河流动力学概论绪论

平均不足 2年就有一次
河流泥沙动力学
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有关的工程问题
2、水库泥沙淤积问题
水库蓄水同时拦蓄泥沙，减小库容，影响水库正常调度运用，降低
兴利效益；由于泥沙淤积，水库末端上延，库面不断扩大，使得上游河谷、 农田受到淹没和侵没的影响；泥沙随水流进入发电水轮机组，造成磨损， 影响发电机寿命。
黄河三门峡水库——
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。
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六、本课程的主要学习内容
第一部分 河道水流 包括：河道水流的一般特性、河道水流的运动结构。
第二部分 河流泥沙运动规律 包括：泥沙来源及组成、泥沙的几何特性及重力特 性,泥沙的运动形式、推移质泥沙运动、悬移质泥沙 运动、水流挟沙力。
刷： ❖ 较短河床上的局部高强度冲刷，将直接危及枢纽本身的安全； ❖ 较长河段上的一般冲刷，将使河床和水位在较长距离内降低，
引起护岸工程和桥梁附近的基础遭受破坏。
因此，在设计水利枢纽时，应充分认识和考虑到这种冲 刷的危害。
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有关的工程问题
河道两岸大堤
➢黄河属游荡型河流，如无护堤，后果无法设想
习题
第0章 绪论
要求掌握的内容 1、 河流动力学的概念。 2、河流动力学研究的主要内容。
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第0章 绪论
一、河流动力学概念 二、研究意义及本课程作用 三、课程性质 四、课程特点 五、主要研究内容 六、本课程的主要学习内容 七、发展简史 八、研究方法
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河流动力学
河流：地面汇集径流及地下径流 河流的分段：河源、上游、中游、下游、河口
1958年 截流 1960.9 大坝基本建成
1962.3 泥沙淤积量达15亿吨 1964年 淤积量已达44亿吨，且淤积末端不断向上游延伸
此后被迫放弃蓄水，将已安装好的第一台机组拆迁，进行改建，延
长工期10年
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有关的工程问题
3、水利枢纽下游的河床变形 河道上游修建水利枢纽后，泄水将使下游河床发生两种冲
水利工程
➢库区淤积、淹没，坝下冲刷等均需进行河流动力学研究
港口码头 航道工程 取水口 跨河桥梁 其它涉河工程
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综上，由于人们在利用河流兴建各种水利工程引 起了一系列问题，迫切需要对河流泥沙的运动规律及 与之相关的河床演变规律进行研究。
认识河流的自身的发展变化规律最终目的是利用 其为人类服务，或者引导其朝着有利于人类的方向 发展，或者最小限度地降低因改变河流自然进程所 带来的负面效应，这是河流动力学学科的根本所在。
16世纪中叶中国的潘季驯提出“筑堤束水，以水攻沙”的治河 原则。
1786年法国的P.杜布阿研究了泥沙起动、沙波形成、断面稳 定、粗化作用和河流形态等问题。
1879年法国的P.迪布瓦创立推移质运动的拖曳力理论。 1895年英国R.肯尼迪提出冲积回流的“均衡”理论。 1931～1933年美国的M.P.奥布赖恩和苏联的B.M.马卡韦耶夫
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三、课程性质
《河流动力学》是水文专业的技术基础课，也是该专 业的研究方向之一。
河流动力学广泛应用水力学、水文学等学科的原理和 方法处理问题。河流动力学是治河工程、灌溉排水工 程、水力发电、航道及港口工程等学科的理论基础之 一。它与地理科学、环境科学有着密切的关系。
水文专业是研究地球上水的运动规律及开发利用的专 业。地表降水，产流，汇流必然产生地表的侵蚀、产 沙和泥沙的输移和堆积。对地表上的水和沙的研究常 常相互关联，特别是解决多沙河流的水文测验、水文 预报和水利计算等问题，更需要河流动力学的基本知 识。
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四、课程特点
概念性较强 知识点相对分散 经验公式多
对于众多经验和半经验公式，不要求背诵，在了解公式推 导过程后，注意力放在弄清其物理概念，分析影响因素，注 意其建立条件和适用范围等方面，并通过一定的作业来帮助 了解掌握课程内容
推导繁琐 图表较多
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五、主要研究内容
1、防洪问题 洪水的泛滥成灾多半与上游来沙过多并在河床上
大量堆积有关：
河床日益抬高，行洪能力降低，一遇非常洪水就可能漫堤溃决 河深宽浅，主流迁徙无常，严重降低对洪水的抵御能力
特别是黄河下游，由于含沙量非常之大，导致“二级悬河”
和“小水大灾”的出现，建国前的2500多年中，就决口泛滥1593次，
较大的改道就有26次。
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河流动力学
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一、河流动力学概念
河流动力学 ——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。 即：关于河流运动发展的基本规律的系 统知识。
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二、研究意义
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有关的工程问题
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0.2
河流动力学
天然河流总是处在不断变化和发展过程中
➢哲人说：一个人两次不能踏入同一条河流； ➢俗话说：三十河东，三十年河西(弯道、游荡型河道) ； ➢冲积河流弯道的发展规律。
河流的变化和发展是水流与河床相互作用的结果
➢河流是水流与河床两方面矛盾的统一体； ➢泥沙运动是水流与河床相互作用的媒介(泥沙的角色)。
河流动力学主要研究水流与河床的相互 作用规律。
泥沙运动在水流与河床交互作用中的这 种纽带作用，使得泥沙运动的基本规律 的研究成为河流动力学中的核心问题。
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五、主要研究内容
《河流动力学》主要研究内容包括 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
第三部分 河道演变规律 包括：河床演变的基本原理、分析方法，河相关系， 不同河型的演变规律。
第四部分 主要工程泥沙问题研究（*） 包括：水库泥沙问题、水利枢纽泥沙问题、引水工 程泥沙问题、港口及航道泥沙问题。
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七、发展简史
15世纪意大利的达·芬奇首先采用观测和试验方法对河流水力 学进行研究。
分别将紊流的扩散理论引用到悬移质运动。 1938年ROUSE关于泥沙紊动扩散理论，标志了独立学科的问