河流动力学复习资料(河海大学)

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1/ 2 2 K 3 a3 K1C D a1 K 2C L 1a2

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09 级港航 5 班
崔超明
河海大学
8.希尔兹曲线的特点：1 曲线为马鞍型 2 床面处于光滑区 3 床面处于粗糙区 9.临界粒径：存在某一粒径 ，大于该粒径时：粒径越大，越难起动；小于该粒径时：粒 径越小，越难起动：产生的原因 1.近壁层流层对细颗粒泥沙的隐蔽作用 2.细颗粒泥沙之间粘结力的作用 10.沙波运动：推移质运动达到一定规模，床面起伏，泥沙颗粒在床面的集体运动 特点：迎水面：较为平坦、背水面：相对较陡 11.平面形态：四种 带状（顺直）沙波：少见，波峰线基本平行，且与流线垂直，或略斜交 断续蛇曲（弯曲）状沙波：常见波峰线不规则，时断时续，大致与水流平行 新月形沙波：常见，波峰线凸向上，波高与波长基本相等，排列整齐，呈鱼鳞状 舌状沙波：常见，波峰线凸向下，与新月形沙波类似 12.沙波运动的两个重要现象：1 沙波对床沙的分选作用 ：粗沙：在背水面内落到谷底； 细沙：随负流上移，越细越上 2 粗沙运动的间歇性：粗颗粒下沉，间歇 13.沙波运动阶段：静平整(a) 沙纹(b) 沙垄(c) 过渡(d) 动平整(e) 沙浪(f) 14.沙波产生的原因：与河床组成及水流脉动有关；流体界面运动； 15.沙波运动：1 与推移质输沙率有关 2 对河道阻力有影响 3 影响河床演变 16.推移质输沙率：不冲不淤输沙平衡状态，单位时间通过过水断面的推移质数量 17:.研究方法和途径： 1 以流速为主要参变数 2 以拖曳力为主要参变数 3 根据能量平衡观 点 4 从统计法则考虑 5 按沙波运行规律分析 3 1 U D 4 列维公式： g b 2 D (U U c ) gD h ♥ 单位：kg, m, s ♥ D=0.25~23mm
第四章
1.何谓异重流：两种密度相差不大、可以相混的液体，在条件适宜时因密度差异而产生的相 对运动，各层流体在运动中基本保持原来的面貌，即使在交界面上有紊动也不会发生混合。 2.减少河渠异重流的措施 ♥ 合理平面规划和选择尺度 ♥ 船闸、引航道布在凹岸 ♥ 港池口门指向下游，口门轴线与主流交角 ♥ 窄口门、口门内适当扩大 ♥ 口门水深尽量不加大 ♥ 采取工程措施 ♥ 小股外泄水流流向口门 ♥ 设置防淤帘等 ♥ 合理安排疏浚时间和顺序
第二章
1.悬移质：悬浮于水中，并在水流方向与水流以同样速度前进的泥沙 2.推移质：在河底附近，以滚动、滑动、跳跃或层移形式前进，其速度远小于水流速度 的泥沙 3.推移质与悬移质间的差别：1.运动规律不同：受力不同；运动速度不同 2.能量来源不 同：推移质直接消耗水流的机械能；悬移质仅消耗水流的紊动动能 3.对河床作用不同 y 4.泥沙的起动：随着水流条件的增强，泥沙颗粒由静止开始运动 u uh ( ) m h 5.泥沙的起动条件：1 起动流速 2 起动切应力 3 起动功率 u 1 m U 6.泥沙起动判别标准：定性标准：Kramer 方法；定量标准：窦国仁方法 h y Krammer 方法：无泥沙运动：静止；轻微的泥沙运动：个别动，可数； u 1 m U ( ) m h 中等强度泥沙运动：少量动，不可计数；普遍的泥沙运动：普遍动，床面变形 2 u0 D 7.推导公式的思路 FD C D a1 D 2 2 u0 1 m U m ( ) m g h 分析受力条件，分析起动形式 2 2 u0 F C a D h m L 2 2g 写出各力的表达式，列出平衡方程 L U c s gD ( D ) 推导出泥沙起动的结构公式 W a3 ( s ) D 3 K1 DFD K 2 DFL K 3 DW 通过试验确定公式中的参数得到计算泥沙起动流速公式
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5.影响河床演变的主要因素： ♥ 河段的来水量及其过程 ♥ 河段的来沙量、来沙组成及其变化过程 ♥ 河段的河谷比降 ♥ 河段的河床形态及地质情况 主要物理含义 ：前三者决定水流泥沙条件，反映输沙不平衡，这些因素难以人工控制 后者决定着河床条件，可以进行人工改变，也是我们进行航道整治的依据 6.山区河流水流特征： 洪峰暴涨暴落； 流量水位变幅大； 中水历时不长 7.弯道的水流特征：1 边界影响：水流作曲线运动 2 离心力作用：水面产生横比降 3 封闭环流：表层向凹，底层向凸 4 螺旋流：纵向水流＋环状水流 8.弯道环流 ：u 自水面减少；离心力相应减少；压力差常量；合力上正下负导致横向环流 9.弯道水流动力轴线 ：水流动力轴线：各断面垂线最大平均流速的连线，反映水流最大动 量所在位置。 在弯顶稍上部分，主流逼近凹岸，顶冲点 主流：低水傍岸，高水居中 顶冲点：低水上提，高水下挫 10.弯道的泥沙运动 悬移质运动：横向环流：上凹，下凸 ；环流旋度：近底处最大，中间越小；含沙量： 上稀下浓 凹清凸浑 推移质运动 ：同岸输移，异岸输移 ；推移质运动的成带性 11.弯曲河段的演变：凹岸崩退，凸岸淤长 ；河湾发展、河线蠕动；裁弯取直、河湾消长 撇弯切滩
式中（仅沙粒阻力有关的水流拖曳力对输沙有贡献） n' 2 ' hJ n 特点：试验资料范围广，精度高，考虑因素多，在中欧使用好 1 1 n' D906 , 26 注意：（1）单位t，m，s；（2）我国计算结果偏大
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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
第五章
1.河床演变：河床在自然条件或受人工建筑物影响而发生的变化 水流、泥沙与河床形态相互作用的反映 2.演变特征：一定的河床形态和组成 相适应的的水流； 一定的河床形态和组成 相 适应的的输沙率 3.河床变形分类：从演变形式分 纵向变形和横向变形 从河道演变的发展过程 单向和复归性 4.河床演变的基本原理：1 造成演变的主要原因：输沙不平衡 2 河道变形的发展方向：使 得变形停止 3 平衡是暂时的，不平衡是永恒的
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源自文库
崔超明
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绪论 何谓河流动力学？ 1.研究冲积河流 2.自然状态影响 3.人工建筑物影响 研究的主要内容： 1.水流结构 2.泥沙运动 3.河床演变（历史）4 河床变形预测 为何学习河流动力学？1.港口工程 2.航道整治 3.兴修水利枢纽：水资源综合利用
第一章
1.孔隙率的定义：泥沙中孔隙的容积占沙样总容积的百分比 2.影响孔隙率大小的主要因素：1 粒径的大小 2.粒径的均匀程度 3.形状的影响 3.产生絮凝现象原因：1.泥沙颗粒间分子引力 相互吸引 2.颗粒表面带同号电荷 相 互排斥 定义：分散的泥沙颗粒相互吸引，聚合成结构松散的絮团，聚合过程叫做絮凝 4.淤泥（重要） ：粒径小于 0.03mm，沉积后，经历液体、粘性体或固体等阶段，固结过 程可延续多年的泥沙。 5.泥沙的干容重与干密度：取未经扰动的原状沙洋，量出他的体积，在烘箱内经 100 只 105 温度下烘干，其重量与原状沙洋的体积之比。 6.干容重影响因素：1 泥沙粒径：颗粒越细 其值越小；颗粒越细 变幅越大 2 泥沙 淤积厚度：淤积深度越深 干容重越大，变幅越小；3.淤积历时：随着淤积历时的增加而 增加，且变化较大，达到一定时间后趋于稳定。 7.沉速（沉降速度） ：单颗粒在无限大静止清水中匀速沉降 下沉原因：重力作用；所受 阻力：水流对颗粒的阻力；与泥沙颗粒粗细有关。 8.沙粒雷诺数 ：ReD= D/ ,判断三种沉降形式的主要指标； 三种沉降形式 ：层流区： ReD <0.5；紊流区： ReD >1000 过渡区： ReD ＝0.5－1000 9.泥沙的沉速（水电部规范公式） 1 s D2 层流区（D0.1mm） g 18 （斯托克斯公式） 紊流区（D>1.5mm） 1.057 s gD （岗恰洛夫公式） 过渡区（0.15 D 1.5） s s T （岗恰洛夫公式） 、 6.77 D 1.92 ( 26 1)
第三章
1.床沙质：悬移质中较粗部分，绝大部分推移质 来自相邻的上游河段，或本段河床 特点：造床质，与河床有交换，输沙能力与水流条件具有明确关系，冲淤变化 2.冲泻质：悬移质中较细部分，极小部分推移质 起源于上游流域冲蚀 特点：非造床质，与河床没有交换，输沙能力与水流条件没有明确关系，处于次饱 和状态 梅叶－彼得公式 3.如何区分床沙质和冲泻质？ 3 n' 3 2 2 1.利用悬移质和床沙级配曲线 hJ 0.047( s ) D 2.取床沙级配曲线中的 D5 为划分界限 n gb 4.扩散和重力作用的对比关系 1 s 0.125 2 g 重力占优：下沉为主，淤积 s 扩散占优：悬浮能力增强，冲刷 两者相当：不冲不淤
第六章
1.河口的定义：河口区是指河流与受水水体的结合地段 河口口门：河口段多年平均中潮位水面纵坡降线与平均海平面的交点 潮流界：潮水停止倒灌的地点 潮区界：潮差为零的地点 2.潮汐河口分段：1 河流近口段：潮区界至潮流界，潮位有涨落变化，水流为单向流动 2 河 流河口段：潮流界至口门，水流为双向水流 3 口外海滨段：口门至水下三角洲的前缘急 坡，海水为主，受潮汐、波浪、海流影响。 3.按河口形态特征： 三角港河口 ： ♥ 河口平面外形呈喇叭口或漏斗形状 ♥ 河流来沙少，潮流作用强 ♥ 钱塘江河口，英国泰晤士河河口 三角洲河口 ： ♥ 河口形成许多放射状的汊道 ♥ 河流来沙量较大，潮汐不是很强 ♥ 黄河、长江、多瑙河、密西西比河 4.按河口区的动力和来沙特征： 强潮海相河口：潮流为主，钱塘江 弱潮陆相河口：径流为主，黄河口 湖源海相河口：黄浦江 陆海双向河口：径潮相当，长江
1 3 沙莫夫公式： 1 U D 4 2 g b 0.95 D (U U c ) ♥ 单位：kg, m, s Uc h ♥ D=0.20~0.73mm ♥ D=13~65mm 3 窦国仁公式： U 127.2 gb D (U U c ) U ♥ 单位：kg, m, s C0 c 1/2 ♥ C0=C/g 18.gb 与 U4 成正比：流速（小变化） 推移质输沙率（大变化）