2009级河流动力学复习重点
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；
河流动力学复习备考复习
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。
1. 以流速为参数的推移质输沙率公式一般形式及常用公式：冈恰诺夫、列维、沙莫夫公式；2. 以拖曳力为参变数的推移质输沙率公式，公式建立的一般形式,特别是梅叶一彼德公式及应用，其他推移质输沙率公式简介。
河流动力学 知识重点
1.等容粒径体积与泥沙颗粒相等的球体的直径2.孔隙率泥沙中孔隙的容积占沙样总容积的百分比3.比表面积颗粒表面积与其体积之比。
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4.双电层颗粒表面离子层及其周围的反粒子层构成颗粒的双电层5.干容重如取未经扰动的原样沙洋，量出它的体积，然后在烘箱内经100-105°C 的温度烘干后，其重量(或质量）与原样沙洋整个体积之比，称为泥沙的干容重（干密度）6.影响干容重（干密度）的因素①泥沙粒径：泥沙粒径愈小，颗粒间孔隙率愈大，干容重就愈小②泥沙淤积厚度：泥沙的淤积厚度愈深，其干容重愈大，变化范围愈小；反之，淤积深度愈浅，其干容重愈小。
且变化幅度愈大③淤积历时：干容重's γ随淤积历时的增加而趋向于一个稳定值，较粗颗粒如卵石、砾石及沙粒等（D>0.1mm ），淤积历时不长，其干容重's γ就趋向一个稳定值，且初始干容重与最终干容重比较接近7.泥沙运动现象泥沙在水流中的运动形式分为推移质和悬移质两大类型。
其中推移质又分为接触质、跃移质和层移质三种。
在床面附近以跳跃形式前进的泥沙，叫做跃移质悬移质则是悬浮在水中运动，速度与水流速度基本相同的泥沙推移质实质上是指在河底附近，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。
8.泥沙的起动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变为运动状态的临界水流条件，就是所谓的泥沙的起动条件。
泥沙的起动条件可以用流速，拖曳力或功率来表示9.起动拖曳力所谓起动拖曳力，是指泥沙处于起动状态的床面剪切力。
其值等于泥沙起动时，单位面积床面上水柱重量在水流方向的分力，即：2*0U hJ ργτ== 9.止动流速泥沙颗粒由运动那个状态转变为静止状态时的临界垂线平均流速扬动流速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。
河流动力学复习要点
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。
河流动力学重点
前言1.河流动力学就是以力学及统计等方法研究河流在水流、泥沙和河床边界三者共同作用下的变化规律的学科！主要内容包括泥沙运动和河床演变！2.河流动力学的研究方法有理论研究、试验研究、原型观测、数学模型。
第一章1.P16等容粒径公式。
2.粒径大小分类、漂石、卵石、砾石、沙砾、粉粒、黏粒，3.有效密度的表示方法(PS-P)/P4.从自然界取得的原状泥沙，经过100到105度的温度烘干后，其质量与原泥沙整体体积的比值称为泥沙的干密度。
相应重量的比值称为干容重。
5.泥沙干密度主要受泥沙粒径、淤积厚度、淤积历时等因素的影响，注意图p21，P22的图6.在静水中的泥沙，由于颗粒之间的摩擦作用，可以堆积成一定角度的稳定倾斜而不塌落，倾斜面与水平面的夹角称为泥沙的水下停止角！第二章1泥沙沉降速度是指单颗泥沙在足够大的静止请水中等速下沉时的速度，简称沉速。
由于泥沙颗粒越粗，沉速越大，因此又被称为水力粗度!2雷诺数小于0.5为停滞性状态，大于1000属于紊动状态，介于之间属于过渡状态。
3影响泥沙沉降速度因素有，颗粒形状，边壁条件，含沙浓度，紊动，絮凝等4泥沙颗粒越细。
其比表面积越大，当泥沙粒径小于0.01毫米，颗粒表面的物理化学作用可使颗粒之间产生微观结构，随着这种颗粒泥沙的增加，相邻的若干带有吸附水膜的细颗粒便彼此连接在一起形成絮团，这种现象称为絮凝现象。
第三章注意资料计算题游荡型河段演变规律：形态特性，平面形态看，河身比较顺直，往往宽窄相间，类视藕节状，河段内河床宽浅，洲摊密布，岔道交织。
水流特性：因河床宽浅，平均水深很小。
水文特性表现为暴涨暴落，年内流量变化大。
输沙特性：含沙量大，而且同流量下含沙量变化很大，流量与含沙量关系不明显。
同意流量，因上站含沙量的不同，其输沙率相差很大，出现多来多排，少来少排现象。
演变规律：冲淤变化，汛期主槽冲刷，滩地淤积。
非汛期，主槽淤积，滩地坍塌。
从长时间看，表现为主槽淤积抬高，而滩地持续抬高。
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、泥沙运动规律与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、搬运与堆积的机理; 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,流动就是层流与紊流的过渡区,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,切应力主要就是紊动切应力,流速按对数分布4外层区、在对数层以上到水面的区间,切力主要就是紊动力,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、前者就是非造床质泥沙,后者就是造床质。
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、颗粒大小与泥沙来源分。
河流动力学复习资料(河海大学)
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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
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2009级河流动力学复习重点熟练掌握：
熟练运用张瑞谨公式计算泥沙沉速；
根据希尔兹数计算、判别泥沙起动；
量纲分析法（课堂上的例子）；
熟练掌握床面阻力与河岸阻力划分计算；
沙莫夫公式计算。
ROUSE公式推导
其他要点：
•单颗粒的泥沙粒径及相互关系；
•群体泥沙特征粒径；
•细颗粒泥沙的物理化学特性；
•浑水粘滞系数变化；
•泥沙沉速影响因素；
•泥沙运动分类,推移质和悬移质概念、特性。
•希尔兹数概念，起动流速概念；
•不同水流能态条件下的沙波形式；
•沙波运动对阻力影响；
•冲积河流阻力概念；曼宁公式
•沙粒阻力与沙波阻力对输沙的影响。
•床沙质与冲泻质概念、特性；
•悬浮指数概念及运用；
•重力理论的适用情况；
•水流挟沙能力概念。
•造床流量概念；
•横断面河相关系；
•河流动力轴线（主流线）；
•影响河床演变的主要因素；
•冲积河流的河型。