河流动力学复习讲述

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1、河流动力学就是以力学及统计等方法研究河流在水流、泥沙和河床边界河流动力学的研究内容：①水流结构，②泥沙运动，③河床演变。河流动力学的研究方法：①理论研究，②实验研究，③原型研究，④数学模型。河流特性：①两相流，②三维③不恒定流，④非均匀流。河流分类：山区河流山前河流顺直型平原河流蜿蜒型分汊型游荡型风化作用：是岩石和矿物在地表环境中，受物理、化学和生物作用，发生结构破坏和化学成分变化的过程。泥沙的几何特性：一般来说，较粗的泥沙颗粒沿河底推移前进，碰撞机会较多，容易磨成较为圆滑的外形；较细的泥沙颗粒随水流悬浮前进，碰撞机会较少，相对不容易磨损，棱角比较分明。泥沙粒径分布的描述方法：（

2、1）.泥沙粒径频率直方图（2）.泥沙粒径累积频率分布曲线。（1）泥沙粒径频率直方图：采用一定的方法，将泥沙颗粒粒径按粒径大小顺序分为若干组，粒径位于di至dj区间（di

3、的粒径分布。（2）泥沙粒径累积频率分布曲线：以横坐标表示泥沙颗粒粒径大小，纵坐标表示小于某一粒径di的泥沙质量与泥沙总质量的百分比。泥沙粒径频率分布曲线与泥沙粒径累积频率分布曲线统称为泥沙粒径级配曲线。泥沙来源：地表冲蚀（主要部分），河床的冲刷和风沙运动。最根本来源：岩土的风化。泥沙颗粒按粒径分类粒径（mm）≦0.0040.004-0.0620.062-2.02.0-16.016.0-250.0≧250.0分类黏粒粉粒砂粒砾石卵石漂石量测方法水析沉降法筛析法、水析沉降法筛析法直接测量、筛析法直接测量直接测量中值粒径ｄ50：泥沙粒径累积频率分布曲线上横坐标取值为50%时所对应的粒径

4、值。干容重（干密度）：将原状泥沙，经过110-105℃的温度烘干后，其重量（质量）与原泥沙整体体积的比值。等容粒径：体积与泥沙颗粒相等的球体直径，称为泥沙颗粒的等容粒径(6v/π）三分之一次方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。容重：单位体积物体的重量。干密度（干容重）主要受以下方面的影响。①泥沙粒径对干密度的影响：由大量的泥沙资料可知，泥沙的中值粒径越小，越不均匀，其干容重越小，而变化幅度越大，反之组成越均匀，粒径越大的泥沙沉积下来的干容重较大，很接近其极限值，随时间变化幅度较小。②泥

5、沙淤积厚度对干容重的影响：泥沙淤积物埋深越深，压实越明显，干容重也越大。③泥沙淤积历时对干容重的影响：一般来说，泥沙干密度随淤积历时的增加而趋于一个稳定值。泥沙组成越均匀，粒径越大，其稳定后的最终干密度与初始干密度（干容重）越接近，而泥沙组成越不均匀，粒径越小，其趋于稳定的时间越长，最终干容重与初始干容重相差甚远。另外，还有其他因素，泥沙是否有机会暴露在空气中，排水情况如何，细颗粒的化学成分如何等均与干密度有一定的影响。水下休止角：在静水中泥沙，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面而不塌落，倾斜面与水平面的夹角。泥沙沉降速度：是指单颗泥沙在足够大的静止清水中等速

6、下沉时的速度，简称沉速。由于泥沙颗粒越粗，泥沙愈大，因此又被称为水力粗度。Re=wd/v，<0.5，滞性状态；=0.5-1000，过渡状态;>1000,紊动状态。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，絮凝等絮凝对泥沙颗粒沉速的影响？P37泥沙颗粒越细，其表面积越大，当泥沙粒径d<0.01mm时，颗粒表面的物理化学作用可使颗粒之间差生微观结构，随着这种细颗粒泥沙含量的增加，相邻的若干带有吸附水膜的细颗粒彼此连接在一起形成絮团，这种现象称为絮凝现象。①当含有一定浓度的细颗粒泥沙在水中下沉时，由于絮凝作用，不再是单颗下沉，而是形成絮团下沉，其沉速将远大于单颗粒下沉

7、的速度。②在含沙量不大时，徐凝作用是泥沙颗粒聚集成絮团，一相对较大的速度下沉。泥沙愈细，其比表面积愈大，颗粒聚集成絮团的作用愈强，相对于基本颗粒而言，所形成的絮团愈大。影响絮凝作用的因素包括泥沙颗粒、矿物组成、含沙浓度及水质等。泥沙的起动：在具有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，这种现象称为泥沙的起动，相应的临界水流条件称为泥沙的起动条件。泥沙起动的判别标准:①弱动——在床面这里或那里有屈指可数的细颗粒泥沙处于运动状态。②中动——床面各处有中等