(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。

17.泥沙的起动条件：泥沙颗粒由静止状态变为运动状态的临界水流条件称为泥

沙的起动条件。

18.起动拖曳力：当用水流剪切力来表示泥沙启动条件时，称为起动剪切力或起

动拖曳力。

19.沙波：当推移质运动达到一定程度时，河床表面就会出现起伏不平但又比较

规则的波状起伏，称为沙波。

20.床面阻力：水流作用于床面的全部剪切力。

21.沙粒阻力：在水流作用于床面的全部剪切力中，只有一部分直接作用于颗粒

上，引发推移质的运动和床面形态的变化，这部分剪切力即所谓的沙粒阻力，也称表面阻力，是沙波迎水坡面上泥沙颗粒产生的阻力。

22.沙波阻力：也称形态阻力，是沙波背后水流分离，形成漩涡而产生的阻力，

它随着沙波的形态和尺度而改变。

23.水流的挟沙力：在一定的水流及边界条件下，水流所能挟带的包括推移质和

悬移质在内的全部沙量。

24.输沙率：悬移质输沙率是指河流处于不冲不淤状态时，一定水流泥沙条件下，

水流挟带悬移质泥沙的数量。

25.均衡河道：如果河床和边岸的物质组成不变或流域来水来沙没有较大变化，

在准衡时段内，河道依然能够达到一个稳定、平衡的一般形态，河道的几何尺寸基本不变，此时称为河流处于平衡状态或称形成了均衡河道。

26.稳定渠道最优断面：指在边界可动的条件下，全部湿周任意点上都没有颗粒

启动，且湿周最小，流量最大。

27.造床流量：从理论上讲，天然的流量变化过程所形成的均衡河道形态，可以

在河道中恒定释放某一特征流量和相应的含沙量而塑造出来，这个特征流量就是所谓的造床流量。

二、基本知识

1.河流动力学研究的内容；

研究冲积河流的泥沙输运规律以及河道演变规律。

2.流域土壤侵蚀的类型；

（１）风力侵蚀；

（２）水力侵蚀；

（３）重力侵蚀。

3.泥沙的基本特性；

（１）大小：等容粒径、筛分粒径和沉降粒径描述；

（２）几何特性；

（３）重力特性；

（４）水力特性。

4.泥沙的重力特性；

（１）密度；

（２）容重；

（３）比重。

5.泥沙的几何特性；

（１）圆度；

（２）球度；

（３）整体形状；

（４）表面结构。

6.泥沙的水力特性；

（１）单颗粒泥沙沉速；

（２）群体颗粒沉速。

7.冲积河流的阻力包括；

（１）河槽沿程阻力；

（２）河势或边界突变引起的局部阻力。

8.河流中运动着的泥沙的分类

（１）悬移质；

（２）推移质；

（３）河床质。

9.推移质运动的不同阶段

（１）无泥沙运动：床面泥沙完全处于静止状态；

（２）轻微泥沙运动：床面上的个别地方能看见有数的细泥沙在运动； （３）中等强度泥沙运动：床面各处都有沙粒在运动，其数量已不可数； （４）普遍泥沙运动：各种沙粒均在运动，创面外形急剧改变。

10.悬移质运动的分类

（１）床沙质；

（２）冲泻质。

11.动床情况下，作用于河底的床面阻力一般包括的种类

（１）沙粒阻力；

（２）沙波阻力。

12.在泥沙的沉降过程中，绕流的状态；

（１）层流；

（２）充分发展紊流；

（３）过渡区

13.在泥沙的沉降过程中，绕流的状态的判别方式；

（１）绕流雷诺数；

（２）粒径。

14.三种最基本的流型（流变类型）；

（１）牛顿性流体；

（２）弹性流体；

（３）理想塑性流体；

15.推移质和悬移质之间的区别；

（1） 运动规律不同

（2） 能量来源不同

（3） 对河床作用的不同

16.泥沙的临界起动条件的表达方式；

（１）启动流速；

（２）启动剪切力或启动拖拽力。

17.动床床面形态的分类；

对应于定床水流的缓流、临界流、急流三种情况，可将动床明渠水流得能态分为如下三种，各自对应于不同的床面形态：

（1） 低能流态区。床面形态包括沙纹和沙垄；

（2） 过度区。其床面形态是平整床面；

（3） 高能态流区。其床面形态包括：平整床面；逆行沙垄和驻波；急滩与深潭

18.波运动的判别参数

(1)Shields 数是根据水流作用作用在床面上的剪切应力与床沙水下重力的比值推倒而得。

D

s )(0γγτ-=Θ Shields 数越大，泥沙的可运动性越强，它决定了推移质运动的强度，因此又被称为水流强度、剪切强度等。

(2)沙粒剪切Reynolds 数υ/**D U R e =，可间接衡量水流促使床沙运动的力与黏滞

力的比值。

（3）Froude 数是明渠水流在某特定断面上的惯性作用与重力作用的对比，决定了水流的流态，流态有影响了沙波的形成和发展。

19.Shields 曲线的特点

（１）*e R ＜１０，不易启动，c Θ虽粒径的减小而增大；

（２）*e R ＝１０，最易启动；

（３）１０＜*e R ＜１０００，c Θ虽粒径的增大而增大；

（４）*e R 〉１０００，c Θ接近于常数０．０６。

20.河相关系

能够自由发展的冲积平原河流的河床，在水流的长期作用下，有可能形成与所在河段具体条件相适应的某种均衡的河床形态，在这种均衡形态的有关因子（如水深、河宽、比降等）和边打来谁来杀条件（如流量、含沙量、泥沙粒径等）及河床地址条件的特征物理量之间，常存在某种函数关系，这种关系称为河相关系或均衡关系。

21.推移质单宽输沙率

由于河道的过水断面内水流条件沿河宽变化很大，单位时间通过单位宽度的推移质数量往往差别悬殊，因此人们通常又以单位宽度的输沙率来表示推移质泥沙的输移强度，即在一定水力、泥沙条件下，单位时间内通过过水断面单位宽度的推移质数量称为推移质单宽输沙率，简称单宽输沙率，用g b 表示，单位一般用kg ／m ·s 或者t ／m ·s 。

推移质输沙率与单宽推移质输沙率之间的关系可以下式表示

∑?===n

1i bi B 0bi b b g dz g G 22.床沙质与冲泻质的联系与区别

悬移质中的床沙质和冲泻质是既有区别又相联系的两种泥沙。

床沙质在床沙中大量存在、有充分机会可以和床沙进行交换，故其输沙率和河流的水流条件有明确的关系。河段的床沙质输沙率和上游来沙量无关，只与本河段的水流条件有关，同时床沙质与河道的冲淤变化有密切的关系。

冲泻质主要是从上游流域侵蚀来的，是床沙中少有的或没有的泥沙。冲泻质在河段的床沙中很少或没有，说明这些泥沙几乎与床沙不发生交换、不参加这一河段的河床演变活动。它们只是一泻而过，所以一般说冲泻质与河床演变没有直接联系。

23.蜿蜒性河段的突变的形式

（１）自然裁弯；

（２）撇弯；

（３）切滩。

24.水库淤积纵剖面形态

（１）三角洲淤积；

（２）带状淤积；

（３）锥体淤积。

25.水库泥沙的防治措施

（１）水库泥沙的拦截与合理利用；

（２）水力排沙；

（３）清淤技术。

26.水利枢纽下游河床的一般冲刷现象

（１）河床自上而下普遍冲刷；

（２）含沙量显著降低；

（３）河床显著粗化；

（４）断面形态和总比较的调整；

（５）河型转化。