介 泥沙运动规律是河流动力学研究的重要内容之一
要研究泥沙运动规律，首先应了解泥沙的基本特性： 1.几何特性（形状、大小及群体泥沙的组合特性） 2.重力特性（容重、干容重） 3.水力特性（沉速） 4.细颗粒泥沙的物理化学特性 (细颗粒泥土)
Φ值与粒径D的关系(表1-1)
Φ
-3 -2 4.00 -1 2.00 0 1.00 1 0.50 2 0.25 3 4 5 6 7
D(mm) 8.00
0.125 0.063 0.032 0.016 0.008
6、泥沙分类
u分类依据：颗粒大小 u我国水利工程界分类：
泥沙颗粒分类标准 粘粒 粒径(mm) 0.005 || 1/200 粉沙 0.05 || 1/20 沙粒 2 || 2 砾石 20 || 20 卵石 200 || 200 漂石
（3）淤积历时：影响排水固结充分程度→影响孔隙率n 沉积越短， s’越小；沉积越长， s’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：影响孔隙率n 组成越均匀，孔隙率越大， s’越小；组成越不均匀1、定义 在静水中的泥沙，由于摩擦力的作用，可以形成 一定的倾斜面而不致塌落，此倾斜面的角度Φ称为泥 沙的休止角，其正切函数即为泥沙的水下摩擦系数f。
s ’ 的范围通常在0.3-1.7t/m3
3、干容重与容重、孔隙率间的关系
s s 1 n s
(1 n)
s
干容重主要用于计算冲淤体积(含孔隙)：
V冲淤
Ws
s'
4、影响干容重的主要因素
（1）粒径：影响孔隙率n 粒径↑，n↓， s’ ↑，变化范围↓ 如：D=0.005mm，ρs’ ＝0.56-1.35t/m3；
D
3
abc
4、筛分粒径(>0.075mm)或水析粒径(<0.075mm)： 通过筛分法或水析法获得的粒径近似值
5、泥沙粒径分级法
u常用：Φ-分级法，由W.C.Krumbein(克伦宾)提出 u公式：
D 2 log 2 D
u原因：泥沙粒径分布大致呈现对数正态分布的特性 u特点：可用小的Φ值范围(-3~7)表示相当大的粒径范围(8~0.008mm)
过渡：ReD=0.5-1000， 紊 流 ： R e D > 1 0 0 0 , 泥沙沉降状态处于两 左 摇 右 摆 下 沉 ， 颗 者之间。 粒本身也转动。
二、球体的沉速
u绕流阻力(向上)
采用对称绕流阻力公式：
u水下有效重力(向下)
D 2 2 F CD 4 2
阻力系数
3 W s D 6
1、岗恰洛夫公式
1 s D2 g 24 v
层流区（D<0.15mm）
紊流区（D>1.5mm）
s 1.068 gD
2/3 2/3
s 过渡区（0.15<D<1.5mm） g 1/ 3
细颗粒泥沙的沉积固结过程：
a. 絮团集合成 蜂窝结构， 含水量高， 密度低 b. 絮 团 聚 合 体 连结破坏， 逐渐压实
c. 絮团间连结 破裂，絮团 排列成层
d. 絮 团 间 孔 隙 消失，颗粒 密集排列→ 均匀结构
第三节 泥沙的重力特性
一、泥沙的容重与密度
1、泥沙密度：单位密实体积的质量
Dm
D P D P
i 1 n i i
n
n
Pi
i 1
i 1
i
i
100
（3）均方差 σ 定义：表示泥沙组成的非均匀程度。
σ=0表示泥沙组成均匀，σ越大泥沙组成越不均匀。
求法：
ln D84.1 D15.9
σ=0时，Dm=D50； σ大于0时，Dm ＞D50。
（4）分选系数（非均匀系数）S0 定义：表示泥沙组成的非均匀程度。 S0 =1表示泥沙组成均匀， S0越大泥沙组成越不均匀。 求法：
1、干容重：单位松散体积的重量
测量方法：取未经扰动的原状沙样，量出它的体积，然后 在烘箱内经摄氏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。
WS WS 's VS V孔 V总
2、干密度：单位松散体积的质量
s’ 的范围通常在 2.94-16.66kN/m3
3、粒配曲线反映的定量特征值
用定量特征值来表示沙样的粒径大小及均匀程度，如D50、平均 粒径Dm、非均匀系数等。
（1）中值粒径D50
定义：表示大于和小于该种粒径的泥沙重量各占沙样总重量 的50% 求法：在粒径级配曲线的纵坐标上找出p=50%，其对应的横 坐标即为D50
（2）平均粒径Dm
定义：沙样内各泥沙粒径组的加权平均值 求法：将粒径曲线的纵坐标（p）按其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Dmax和Dmin 以及各组泥沙在整个沙样中所占重量百 分数△pi，求出各组泥沙的平均粒径Di=（Dmax+Dmin）/2
s
mS VS
泥沙密度范围通常为2.55 ~ 2.75t/m3，常采用平均值2.65t/m3
2、泥沙容重：泥沙颗粒实有重量与实有体积之比
s
W S VS
s= s g
3、有效容重（密度）系数：水下相对有效重量(质量)
s s a
a通常取1.65
二、泥沙的干容重与干密度
沉速的计算演变 为CD的计算！
4 3C D
u沉速计算-静水、匀速
F W
2 2 CD D ＝ s D 3 ＝ 4 2g 6
s gD
CD f 形状、方位、表面粗糙度、水流紊动强度、Red
层流区的球体流速公式， 斯托克斯公式：
1 s D2 g 18
泥
沙
石
二、沙样组成与粒配曲线
河流泥沙具有群体性，颗粒大小不一、含量 不等，如何表示其组成特性？
粒配曲线(颗粒级配)
含义：表示天然沙颗粒组成的曲线（粒径-含量关系曲线）
1、粒配曲线的绘制方法与过程
（1）取样筛分，获取各粒径组Di泥沙的重量； （2）统计出小于和等于各粒径Di的沙重，并算出其占总重的 百分比pi； （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）以各粒径Di为横坐标（对数坐标，从大到小），小于和 等于粒径Di的沙重百分比Pi为纵坐标（普通坐标）绘制D-p粒配曲 线。
3、沙粒雷诺数
Ø 定义： ReD
D
反映泥沙沉降形式的无量纲参数
Ø 物理意义：沙粒惯性力(↓)与水流粘滞力(↑)的对比
沙粒雷诺数小，表明粘滞力影响大，泥沙沉降时周围绕流表现为层流 沙粒雷诺数大，表明惯性力影响大，泥沙沉降时周围绕流表现为紊流
层流： ReD<0.5, 垂线下沉，颗粒不 发生摆动、转动。
3 6 D /（ D ） 6 D
2
2、双电层结构
细颗粒泥沙在含有电解质的水中，颗粒周围会形成双电 层。 颗粒表面离子层及其周围的反离子层构成颗粒的双电层， 双电层外属中性水。
Ø吸附层： 细颗粒主要成分为粘土矿物，其表 面常带有负离子，吸引不纯净水中的正 离子，这种牢固吸附在颗粒表面周围的 反离子层，称为吸附层。 Ø扩散层： 吸附层离子电荷不足以平衡颗粒表 面的全部电荷，因此在吸附层外还有一 层正离子层，即扩散层。
f tg
2、水下休止角Φ与粒径D的关系 u天津大学，试验范围：Ｄ=0.2-4.37mm 说明:粒径越大，水下休止角越大，摩擦系数越大， 坡度越陡。 3、水下休止角的其它影响因素： u（1）粒配 u（2）形状 u……
第四节 泥沙的水力特性
一、泥沙沉降的不同形式
1、沉降过程
u初始，重力>阻力，加速下