河流动力学-复习题教学内容
2014年《河流动力学》复习题

《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,D=3mm。
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。
上海海事大学河流动力学复习资料

上海海事大学河流动力学复习资料河流动力学第一章泥沙特性1、等容粒径:体积与泥沙颗粒相等的球体的直径。
设某一颗泥沙体积为V ,则等容粒径3/1)6(πVD =泥沙粒径可用长轴a ,中轴b ,短轴c 的算术平均值表示)(31c b a D ++=假设成椭球体,用几何平均值表示3abc D =2、粒配曲线的作法:(图1-1 p6)①通过颗粒分析(包括筛分和水析),求出沙样中各种粒径泥沙的重量②算出小于各种粒径的泥沙总重量③在半对数坐标纸上,将泥沙粒径D 绘于横坐标(对数分格)上,小于该粒径的泥沙在全部沙样中所占重量的百分数p 绘于纵坐标(普通分格)上,绘出的D~p 关系曲线即为所求的粒配曲线。
3、粒配曲线特点曲线坡度越陡,表示沙样内颗粒组成越均匀,反之,不均匀。
4、粒配曲线特征值1)中值粒径50D :是常用的特征值,它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%,即粒配曲线的纵坐标上找出p=50%,其对应的横坐标即为50D2)平均粒径50D :是沙样内各泥沙粒径组的加权平均值。
即粒配曲线的纵坐标(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min max D D 和以及各组泥沙在整个沙样中所占重量百分数i p ?,然后求出各组泥沙的平均粒径 3 2min max min max i min max D D D D D D D D i +++=+=或∑∑==??=n i i n i i im pp D D 11n —为划分组数;2502σe D D m =,其中σ—沙样粒径分配的均方差,9.151.84ln D D =σ当σ为零时,沙样均匀,50D D m =,一般沙样不均匀,σ总是大于零,因此,通常50D D m >3)分选系数(非均匀系数)25750D D S =,若0S =1,则沙样非常均匀,越>1,则越不均匀。
5、影响泥沙的孔隙率的因素①沙粒的大小②均匀度③沙粒的形状④沉积的情况⑤沉积后受力大小⑥历时长短泥沙越细,孔隙率越大;泥沙越均匀,孔隙率越大;越接近球体,孔隙率越大。
《河流动力学》复习资料2

1.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2.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3.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)4.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5.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。
6.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7.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==8.希尔兹曲线曲线特点:①曲线为马鞍形②床面处于光滑区时,泥沙受近壁层流的隐蔽作用,需要更大的拖曳力才能使之运动。
③当10/*>νD U ,即δ>D 时,近壁层流层不起隐蔽作用,随着粒径的加大,泥沙重量亦增大,加强了泥沙颗粒的稳定性,使起动拖曳力亦相应加大。
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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。
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河流动力学-复习题泥沙特性粒径: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 CKU =,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。
沙波表面附近的水流流速是沿程变化的,波峰处流速最大,波谷处流速最小。
床面阻力包括沙粒阻力和沙波阻力。
沙粒阻力系床面沙粒阻力的摩阻而引起也称为表面阻力。
沙波阻力属形状阻力,使迎水面与背水面产生压力差而引起。
沙粒阻力与沙波阻力就是动床阻力。
一定的水流及床沙组成条件下,河道处于不冲不淤输沙平衡状态时,单位时间内通过过水断面的推移质数量,称为推移质输沙率,以G b 表示。
推移质输沙率分五类:以流速为主要参变数、以拖曳力为主要参变数、根据能量平衡观点、从统计法则考虑以及按沙波运行规律来分析。
影响推移质输沙强度的主要水力因素是流速,流速愈大,则推移质输沙率愈大。
拖曳力与起动拖曳力的差愈大,推移质输沙率也愈大。
泥沙的沉积率:作推移运动的泥沙颗粒,当走完一个单步距离D λ后,如果正好落在水流上举力大于沙粒在水下的重量的一部分床面时,就不可能在那里沉积下来,而会继续第二个行程的运动。
泥沙的冲刷率:在单位面积的河床上,泥沙颗粒总数可以假定等于悬移质运动悬移质中较粗的一部分,以及绝大部分推移质可以看成是来自相邻 的上游段及本河段的河床,是从床沙中被带起动进入运动的泥沙称为床沙质。
在不冲不淤相对平衡状态时,床沙质数量可以由水流及床沙组成条件决定。
床沙质又称为造床质。
悬移质中较细的一大部分以及推移质中极小一部分是床沙中很少或几乎不存在的,它们起源于上游的流域冲蚀,是被水流长途挟带输送到本河段的称为冲泻质。
也称为非造床质。
含沙量表达方式:混合式 S=泥沙所占质量/浑水体积 体积比含沙量 S=泥沙所占体积/浑水体积 重量比含沙量 S=泥沙所占重量/浑水重量一方面紊动扩散作用使泥沙上浮 另一方面重力促使悬移质泥沙下沉。
悬浮指标:Z=*KU ϖ 指数Z 决定了悬移质含沙量沿水深分布均匀程度。
Z 愈小,悬移质分布愈均匀,反之则愈大。
三个基本假定:m y εε≡; 挟沙水流的流速分布遵循对数分布规律并取K=4; 泥沙沉速不随y 而变;扩散理论适用范围:泥沙颗粒较细、含沙浓度不大悬移质输沙率:是指一定水流与河床组成条件下,水流在单位时间内所能携带并通过河段下泄的悬移质中床沙质泥沙的数量。
是一定水流与泥沙条件下,河流处于不冲不淤临界状态时,单位平均含沙量S*水体所能挟带的悬移质中床沙质量数的平均值。
单位为kg/m3或N/m3也叫做水流挟沙力、饱和含沙量、临界含沙量。
制紊作用是指悬移质的存在将使水流的紊动减弱、水流阻力损失减小。
在一定水流与河床组成条件下,单位时间内能够通过河段下泄的沙量称为总输沙率。
把推移质输沙率与悬移质中床沙质输沙率之和叫做床沙质总输沙率。
把推移质输沙率与全部悬移质包括冲泻质在内的输沙率称为全沙总输沙率。
异重流异重流是指两种密度相差不大、可以想混的流体,在条件适宜时因密度差异而产生的相对运动;在运动过程中,各层流体能基本保持其原来的面貌,不因交界面上存在的紊动掺混作用而发生全局的混合现象。
河床演变演变表现形式分为:纵向变形和横向变形。
纵向变形:是指河道沿程所发生的变形,即河床纵剖面的冲淤变化,如河床的下切、抬高横向变形:也称平面变形,即河床沿着与水流垂直的水平方向发生形变,如河湾的发展、汊道的兴衰。
河道演变分为:单向变形和复归性变形单向变形是指河道在相当长的时期内只是单一的朝某一方向发展的演变现象。
复归性变形是指河道周期性往复发展的演变现象。
河床演变的根本原因是输沙的不平衡。
当上游来沙量大于本河段水流输沙能力,水流不能将上游来沙全部带走,本河段将发生淤积。
当上游来沙量小于本河段的输沙能力,则在本河段发生冲刷。
纵向输沙不平衡将引起河床纵向变形,横向输沙不平衡将引起横向变形局部输沙不平衡将引起河床局部变形。
河床演变的因素:1、河段来水量及其变化过程2、河段的来沙量、来沙组成及其变化过程3、和段的河谷比降4、河段的河床形态及地质状况——可人为控制河流根据形态和演变分为:弯曲河道、分汊河道、顺直(微弯)河道、游荡河道。
弯道水流使得凹岸方向的水面增高,凸岸方向的水面降低名词解释水流动力轴线为河段中流程各断面最大垂线平均流速所在位置的连线,亦称为主流线。
水流动力轴线的主要特点:1、它在弯道进口段或者在弯道上游的过渡段,常靠近凸岸,进入弯道以后,即逐渐向凹岸转移,至弯顶稍上部位才偏靠凸岸,主流开始逼近凹岸的位置叫做“顶冲点”。
2、主流线“低水傍岸”、“高水居中”;顶充点“低水上提”、“高水下挫”当河湾因土质不均匀,发展受到限制时,会形成曲率较大的锐弯,在适宜条件下,主流线由凹岸改趋凸岸,凹岸产生回流,泥沙在凹岸落淤,这种现象称为撇弯。
切滩是指在弯曲河段,水流由边滩漫过,冲刷滩上薄弱部位,使滩体一部分与边滩脱离成心滩的现象。
确定造床流量方法(1)平滩流量法;平河漫滩水位的流量为第一造床流量,平边漫水位的流量为第二造床流量(2)计算法;水流的输沙能力可认为与流量Q 的m次及比降J的乘积成正比,所经历的时间可用其出现的频率P来表达。
G=Q m JP冲积平原河流处于平衡或准平衡状态时,其河床形态的有关要素之间及其与流域来水来沙条件和河床边界条件之间存在着某种函数关系,该关系称为河相关系。
潮汐河口的水流泥沙特点及河床演变河口区是指河流与受水水体的结合地段。
河口分为:支流河口、入湖河口、入库河口、入海河口、干旱三角洲。
潮汐河口区是河流注入到海洋的过渡区域。
河口口门是指河口段多年平均中潮位水面纵坡降线与平均海平面交点所在位置。
当潮波推进达到某一地点时,涨潮流速和径流下泄流速相抵消,潮水便停止倒灌,此处称为潮流界。
潮流界以上潮波仍继续上朔,但由于受河水的阻滞,潮波高急剧减小,直至潮差等于零,此处称为潮界区。
潮界区以上河水运动不受潮水影响。
自口门到潮界区之间的河段称为感潮河段。
按河口形态特征分为:1、三角港河口2、三角洲河口按河口区的动力和来沙量分为:1、强潮海相河口2、弱潮陆相河口3、湖源海相河口4、陆海双相河口按潮汐强弱分为:潮差大于4米为强潮河口,2~4米为中潮河口,小于2米为弱潮河口潮波变形分为:1、超差的变化2、涨落潮历时不对称3、潮流速和潮位过程曲线出现相位差盐淡水混合类型:1、高度成层型2、弱混合型3、强混合型在一个潮周期内计算总水量,底部水流从净的上朔流转变为净的下泄流,沿程必有一个净泄量的地点,该处称为“滞流点”。
泥沙来源分:河口区泥沙有陆沙、河沙和海沙。
从海外进入河口区的泥沙一般已发生絮凝。
但当这些絮凝体经水流的紊动扩散作用而到达淡水去后,可能发生“絮散”现象,即由絮凝体分散成较细颗粒的泥沙。
细颗粒的泥沙经过海洋生物的脏腑时,颗粒表面便吸附了脏腑的粘液。
于是颗粒泥沙便相互粘结在一起,形成较大团粒,这就是团聚作用。
泥沙运动的滞后现象包括:沉降时差、冲刷时差。
泥沙运动的滞后现象,对于河口区泥沙运动、细颗粒泥沙的淤积部位有很大影响。
在河口区越向弯底,淤积的泥沙越细,例如黄河口沙嘴两侧出现由细颗粒泥沙淤积的“烂泥湾”,就可能与泥沙运动的滞后现象有关。
河口区的河床演变是水流与河床相互作用的结果。
影响演变的因素:来水、来沙和边界条件。
水流起主导作用,河口区的边界特征,如外形,也有很大影响。
河床变形计算河床变化两方面:一方面是通过床沙质来量和水流挟沙能力的对比关系使河床发生纵向的冲淤变化。
另一方面是通过该河段河岸抗冲力和水流冲刷力之间的对比关系使河流产生横向变形。
问答题:1、希尔兹曲线的特点:1、曲线为马鞍形。
2、床面处于光滑区时,泥沙受近壁层流层的掩蔽作用,需要更大的拖曳力才能使之运动。
3、当10/*>υD U 即D>δ时,近壁层不起掩蔽作用,随着粒径的加大,泥沙重量亦增大,加强了泥沙的稳定性,使起动拖曳力亦增大。
2、U *'和R b '是什么?为什么爱因斯坦常用它们来研究输沙问题?p73U *'和R b '分别是同沙粒阻力相应的那一部分摩阻流速和水力半径。
前者是水流作用于泥沙并在其周围绕过时受到表面阻力,与此相应的传递到床面的那一部分水流势能所产生的紊动漩涡直接发源于床面沙粒附近,对推移质的搬运自然起着直接的作用;又由于处于河底,含沙量梯度大,这种紊动对泥沙的悬浮也有显著影响。
后者它是水流绕过沙波而受到的形状阻力,该处距床面泥沙还有一段距离,含沙量梯度大大减缓,这种紊动对悬移质运动也不起决定性作用。
总之,在存在沙波时,沙粒阻力对推移质及悬移质的输送起着重要作用,这就是爱因斯坦常用它们来研究的目的。
3、影响含沙量的因素有那,如何以无因次数来表达?无因次数有什么物理意义? S m gR U K )(3*ϖ= ;U 为平均断面流速;R 为水力半径,w 为床沙质沉速,ϖgR U 3为一次无因次数gR U 2与Uϖ之比。