CH3：推移质运动及动床阻力

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1、近期三峡泥沙问题2003年三峡蓄水以来，三峡工程的生态和环境影响一直是牵动世界的敏感神经，传言、怀疑和揣测纷纷涌来，长江下游城市天气的异常、九江的地震等等都与之扯上了关系。最近的一次联系则是长江湖南、湖北段干堤的强烈崩岸，如岳阳江段崩岸、洪山头镇的“天字一号”崩岸、长江荆江段成崩岸重灾区。这些崩岸与三峡蓄水的关系如何？三峡蓄水提高到至１５６米后，三峡大坝何时再蓄水至１７５米的最终水位，将遵循泥沙运动规律，根据泥沙冲淤监测情况来决定。随着三峡大坝全线建成，大坝具备挡水能力，长江挟带的上游泥沙将被大坝拦截。随之而来的担忧是泥沙淤积会不会使工

2、程运行受影响？上游的重庆等地港口会不会淤废？下游冲刷将达到什么程度？Ch3推移质运动及动床阻力§3.1泥沙起动的形式§3.2泥沙的起动§3.3沙波运动§3.4冲积河流的阻力§3.5推移质输沙率泥沙起动判别标准无粘性均匀沙的起动流速公式无粘性均匀沙的起动拖曳力公式粘性泥沙的起动流速公式沙波形态与运动状态沙波的产生与消亡沙波的尺度与运行速度床面阻力与河岸阻力划分沙粒阻力与沙波阻力划分动床阻力的计算以垂线平均流速为主的公式以拖曳力为主的公式根据能量平衡建立的公式根据统计法则建立的公式各种公式比较与选择§3.1泥沙起动的形式泥沙起动概念：一、泥

3、沙运动的形式３.床沙：(河床)1.悬移质：(悬移区)2.推移质：(床面层)悬浮在水中运动，速度与水流速度基本相同的泥沙。在河底附近，以滚动、滑动、跃动或层移等形式前进，其速度小于水流速度的泥沙。河床上静止的泥沙。分接触质、跃移质、层移质三种。§3.1泥沙起动的形式推移质沙运动的形式接触质：跃移质：当水流速度足以使河床的泥沙颗粒发生运动时，突出在床面上的颗粒，便以滑动或滚动的形式向前运动。这种泥沙在运动中始终保持着与床面接触，称接触质。在河底附近，以跳跃形式前进的泥沙。是推移质的主要运动形式。当水流速度超过一定范围后，水流的作用不只限于河

4、床表面。河床表层以下的泥沙在水流拖曳力作用下，将成层移动或滑动，运动速度逐次递减，称层移质。推移质床面层层移质：Ch3推移质运动概述推移质泥沙在河床附近运动,常与床面泥沙相互交换,时而由静止转为运动,时而由运动转为静止伴随着推移质运动,床面还出现沙波.床面附近这种泥沙运动及相应的床面形态,影响着河床对水流运动的阻力,水流运动阻力的改变又反过来影响泥沙运动。研究推移质运动，目的是建立推移质输沙率公式，推移质输沙率公式和泥沙运动的形式、泥沙起动、沙波运动、河道阻力有关，本章将研究以上这些问题。§3.1泥沙起动的形式二、联系与区别联系：对同一

5、个泥沙组成来说，在较弱的水流条件下，可以表现为推移质；在较强的水流条件下，可以表现为悬移质。二者无明显分界线。推移质运动和悬移质运动间存在物理本质的差别。运动规律不同：能量来源不同：对河床作用不同：区别：意义：推移质运动与河床冲淤变化息息相关，因此意义重大。§3.２泥沙的起动泥沙起动条件：维持泥沙颗粒静止状态的平衡条件遭到破坏，床面泥沙由静止状态转入运动状态的临界水流条件。研究泥沙起动的意义：如水库下游泥沙运动泥沙起动条件可以用流速、拖曳力或功率来表示。用垂线平均流速表示的，叫起动流速；用拖曳力表示的，叫起动拖曳力；用水流功率表示的叫起

6、动功率。目前我国工程实践中多采用起动流速方式。泥沙起动复杂性：与水流条件、沙粒性质、泥沙组成等。§3.２泥沙的起动一、无粘性均匀沙的起动几个概念的说明：底U*反映了水流的紊动情况，常用于泥沙研究。1、起动拖曳力分析－希尔兹关系（曲线）§3.２泥沙的起动1、无粘性均匀沙的起动切力θc=Re*§3.２泥沙的起动1、无粘性均匀沙的起动切力θc§3.２泥沙的起动1、无粘性均匀沙的起动切力§3.２泥沙的起动1、无粘性均匀沙的起动切力θc§3.２泥沙的起动1、无粘性均匀沙的起动切力θc2、起动流速D>0.2mm,各公式差别较大。§3.２泥沙的起动二

7、、泥沙起动的有关问题：1、泥沙起动的随机现象？2、判别标准推移质运动的四个阶段（克雷默）？(1)无泥沙运动：床面全部静止；(2)轻微泥沙运动：少数泥沙处于运动状态；(3)中等强度泥沙运动：各处均有泥沙在运动；(4)普遍的泥沙运动：各种大小泥沙均运动，床面外形剧烈改变。3、泥沙的止动和扬动§3.２泥沙的起动算例解答：在已知ρ,ρ,d和υ的泥沙，问此时比降为J，水深为h的河底，泥沙是否可以启动？θcθcΘc=3.3沙波运动沙波运动：泥沙颗粒在床面的集体运动。沙波：推移质泥沙运动达到一定程度时，河床表面出现起伏不平但又比较规则的波状起伏。对河

8、道水流结构、河道阻力、泥沙运动和河床演变均有重要作用。迎水面背水面沙波的纵剖面图λ带状沙波：波峰线基本平行并与流线垂直，或略显斜交；断续蛇曲状沙波：波峰线不规则，时断时续，大致与流线垂直；新月形沙波：波高与