08 第8次课(第5章：推移质输沙率1)
b、分子中的第二项是Shields数
时的起动拖曳力 c 0.047 s d c、分母项可理解为系数。
c c 0.047 s d
因此，整个公式符合以拖曳力主要参数的推移质输沙率公 式的基本思想，即 gb f 0 c
11
例求证 Meyer-Peter公式隐含的无量纲临界起动应力是 c 0.047 证明：Meyer-Peter推移质输沙率公式为
用于非均匀沙时，粒径应采用平均粒径。
9
⒈ Meyer-Peter公式
（2） 公式说明
' 3 / 2 n hJ 0.047 s d n s 0.125 1 / 2 g s
3/ 2
单位时间内搬运固体颗粒所消耗的能量 ＝水流所损失的势能×效率
14
1、Bagnold公式 (2)、公式推导
a、单位床面上单位时间内推移质的运动所消耗的能量（推移质输移功率）
W ' 为单位床面面积上推移质的水下重量 ub 为推移质平均运动速度
单位时间内搬运推移质所做的功为
W 'ub tan
此即为单位床面上单位时间内推移质运动所消耗的能量。
0U hJU
(5-11)
b、单位床面上单位时间内水流所损失的势能（水流功率） 0U
16
1、Bagnold公式 (2)、公式推导 c、列出能量平衡方程 单位时间内搬运推移质所消耗的能量 ＝单位时间内水流所损失的势能×效率 推移质输移功率为 水流功率
Wb
s g gb tan 0Ueb 设水流搬运推移质的效率为eb ，即得 s
2
5.1 5.1.1
均匀沙推移质输沙率公式
以流速为主要参变数的推移质输沙率公式
⒈ 基本思路 认为影响推移质输沙强度的主要因素是流速，U>Uc，泥沙开 始运动，流速愈大，推移质输沙强度愈高。 ⒉ 公式推导
gb s ubs Svb Kd
(5-2)
U h
Kd
Ubs为推移质运动速度， Kd为推移质运动床面层厚度 Svb为床面层中运动的泥沙占 整个床面层体积的百分数， 称为密实系数或推移质运动 颗粒浓度。
由试验求得，在以后的工作中，他根据颗粒跃移过程中与
水流的相互作用过程的力学分析，对eb的取值作了进一步的 理论推导和分析，得出效率系数的表达式见式（5-23）。
18
1、Bagnold公式 (3)、效率系数
0U gb eb s g tan
s
(5-13)
0.4h 5 . 75 U lg * md 1 (5-23) U
Uc d U 1.2 h
'
1/ 4
(5-3)
3
推移质运动颗粒浓度Svb显 然随流速增加而增加，随 起动流速的增加而减小， 实际资料表明，推移质运 动颗粒浓度可表达为
Svb
U K U c / 1.2
(5-4)
3 1/ 4
单位时间内搬运推移质所做的功为
W 'ub tan ' W ub ' 以水下质量计的推移质单宽输沙率 gb g gb s s s ' gb gb 因为 ' gb s s s
单位时间内单位床面上推移质输移功率为 s ' ' Wb W ub tan gb g tan g gb tan s
0.516 9.8 0.45 0.00144 0.047 1.65 9.8 3.05 10
0.125 11 / 2 3.893 10 5 t / s .m 2.65 1 9.8 2.65
3 3 / 2
13
5.1.2
19
1、Bagnold公式 (4)、公式最终形式
0.4h 5.75U* lg s 0U U* U*c md gb eb e 1 b s g tan U* U 将eb代入以干沙质量计的推移质输沙率公式，即得
ubs
d
US
运动床面层 静止河床
以流速为参数的推移质输沙率
3
5.1 5.1.1
均匀沙推移质输沙率公式
以流速为主要参变数的推移质输沙率公式
gb s ubs Svb Kd
⒉ 公式推导
(5-2)
泥沙运动速度与水流流 速之间存在如下关系
ubs U U 'c
d h
1/ 4
gb
(5-7)
a、分子中的第一项是在 0 hJ 之前加了修正系数
n n
'
3/ 2
这样做是因为当拖曳力不变而床面出现沙波时，实测 资料表明推移质输沙率会减小。这是因为不是全部拖 曳力而只是与沙粒阻力有关的一部分拖曳力才对推移 质输移起作用。
由该式可知与沙粒阻力有关的拖曳力为 0
'
n n
2/ 3 1/ 2 2/ 3 1/ 2 h J 0 . 45 0 . 00144 解： n 0.0227 U 0.98 3/ 2 3/ 2 ' 1/ 6 3 1 / 6 n 0 . 0146 d 90 3.05 10 ' 0.516 n 0.0146 n 0.0227 26 26 3/ 2 ' 3 / 2 n hJ 0.047 s d n gb 1/ 2 s 0.125 g s
沙量中很大一部分，其原因就在于推移质输沙率与流速 的高次方成正比。
7
5.1 5.1.2
均匀沙推移质输沙率公式
以拖曳力为主要参变数的推移质输沙率公式
基本思路 影响推移质输沙率（输沙强度）的主要因素是拖曳力，当 拖曳力τ0 > 起动拖曳力τc ，泥沙起动，τ0 愈大，gb 愈大。 gb f 0 c
根据能量平衡观点建立的推移质输沙率公式
1、Bagnold公式
(1)、基本观点 水流为维持泥沙处于推移质状态，必然要消耗一部分能量。
沙粒阻力 克服河床阻力 （包括表面粗糙的影响） 有效能量 克服岸壁阻力 沙波阻力 （河底形态阻力） 紊动能量 引起推移质泥沙的运动 转换为热能消耗 泥沙悬浮 转换为热能消耗
' 3 / 2 n hJ 0.047 s d n s 0.125 1 / 2 g s
3/ 2
gb
在临界起动状态下，gb=0，且此时没有形成床面形态n=n’
n n
s g s
n为河床综合曼宁糙率系数，可由曼宁公式通过实测资料反求
n h2 / 3 J 1 / 2 U
1/ 6 26 n’ 为河床平整情况下的沙粒糙率系数， n' d 90
d90为床沙粒配曲线中累计频率为90％所对应的粒径。
t . m. s时，、 s的单位取kN / m 3 , 9.8kN / m 3 , s 2.65 9.8kN / m 3
8
5.1.2 以拖曳力为主要参变数的推移质输沙率公式 ⒈ Meyer-Peter公式
（1）公式形式
gb ' 3 / 2 n hJ 0.047 s d n 0.125
1/ 2 3/ 2
(5-7)
（2）各变量的含义及单位
gb md U U 'c
U d ' h U c
4
5.1 5.1.1
均匀沙推移质输沙率公式
以流速为主要参变数的推移质输沙率公式
3、 公式列举
gb md U U 'c
U d ' h U c
W’为单位时间单位床面面积上的推移质水下重量，单位时 间运动床面面积为 1×ub ，单位时间通过单位宽度床面泥
沙的重量为W’ub ,以质量计的则为W’ub/g
' W ub ' 以水下质量计的推移质单宽输沙率 gb g
15
1、Bagnold公式 (2)、公式推导
a、单位床面上单位时间内推移质的运动所消耗的能量（推移质输移功率）
eb
gb
s g tan s U* U*c 0U U*
U* m K0 U *c
0.6
式中： U*为摩阻流速； U*c为临界摩阻流速； U为平均流速； 一般细沙、粗沙河流K0=1.4～2.8 在卵石河流中，如组成推移质的是粗沙K0=7.3～9.1， ω为沉速。
第5章
推移质输沙率
推移质输沙率 一定的水流及床沙组成条件下，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，称为推移质输沙率。
用符合Gb表示，单位kg/s（或N/s）及t/s（或kN/s）。 工程上常用推移质单宽输沙率，来表示推移质输沙强度。
1
5.1
均匀沙推移质输沙率公式
均匀沙推移质输沙率研究代表性方法 ①、以流速为主要参数（沙莫夫公式，冈恰洛夫公式等） ②、以拖曳力为主要参变数（梅叶－彼德Meyer-Peter公式、 阿克斯-怀特公式） ③、根据能量平衡观点建立公式（Bagnold公式） ④、根据统计法则建立公式（Einstein公式）
'
3/ 2
hJ 0.047 s d 0，
n' hJ 1 由此可得 c＝ ＝0.047 s d n 所以，Meyer Peter公式隐含的无量纲临界 起动应力是 c＝0.047。
合集下载
第5泥沙测验
Qs Csbq
17
悬移质输沙率测验
2. 测验内容 （1）包含流量测验的全部项目：观测水位、比降、各垂线的水 深、起点距离及流速等； （2）在选定的测沙垂线上测取水样（测沙垂线应在测速垂线中 选取。 （3）采用单～断沙关系进行资料整编的测站，在测输沙率的同 时，测取相应单位水样。
18
悬移质输沙率测验
24
等部分流量等容积全断面混合法
（一）等部分流量等容积全断面混合法 该法简称等部分流量法，取样垂线可按“等部分流量中线法”布 设。该法适用于稳定河床和使用横式采样器的测站。 1. 原理 将断面流量划分成若干个大致相等的部分，在每个部分流量的中 间位置布设测沙垂线，测取水样。将断面内各测沙垂线测取的 水样混合在一起，作为一个水样，处理后求得的含沙量即为断 面平均含沙量。
12
悬移质泥沙测验仪器
3.常用采样器介绍 （1）横式采样器 属瞬时采样器。适用于各种情 况下的逐点法或混合法取样。
（2）普通瓶式采样器 属积时式采样器。即使用于水 深1-5m双程积深和手工操作 取样。
（3）调压积时式采样器 用于积点法、垂线混合法和 积深法取样，也适用于缆道 上同时进行测流、取沙。
容积不得装满。 第四步：混合测定总沙重和容积，计算断面平均含沙量。
30
等水面宽等速积深全断面混合法
（三）面积加权全断面混合法 该方法分为等部分面积和不等部分面积两种： 1.等部分面积全断面混合法 指按等部分面积中心线，在每条垂线上用同一种方法取样， 每条垂线取样历时相等，仪器进水管嘴不变，水样混合处理，即 得断面平均含沙量。 此法适用于河床稳定、测沙垂线固定并使用调压积时式采样 器取样的测站。
41
20
悬移质输沙率测验
（2）垂线混合法 在测沙垂线的有关测点上，按规定的要求分别取样，混
17
悬移质输沙率测验
2. 测验内容 （1）包含流量测验的全部项目：观测水位、比降、各垂线的水 深、起点距离及流速等； （2）在选定的测沙垂线上测取水样（测沙垂线应在测速垂线中 选取。 （3）采用单～断沙关系进行资料整编的测站，在测输沙率的同 时，测取相应单位水样。
18
悬移质输沙率测验
24
等部分流量等容积全断面混合法
（一）等部分流量等容积全断面混合法 该法简称等部分流量法，取样垂线可按“等部分流量中线法”布 设。该法适用于稳定河床和使用横式采样器的测站。 1. 原理 将断面流量划分成若干个大致相等的部分，在每个部分流量的中 间位置布设测沙垂线，测取水样。将断面内各测沙垂线测取的 水样混合在一起，作为一个水样，处理后求得的含沙量即为断 面平均含沙量。
12
悬移质泥沙测验仪器
3.常用采样器介绍 （1）横式采样器 属瞬时采样器。适用于各种情 况下的逐点法或混合法取样。
（2）普通瓶式采样器 属积时式采样器。即使用于水 深1-5m双程积深和手工操作 取样。
（3）调压积时式采样器 用于积点法、垂线混合法和 积深法取样，也适用于缆道 上同时进行测流、取沙。
容积不得装满。 第四步：混合测定总沙重和容积，计算断面平均含沙量。
30
等水面宽等速积深全断面混合法
（三）面积加权全断面混合法 该方法分为等部分面积和不等部分面积两种： 1.等部分面积全断面混合法 指按等部分面积中心线，在每条垂线上用同一种方法取样， 每条垂线取样历时相等，仪器进水管嘴不变，水样混合处理，即 得断面平均含沙量。 此法适用于河床稳定、测沙垂线固定并使用调压积时式采样 器取样的测站。
41
20
悬移质输沙率测验
（2）垂线混合法 在测沙垂线的有关测点上，按规定的要求分别取样，混
悬移质输沙率q s
u
3、二维恒定均匀流不平衡输沙扩散方程
取较长时段的平均值
3、二维恒定均匀流不平衡输沙扩散方程
对流项
扩散项
沉降项
4、含沙量沿水深分布
4、含沙量沿水深分布
一、扩散理论 5、悬浮指标z的物理意义
•表征重力作用与紊动作 用的相对大小，反映了 含沙量沿水深分布的均
匀程度，z越大，分布越
不均匀。
•当z>5后，悬沙较少， 故可将z＝5作为推移质
②冲泄质(非造床质)：较细颗粒泥沙在运动过程不与河床 上的泥沙发生交换，可认为是从流域表面冲刷后一泻 千里而来，沿程几乎不交换、沉淀。
二、推移质-悬移质与床沙质-冲泄质命名的区别
1、命名方式不同
• 推-悬：按运动方式分 • 床-冲：按颗粒大小和泥沙来源分
2、推移质≠床沙质，悬移质≠冲泄质
• 悬沙含有床沙质和冲泄质,只是冲泄质多,床沙质少； • 底沙也含有床沙质和冲泄质,只是冲泄质少,床沙质多。
E1= E2＋ E3
二、重力理论(推导含沙量沿水深分布曲线)
2、公式推导
二、重力理论(推导含沙量沿水深分布曲线)
2、公式推导
二式相等
二、重力理论(推导含沙量沿水深分布曲线)
2、公式推导
二、重力理论(推导含沙量沿水深分布曲线)
3、公式验证
二、重力理论(推导含沙量沿水深分布曲线)
4、局限性
• 细颗粒泥沙差异较大 • 悬浮功是紊动动能，而紊动动能是阻力损失的一部分，
第三章 悬移质运动
研究目的：
• 悬沙形成条件：床面附近的漩涡尺度大于泥沙粒径，且其向 上分速大于泥沙沉速。
•河床演变、取水排沙等要求了解悬移质沿水深的分布及悬 移质输沙率。
第一节 床沙质与冲泄质 一、问题的提出
3、二维恒定均匀流不平衡输沙扩散方程
取较长时段的平均值
3、二维恒定均匀流不平衡输沙扩散方程
对流项
扩散项
沉降项
4、含沙量沿水深分布
4、含沙量沿水深分布
一、扩散理论 5、悬浮指标z的物理意义
•表征重力作用与紊动作 用的相对大小，反映了 含沙量沿水深分布的均
匀程度，z越大，分布越
不均匀。
•当z>5后，悬沙较少， 故可将z＝5作为推移质
②冲泄质(非造床质)：较细颗粒泥沙在运动过程不与河床 上的泥沙发生交换，可认为是从流域表面冲刷后一泻 千里而来，沿程几乎不交换、沉淀。
二、推移质-悬移质与床沙质-冲泄质命名的区别
1、命名方式不同
• 推-悬：按运动方式分 • 床-冲：按颗粒大小和泥沙来源分
2、推移质≠床沙质，悬移质≠冲泄质
• 悬沙含有床沙质和冲泄质,只是冲泄质多,床沙质少； • 底沙也含有床沙质和冲泄质,只是冲泄质少,床沙质多。
E1= E2＋ E3
二、重力理论(推导含沙量沿水深分布曲线)
2、公式推导
二、重力理论(推导含沙量沿水深分布曲线)
2、公式推导
二式相等
二、重力理论(推导含沙量沿水深分布曲线)
2、公式推导
二、重力理论(推导含沙量沿水深分布曲线)
3、公式验证
二、重力理论(推导含沙量沿水深分布曲线)
4、局限性
• 细颗粒泥沙差异较大 • 悬浮功是紊动动能，而紊动动能是阻力损失的一部分，
第三章 悬移质运动
研究目的：
• 悬沙形成条件：床面附近的漩涡尺度大于泥沙粒径，且其向 上分速大于泥沙沉速。
•河床演变、取水排沙等要求了解悬移质沿水深的分布及悬 移质输沙率。
第一节 床沙质与冲泄质 一、问题的提出
《水土保持学》基本原理复习提纲2008
《水土保持学》基本原理复习提纲水土保持学；水土流失；水土保持；生态经济学；系统论；系统工程学；黑箱原理；大系统控制论；景观，景观生态学；可持续发展；规划经营措施；水保生物措施；水保工程措施；水保农业措施；水保法律措施。
流域治理（watershed Management，流域管理、流域经营、集水区经营）；食物链；食物网；物质循环，地质大循环，生物小循环；地球化学元素循环；物质亚系统（Subsystems），水循环；滞留期（Detention period），交换周期，交换活动性（Water exchange activity）；水量平衡。
雨滴特征：雨滴大小，雨滴降落速度；雨滴中数直径（雨滴中径），侵蚀性降雨量，侵蚀性降雨强度；降雨侵蚀力（R）。
径流要素：地表径流，流量，流速，径流总量，径流深度，径流模数，径流系数，水位和水深，洪水，枯水，洪枯比。
频率？重现期？集水面积；水力粗度；悬移质（简称悬沙），推移质（底沙），床沙，冲泻质（非造床泥沙）和床沙质（造床泥沙）；含沙量、输沙率和输沙量；水流挟沙能力；基本推移质输沙率，推移质断面输沙率；起动流速；总输沙量，输沙模数。
层流与紊流；单宽流量；边坡系数；湿周，水力半径；过水断面，比降（纵坡）；水环境容量，理想环境容量，自然水环境容量；点源污染，面源污染（非点源污染）；水资源。
土壤侵蚀，土壤侵蚀量，土壤侵蚀速度（速率）；土壤侵蚀模数；土壤流失，土壤流失量。
流域产沙量；输沙模数；正常侵蚀与加速侵蚀，土壤允许侵蚀量；古代侵蚀和现代侵蚀；水力侵蚀（溅蚀；面蚀，沟蚀，山洪侵蚀，亚稳平衡状态，沟壑密度，沟壑面积率）；重力侵蚀[滑坡，泻溜，崩塌，陷穴，地质灾害；安息角（安全角、休止角）]；冻融侵蚀；冰川侵蚀；混合侵蚀（泥石流，粘性泥石流，稀性泥石流，石洪，泥流）；风力侵蚀（扬失，跃移，滚动）；生物侵蚀。
脆性岩和塑性岩；土壤的抗蚀性，土壤分散率、土壤侵蚀率，土壤分散系数；土壤砂化率，土壤的抗冲性；植被覆盖率，森林覆盖率，树冠截留量，林冠截留率；土地垦殖率（旱地垦殖率和水田垦殖率）；复种指数；土地利用率。
河流动力学第四章 推移质运动
沙莫夫公式
＝1.144
m=1/6 适用范围：
D>0.2mm
岗恰洛夫公式
对数流速分布 适用范围：
0.08－1.50mm
1
Uc 1.144
s
gD
(
h D
)
6
Uc
1.07 lg
8.8h D95
s
gD
§4.2. 泥沙的起动
三、无粘性均匀沙的起动拖曳力
起动拖曳力
0
hJ
U
2 *
Krammer方法：定性标准
最常用的方法 具体内容
♥ 无泥沙运动：静止 ♥ 轻微的泥沙运动：个别动，可数 ♥ 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
§4.2. 泥沙的起动
五、与泥沙起动有关的几个问题
泥沙起动具有随机性 泥沙条件 ♥ 大小、形状 ♥ 级配、密度：均匀沙，非均匀沙 ♥ 床面平整、颗粒排列 水流条件 ♥ 水流的紊动 ♥ 流速的大小
♥ 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
用途
♥ 推移质运动的一种主要形式 ♥ 构成河床地形的基本元素 ♥ 影响：水流结构，河道阻力，泥沙运动，河床演变
主要内容
沙波形态和运动状态 沙波的产生和消亡
§4.3.1. 沙波形态和运动状态
沙波介绍
名词：波峰、波谷、波长、波高 特点：迎水面：较为平坦、背水面：相对较陡
♥ 悬移质中的较粗部分 ♥ 推移质中的较细部分
同一泥沙组成：表现不同
♥ 水流较强时：悬移质 ♥ 水流较弱时：推移质
§4.1. 泥沙运动的形式
推移质与悬移质间的转换过程
悬移区 床面层 层移区 河床
（悬移质）
第五章 年径流及年输沙量的分析计算
行一致性修正，即径流系列的还原计算。
*还原计算方法：一般采用降雨径流相关法和水量平
衡法，即
W天然＝W
13/43
＋实测 W还原
其中
W还原＝W农灌＋W工业±W水库＋W损失±W引水±W分洪
代表性审查—— 样本的经验分布Fn(x)与总体的理论分 布F(x)接近程度，越接近，代表性越好；一般样本系列 越长，代表性也越好。
一般地，在汛期，主要是降雨影响径流；在枯季，流域
蓄水对径流的影响起主要作用。
11/43
5.3 具有实测径流资料时设计年径流量及年内分配的分析计算
5.3.1具有实测径流资料时设计年径流量及年内分配的分析计算
所谓长期，指实测年径流系列不小于20～30年。 计算内容及步骤： 1) 年径流资料的搜集和审查，Q1，Q2，…, Qn； 2) 年径流频率分析计算，X、Cv、Cs 和 QP ； 3) 提供设计年径流的时程 分配将QP分配到各月，得到设 计年径流过程，如右图所示； 4) 进行成果合理性检验。
29/43
多年平均年径流量等值线图法：
利用年径流及其统计参数具有地理分布规律进行地理
插值，检查计算成果的合理性，或估算无资料地区的设 计值。 绘制水文特征值等值线图的依据和条件： 分区性因素—— 气候因素
非分区性因素——
下垫面因素
30/43
多年平均年径流深等值线图的绘制和使用：
18/43
设计代表年径流量的年内分配计算： 问题的提出：虽然
Q
来水过程 用水过程
年径流量相同，但会有
不同的年内分配，将使 得V兴各不相同。又由于 库容大，投资大，保证 率高；库容小，投资少, 保证率却较低。因此， 必须进行年径流的年内 分配分析与计算。
第五章 推移质运动2010
2 Bagnold 公式
（一）推移质运动的基本物理图形 1)、挟沙水流运动是一种剪切运动: 维持运动 推力 重力沿流向分力 沙粒下沉 水流剪切运动 保持泥沙运动 2)、挟沙水流的剪切力由 D 和τ w 组成 水流势能通过τ w 床面 产生紊动 通过 D 床面 因颗粒碰撞转化为热能 水流会因含沙量的加大而使紊动减小。
推广到非均匀沙。
最后又从推移质和悬移质之间同
样存在交换的概念出发，把推移质运动
理论和悬移质扩散理论联系起来，提出
了床沙质挟沙力的计算方法。这一方法
就现阶段的水平而言，是考虑最全面的
方法之一。
3.1 床沙与推移质之间的交换现象 床沙与推移质之间存在着交换。对 于任何一颗推移质泥沙来说，它的运动 行程是间歇的，而不是连续的。它在被 水流搬运一段距离后，便在床面静止下 来，成为床沙。可以认为，推移质输沙 率实质上决定于泥沙颗粒在交换过程中 在床面停留时间的久暂，停留时间越长， 推移质输沙率越小。
4) 、 根据任何连续运动都将克服某种阻力而
消耗能量的基本原理，Bagnold认为因搬动泥 沙颗粒在单位时间内消耗的能量 = 水流在单 位时间内损失的势能乘效率。
单位床面上单位时间内水流所能提供的 势能为: ghJU [ S ( )] U
L V S 0
L
令W’为单位床面面积上推移质的水下 重量，Ub为推移质的平均运动速度，则 以水下重量计的推移质单宽输沙率为
第一节 推移质运动的力学 和统计分析
以跃移形式为例进行研究
滑动、滚动形式与床面有密切、频繁的接触，存 在多次动量（能量）交换，力学分析难度大；而 跃移只有起、止阶段与床面碰撞，力学分析相对 简单； 胡春宏的试验表明：在粗颗粒泥沙（D 为1.23 ～ 7.6mm ）的推移运动中，当Θ 达到0.2时，跃移 形式已占整个泥沙运动的60%以上，认为跃移是 推移质运动的主要形式。
[讲义]《河流动力学》大学教材课件-悬移质运动和水流挟沙力
三、经验或半经验方法 1、Engelund-Hansen公式 2、Ackers-White公式
§5-4 水流挟沙力
3、张瑞瑾方法
“ 制紊功“假说——悬移质具有抑制紊动 的作用，使水流条件（v、h、B）相同的浑水 水流比清水在单位时间、单位流程内的能损小， 两者的差别即制紊功。
据此建立能量平衡方程：
大量存在。 ⑵ 冲泻质 悬移质中较细的一大部分泥沙，在河床中
少有或没有。
§5-1 悬移质概述
二、床沙质和冲泻质﹤仅限于悬移质﹥ 2、区别 ⑴ 床沙质有充分的供给来源，使这部分悬移质有维
持饱和的机会，其饱和含量可以从水流条件与河床组 成条件的相互关系中确定。
⑵ 冲泻质则不同，主要依赖水流从上游带来，在本 河段中得不到充分供给（若上游来量超过本河段水流 所挟带的限度则发生淤积，反之不可能取得应有的补 充），即冲泻质可能是不饱和的，其数量从上游冲蚀 条件与本河段的水流相互关系中探索。
紊动扩散作用 含沙浓度梯度ds/dy 提问：若ω一定，则υ′越大， ds/dy越小
时含沙量垂向分布变化？ 答案：趋向均匀（动态平衡）
§5-1 悬移质概述
问：细沙在静水中能否悬浮？ 答：颗粒极细的泥沙，虽然重力较水大，但
所受的重力作用十分微弱，即便放在在静止 的水中，也可以借助分子的扩散作用与重力 作用相抗衡，从而发生悬浮现象。这是悬移 质存在的一种特殊状态。
§5-2 悬移质含沙量的垂线分布
§5-2 悬移质含沙量的垂线分布
Rouse公式的缺陷： ①因不能求绝对含沙浓度，故不能推求悬移质
输沙率； ②当水面S=0时，河底S→∞，不符合实际； ③若S较大、泥沙颗粒较粗，则计算误差大； ④实际Z比计算结果小，说明实际的悬沙分布
更均匀。
§5-4 水流挟沙力
3、张瑞瑾方法
“ 制紊功“假说——悬移质具有抑制紊动 的作用，使水流条件（v、h、B）相同的浑水 水流比清水在单位时间、单位流程内的能损小， 两者的差别即制紊功。
据此建立能量平衡方程：
大量存在。 ⑵ 冲泻质 悬移质中较细的一大部分泥沙，在河床中
少有或没有。
§5-1 悬移质概述
二、床沙质和冲泻质﹤仅限于悬移质﹥ 2、区别 ⑴ 床沙质有充分的供给来源，使这部分悬移质有维
持饱和的机会，其饱和含量可以从水流条件与河床组 成条件的相互关系中确定。
⑵ 冲泻质则不同，主要依赖水流从上游带来，在本 河段中得不到充分供给（若上游来量超过本河段水流 所挟带的限度则发生淤积，反之不可能取得应有的补 充），即冲泻质可能是不饱和的，其数量从上游冲蚀 条件与本河段的水流相互关系中探索。
紊动扩散作用 含沙浓度梯度ds/dy 提问：若ω一定，则υ′越大， ds/dy越小
时含沙量垂向分布变化？ 答案：趋向均匀（动态平衡）
§5-1 悬移质概述
问：细沙在静水中能否悬浮？ 答：颗粒极细的泥沙，虽然重力较水大，但
所受的重力作用十分微弱，即便放在在静止 的水中，也可以借助分子的扩散作用与重力 作用相抗衡，从而发生悬浮现象。这是悬移 质存在的一种特殊状态。
§5-2 悬移质含沙量的垂线分布
§5-2 悬移质含沙量的垂线分布
Rouse公式的缺陷： ①因不能求绝对含沙浓度，故不能推求悬移质
输沙率； ②当水面S=0时，河底S→∞，不符合实际； ③若S较大、泥沙颗粒较粗，则计算误差大； ④实际Z比计算结果小，说明实际的悬沙分布
更均匀。
河流动力学第五章
亿t（ ，涪 占陵 长 到江 全河 段 部） 输沙量(D的50=5918m.m 2)%。 (D50=0.14mm)
(D50=4mm)
寸滩水文站资料统计表明，涪陵长江河段多年平均卵石推移
质(D50研=5究1m认m为)输：沙推量移为质2输8.沙97量万与t，悬沙移质质推输移沙质量(D相50比=0，.14在m平m原) 为 60地0万区t河，流而中悬仅移占质到(D总50=的0.输03沙4m率m的)输1%沙~量5为%4；.6丘亿陵t，地占区到河全流部为输沙 量5的%9~81.57%%；。山区河流为15%~30%。
多沙河流中的泥沙输运大部分是以悬移运动的形式 进行的。
例如，长江泥沙以悬移质输沙为主，约占总输沙量的90% 。
在三峡水库蓄水卵 前石 ，推 移 长质 江宜昌站沙 多质 推 年移 平质均的卵石悬 推移 移质质
(沙D量>1约0m宜 寸 为昌 滩 m8站 站 )6年2万输t沙，量而约悬(2D 87> 为.6移9170万 7m 万 质6tm t万)(Dt5，0=沙0.0质(D 351推860=60m020.移2万 万 m1m tt质)m 年)(D输50沙=0量(.D 25则0154=.m.2066达.0亿 亿 m31到tm t)年m 5).输26
由于分子的扩散作用而进入和流出该隔离体的 染色物质的差值为 ：
( g S x v y t t ) [ g S x v t x ( g S x v ) t x ] y t x ( g S x v ) t x y t
y方向：
由于水体流动而进入和流出该隔离体的染色物 质的差值为 ：
g
S vt x
yt
U t Svt yt
[ g
Svt x
x
(
g
清水冲刷推移质输沙率变化规律
清水冲刷推移质输沙率变化规律
清水冲刷推移质输沙率变化的规律总的来说是：随着冲刷量的增加，推移质输沙率也会不断提升。
一般而言，推移质输沙率与冲刷量之间呈正相关关系，也就是两者之间有良好的线性关系。
当冲刷量不断增加时，推移质输沙率也会不断提升，这种关系曲线呈现出典型的“S”型曲线，即推移质输沙率在一定范围内先缓慢上升，随着冲刷量的增大，速度越来越快，达到一定时候再逐渐减弱，最后逐渐降低，形成“S”型曲线。
不同的冲刷量下所表现出的推移质输沙率也不尽相同，具体的规律还需要根据具体的实际进行研究。
河流泥沙动力学
教学内容（4学时）
4.1泥沙起动的物理机理（1.0学时）
4.2均匀沙的起动条件（1.0学时）
4.3非均匀沙的起动条件（0.5学时）
4.4斜坡上泥沙的起动流速（0.5学时）
4.5止动和扬动流速（1.0学时）
教学方法与 教学手段
教学方法：1.采用“以多媒体教学为主、板书为辅”的方式， 多种教学手段相互补充，使课堂教学与实验教学相结合。
二、课程知识、能力体系
《河流动力学》课程知识（能力）体系
序号
知识单元描述
知识点
对应能力
学时
要求
1
第一章
河流动力学基 本概念简介
河道水流的基本特 性；河道水流的水流 结构；河道水流的紊 动及阻力损失。
掌握河道水流 的基本特性
2
了解
2
第二章 泥沙的特性
河流泥沙来源；泥沙 的矿物特性与分类； 泥沙的几何特性与重 力特性。
4
掌握
5
第五章
沙坡运动及动 床阻力
沙坡形态和运动状 态、沙坡的发展过程 和形成机理；床面形 态的判别标准、沙坡 尺度及其运行速度； 动床阻力。
能熟练掌握沙 坡运动与动床 阻力
3
熟悉
6
第八章 推移质输沙率
推移质简介；均匀推 移质输沙率公式与非 均匀推移质输沙率公 式；估算推移质输沙 率的其他方法；用统 计理论处理推移质输 沙率问题的新进展。
课程简介
《河流动力学》课程是水利水电工程专业的一门专业教育课。是研究河 道在自然状态下以及受人工建筑物控制以后在水流与河床相互作用的过程中 运动发展的力学规律的一门课。本课程的知识点相对分散，公式较多，学生 反映不太好学，因此，在本课程教学中应该以泥沙运动作为主线，以泥沙起 动、推移质运动和悬移质运动的运动规律的分析理解作为重点，进而对理解 泥沙运动对水流阻力、水流运动加以理解掌握。河床演变应与水流泥沙运动 相联系。
4.1泥沙起动的物理机理（1.0学时）
4.2均匀沙的起动条件（1.0学时）
4.3非均匀沙的起动条件（0.5学时）
4.4斜坡上泥沙的起动流速（0.5学时）
4.5止动和扬动流速（1.0学时）
教学方法与 教学手段
教学方法：1.采用“以多媒体教学为主、板书为辅”的方式， 多种教学手段相互补充，使课堂教学与实验教学相结合。
二、课程知识、能力体系
《河流动力学》课程知识（能力）体系
序号
知识单元描述
知识点
对应能力
学时
要求
1
第一章
河流动力学基 本概念简介
河道水流的基本特 性；河道水流的水流 结构；河道水流的紊 动及阻力损失。
掌握河道水流 的基本特性
2
了解
2
第二章 泥沙的特性
河流泥沙来源；泥沙 的矿物特性与分类； 泥沙的几何特性与重 力特性。
4
掌握
5
第五章
沙坡运动及动 床阻力
沙坡形态和运动状 态、沙坡的发展过程 和形成机理；床面形 态的判别标准、沙坡 尺度及其运行速度； 动床阻力。
能熟练掌握沙 坡运动与动床 阻力
3
熟悉
6
第八章 推移质输沙率
推移质简介；均匀推 移质输沙率公式与非 均匀推移质输沙率公 式；估算推移质输沙 率的其他方法；用统 计理论处理推移质输 沙率问题的新进展。
课程简介
《河流动力学》课程是水利水电工程专业的一门专业教育课。是研究河 道在自然状态下以及受人工建筑物控制以后在水流与河床相互作用的过程中 运动发展的力学规律的一门课。本课程的知识点相对分散，公式较多，学生 反映不太好学，因此，在本课程教学中应该以泥沙运动作为主线，以泥沙起 动、推移质运动和悬移质运动的运动规律的分析理解作为重点，进而对理解 泥沙运动对水流阻力、水流运动加以理解掌握。河床演变应与水流泥沙运动 相联系。