《河流动力学》作业题及答案
14-15-1河流动力学答案A
淮海工学院14 - 15 学年第 1 学期河流动力学试卷(A开卷)专业年级：港口航道与海岸工程12(1)一、名词解释（共5题，每题3分，共15分）1.体积含沙量和重量含沙量体积含沙量Sv：泥沙颗粒的体积/浑水总体积质量含沙量Sw：泥沙所占重量/浑水总体积2.泥沙粒径累积频率分布曲线横坐标表示泥沙颗粒粒径大小，纵坐标表示小于某一粒径id的泥沙质量（或颗粒数目）与泥沙总质量（或总的颗粒数目）的百分比3.沙粒阻力在水流作用于床面额全部切应力中，只有一部分直接作用在颗粒上，引发推移质的运动和床面形态的变化，这一部分叫做沙粒阻力。
4.河相关系冲积河流的河床在水流与河床的长期作用下，常取得与所在水文、泥沙条件相适应的最适合的外形，表征这些外形的因素（如河宽、水深、曲率半径等）与水力、泥沙因素（如流量、比降、泥沙粒径等）之间常存在某种函数关系，这种关系称为河相关系。
5.潮流界潮波和潮流上溯的过程中，既受到河床阻力的影响，又受到径流下泄的阻碍，潮汐的能量逐渐消耗。
当潮波推进到达某一地点时，涨潮流速和径流下泄流速相抵消，潮水便停止倒灌，此处为潮流界。
二、简答题（共5题，每题5分，共25分）1．河流的分类河流分为：山区河流、平原河流、潮汐河流。
平原河流根据形态、演变特征可分为：弯曲河道、分叉河道、顺直河道、游荡河道。
2．河口的分类，并说明钱塘江、黄河、黄浦江和长江分属何种河口？潮汐河口的分类：一、按河口形态特征分类1）三角港河口2）三角洲河口。
二、按河口区的动力和来沙特征分类1）强潮海相河口(钱塘江)2）弱潮陆相河口（黄河）3）湖源海相河口（黄浦江）4）陆海双向河口（长江）。
三、按潮汐强弱分类1）感潮河口2）中潮河口3）弱潮河口3．Shields数的含义及其物理意义。
Dscc)(γγτ-=Θ为无量刚临界起动切应力，该值越大，泥沙的可动性愈强，因而它可以看作床沙运动状况的一个重要指标，决定了推移质运动的强度。
4．位于水平河床上的非粘性泥沙而言，促成泥沙起动的力有哪些？赖以抗拒的力有哪些？粘性颗粒起动时还需考虑粘结力，粘结力的影响因素？促成泥沙起动的力有：上举力、推移力、脉动压力等，赖以抗拒的力有：重力、粘结力等5. 阐述河床演变的基本原理输沙的不平衡性。
河流动力学习题集
《河流动力学》习题集第一章1、泥沙粒径有哪些表达形式?2、试分析粒配曲线图上沙样曲线组成的相对均匀程度。
3、比表面积指什么？它有何重要意义？4、什么是双电层与结合水? 双电层的厚度与液体中反离子浓度有何关系，对絮凝有何影响？5、何谓泥沙干容重?它受哪些因素的影响?6．什么是泥沙的沉速?球体沉速与等容泥沙的沉速是否相同?为什么? 7．泥沙沉速在层流、紊流、过渡区中的计算公式有何不同?如何判别这三种绕流状态?8．窦国仁建立沉速公式的基本出发点是什么?该公式的优缺点如何? 9．原水利电力部规范推荐的沉速计算公式有哪些?10、按水利部规范推荐的公式分别计算D=0.01，0.5，3mm时的沉速。
（g =9.841m/s2，水温为20°C）11、当D=0.5mm时，按岗恰洛夫公式，沙玉清公式，张瑞谨公式，窦国仁公式分别计算水温为20°C时，泥沙的沉速。
12．什么是絮凝现象?影响絮团沉速的因素有哪些?第二章1、已知泥沙粒配资料如下，做泥沙粒配曲线，并用合适的代表粒径，按照岗恰洛夫和沙莫夫公式，求水深h=0.5时的起动流速Uc。
2、推移质运动规律的研究涉及哪些环节，实际意义如何?3、按运动状态的不同，泥沙运动的形式有哪几种，和水流强度的关系怎样?其中推移质运动多以哪种运动形式出现?4、推移质和悬移质有何区别?它们是如何进行交换的?5、怎样表示泥沙的起动条件?如何判别床面泥抄是否起动?定量判别泥沙是否起动的困难是什么?6、试列出泥沙颗粒以滑动形式起动时力的平衡方程式，并推导出起动流速公式的一般结构形式。
运用多种形式的流速垂线分布公式，将近底流速u o转换为垂线平均流速U，进而推导出泥沙起动流速公式U C。
7、希尔兹的起动拖曳力理论有何特点?试推导希尔兹的起动拖曳力公式。
8、运用希尔兹理论求起动拖曳力时需要哪些实际资料，计算步骤如何?9、已知组成河床泥沙的资料如下，河流水深h=1.2m，比降J=0.9×10-4，水温T=20℃，水流为均匀流。
河流动力学作业
作业一1. 有一（1=0.Im,从水深li=10m 的水面抛入7K 中，水的流速若不考 虑动水流动的影响，求卵石沉到河底的水平距离？解：d=0.1m=100mm>2mm,^用沙玉清紊流区公式co=l.14 J —_ gd = 1.14 ^1.65x9.8x0.1 = 1.45 in /ss=ut=lx6.90=6.90 m故卵石沉到河底的水平距离为6.90m.2. 什么是泥沙沉速？球体的沉逮与等容泥沙的沉速是否相同？为什么？答：单颗粒泥沙在足够大的静止清水中等速下沉时的速度，称为泥沙的沉速。
球体的 沉速与等容泥沙的沉速不相同。
因为泥沙的形状复杂，沉降中受到的阻力较球体沉降 阻力大，同粒径的沉速有所减小。
答：当水质中含有较多的细颗粒泥沙，特别是含有复奈化学成分时，泥沙不再以单颗 粒的形式下沉，而是结成一团下沉，这种现象称为絮凝现象。
影响泥沙絮凝作用的因 素包括泥沙粒径、矿物成分.含沙量及水质等。
4.试比较岗恰洛夫、沙玉清.弓瘵瑾的泥沙沉速公式，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、紊汛 过渡区这三种绕流状态？答：比较岗恰洛夫、沙玉清和张瑞瑾的泥沙沉速公式可得，三者在层流区的计算公式 形式一样，其中岗恰洛夫和沙玉清的公式完全一致，阻力系数Cd 都取的"24,而张瑞 瑾取的1/25.6。
三者在紊流区的泥沙沉速公式形式也完全一致，仅阻力系数取值不一 样，最后简化而得的岗恰洛夫公式为3=1. 06可号1皿，抄玉清公式为 3= 1.14J 牛绻，张瑞瑾公式为3=1.04寸牛匕如 三者在过渡区的公式差异最 大，岗恰洛夫对比了滞流区沉速公式的结构形式，认犬过渡区公式几个变量的方次应 该介于滞流区和紊流区之间，取的d 的方次为1,比工的方次为2/3八的方次由-1逐Y2/3 1/ _ 1/渐増至0,最后取过渡区沉速公式的结构形式为3邙务（节丄严d, R 为无量纲系 数，是表征粒径和温度变化改变粘滞性影响的一个附加因素；沙玉清在研尢过渡区泥 沙沉降规律时引逬了两个新的判数，即沉速判数S 。
河流动力学作业参考答案.
(
1/2
v h ωλλλ==,其中
h λ是模型的垂向长度比尺。已知原型沙的容重是
32650/s kgf m γ=,原型沙的中值粒径是500.03D mm =,原型中水温为20℃。模型的垂
向长度比尺40h λ=,模型中用容重为31500/s kgf cm γ=的电木粉末作为模型沙。试求: (1试验时水温控制在20℃,则模型沙的中值粒径50D应是多少?
(2试验中的实际水温是5℃,此时仍按(1算出的模型沙中值粒径50D进行试验,则试验中实际的沉速比尺ωλ是多少?
(3试验时水温控制在20℃,但模型中悬沙浓度为100kg/m3
ln 10011
∑=∆∙=n
i i i mg
p D D
注:关于级配曲线的定义错的比较多,并不是以粒径的对数或是负对数为横坐标,也不是
按几何级数变化的粒径尺度为分级标准……只要跟上述表达的意思一致都为正确答案。
2.6某海滩的沙粒粒度范围是1.43.6φ=-,试给出以毫米为单位的颗粒粒径范围解:因为D 2log -=Φ,其中D为颗粒粒径,所以可得到2
(3模型中1006.67%1500W
V s
S S γ=
=
=, ((55
110.06670.7082V S ωω=-=-=;于是:(
1/2
00
1.4121.4121.4128.930.7082p p p h m ωωωωλλωωω=
==⋅===⋅注:这个题目大家的问题比较多。
1.公式的选择,最好用Stokes公式。当然采用表2-8种其它三种层流计算公式不影响计
河流动力学复习
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。
河流动力学题目
3.8 6.1
测点含沙量 （kg/m ） 0.69
求： （1）绘制含沙量沿水深分布曲线 （2）求理论悬浮指标 z=？ （3）由实测含沙量求实际悬浮指标 z1=？ （4）取η a=0.05，用 z1 绘制η ～S/S0.2 分布曲线，并检验实测的η ～S/S0.2，进行比较。
第二次作业
1、有一宽浅河道，水深 h=1.5m，断面平均流速 U=1.10m/s，坡降 J=0.0003。已 知床沙中值粒径 D50=0.6mm，水温 T=20℃。实测垂线含沙浓度如下 Y/h 0.05 0.07 0.10 0.15 0.20 0.25 (h-y)/y 19.0 13.3 9.00 5.67 4.00 3.00 3 SV/kgf/m 40.0 14.0 4.40 1.09 0.41 0.16 试求 （1） 理论悬浮指标 Z 和实测悬浮指标 Z1 （2） 在河道岸边修一取水工程，要求取水口的最大含沙浓度小于 2.0kg/ m3,求 取水口的高度？
3
3、某河流上测得：Q=450m3/s，U=1.84m/s，h=4m，dpj=0.06mm，t=25℃，J=0.41‰0，测点
水深及含沙量如下表
测点水深（m）
3
0.2
0.4 0.94
0.8 1.2
1.2 1.35
1.6 1.42
2.0 1.93
2.4 2.24
2.8 2.82
3.2 3.893.6源自4.11 U3 2、根据某河段实测资料，采用图解法和最小二乘法确定 S k gh 公式中
m
的系数 k 和指数 m。以建立适应该河段的水流挟沙力公式。资料如下表：
施测 地点 编 号 1 2 3 毛 4 5 6 7 8 9 家 10 11 12 13 14 15 16 桥 17 18 19 20 施测时间 （年、月、日） 1961•3•7 4•2 4•5 5•17 5•23 6•12 6•27 7•7 7•15 1962•3•9 4•4 4•10 4•20 5•2 5•3 5•5 5•20 6•20 6•25 7•3 沉速 （cm/s） 0.768 0.642 0.900 0.741 1.250 0.730 1.180 0.827 0.477 0.957 1.390 0.851 0.790 1.230 0.755 0.865 1.420 1.572 0.794 0.680 水深 （ m） 0.97 2.45 1.85 1.93 2.24 1.31 2.79 2.807 2.426 2.10 2.83 3.80 4.34 3.82 2.93 3.00 3.68 2.65 2.70 3.76 流速 （m/s） 0.716 1.13 1.02 1.39 1.09 0.947 0.834 1.06 0.906 0.58 1.08 0.94 1.02 0.68 0.712 0.72 0.66 0.70 0.65 0.58 床沙质含沙量 （kg/m ） 0.46 2.0 1.2 2.1 0.72 1.0 0.17 0.575 0.84 0.05 0.3 0.17 0.35 0.035 0.096 0.08 0.027 0.062 0.10 0.042
（完整版）河流动力学三基试题参考答案
（完整版）河流动力学三基试题参考答案河流动力学三基试题参考答案一、基本概念1.泥沙输移比：某流域出口控制站实测的河流泥沙总量St与该流域的地表物质侵蚀总量Se之比，称为泥沙输移比。
2.推移质：泥沙以群体形式运动时，以滚动（包括层移）、跃移形式运动的颗粒统称为推移质。
3.悬移质：把悬浮在水流中，基本上与水流以相同速度作悬移运动的泥沙统称为悬移质。
4.高含沙水流：是指水流挟带的泥沙颗粒非常多，含沙量很大，以至于该挟沙水流在物理特性、运动特性和输沙特性等方面基本上不再像一般挟沙水流那样用牛顿流体描述。
5.异重流运动：两种或两种以上的流体相互接触，而流体间有一定的但是较小的重度差异，如果其中一种流体沿着交界面方向流动，在流动过程中不与其它流体发生全局性掺混现象的运动。
6.泥沙的水下休止角：将静水中的泥沙颗粒堆积起来，其堆积体边坡形成的稳定倾斜面与水平面的夹角称为泥沙的水下休止角。
7.含沙量：单位体积浑水中固体泥沙颗粒所占的比例，一般有重量含沙量和体积比含沙量。
8.等容粒径：与泥沙颗粒体积相同的球体直径。
9.中值粒径D50：累计频率曲线上纵坐标取值为50%时所对应的粒径值。
10.算术平均粒径D m：各粒径组平均粒径的重量百分比的加权平均值。
11.风化作用：岩石和矿物在地表环境中，受物力、化学和生物作用，发生体积破坏和化学成分变化的过程，称为风化作用。
12.泥沙的沉速：泥沙在静止清水中沉降速度达到恒定极限速度时，对应的沉速叫做泥沙的沉速。
13.泥沙的干容重：一般把单位体积沙样干燥后的重量称为干容重。
14.泥沙的容重：泥沙颗粒的实有重量于实有体积的比值（即排出空隙率在外）。
15.推移质输沙率：在一定水力、泥沙条件下，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，用G b表示，单位一般用kg／s或者t ／s。
16.泥沙的起动：设想在具有一定泥沙组成的床面上，使水流的速度由小到大逐渐增加，直到使床面泥沙(简称床沙)由静止转入运动，这种现象称为泥沙的起动。
河流动力学作业二
河流动力学作业二《河流动力学》课程报告专题二：推移质1 概述沿河床床面滚动、滑动或跳跃前进的泥沙称为推移质。
推移质主要有以下特点：运动具有间歇性，与静止的床沙经常发生交换，前进速度远较水流速度小，属于运动泥沙中的较粗部分，会引起河床表面形成起伏的沙坡。
关于推移质运动，主要分以下三个部分内容讨论：泥沙起动、沙波运动以及推移质输沙率。
2 泥沙的起动在一定泥沙组成的床面上，逐渐增加水流强度，直到使床面泥沙由静止转入运动，这种现象即为泥沙的起动。
相应的临界水流条件称为泥沙的起动条件。
表达起动条件的形式一般有两种：起动流速或起动拖拽力。
就起动条件而言，均匀沙和非均匀沙，散体和粘性泥沙，平底和斜坡均各具特点。
由于起动标准存在不确定性，加上天然河流非均匀床沙起动的复杂性，作为河流泥沙动力学中一个最基本概念——起动条件，远未达到圆满解决的程度。
2.1 泥沙起动的物理机理2.1.1 作用在泥沙颗粒上的力水流作用下，床沙受到两类作用力：一类为促使泥沙起动的力如水流的推力和举力，另一类为抗拒泥沙起动的力如泥沙的重力及存在于细颗粒之间的粘结力。
此外，河水与地下水互相补给时河床内部出现渗流，床面泥沙还承受渗透压力（一般情况下渗透压力较小，不予考虑）。
水流推力是水流绕过考察颗粒时出现的肤面摩擦及迎流面和背流面的压力差所构成，水流举力则是水流绕流所带来的颗粒顶部流速大压力小、底部流速小压力大造成的，它们分别可用公式表达。
粘结力可分为原状粘土的粘结力和新淤粘性细颗粒的粘结力两类。
影响前者大小的因素较多，难以用数学关系简单表达，目前主要靠现场取样测定。
后者形成粘结力的原因无一致看法。
一种看法认为这种粘结力源于薄膜水仅能单向传压的特性，属于一种附加压力；另一种看法认为这种粘结力主要来自范德华力。
2.1.2 泥沙起动的随机性：沙粒形状及沙粒在群体中的位置都是随机变量，床面不同部位的瞬时起动底速或起动拖拽力也为随机变量。
2.1.3 泥沙起动的判别标准实验室广泛采用一种定性标准，即大体相当于克雷默所谓的“弱动”定为起动标准。