河流动力学复习答案
一
动态系统的平衡状态:所有动态系统中都存在着建立和维持平衡的状态,平衡状态是指一种能力最低的状态。
地球最大的两个最大的动态系统:水文系统,地质构造系统
水文系统包含哪些子系统:(1)大气层-海洋系统(2)坡面系统(3)河流系统(4)海岸线(5)冰川系统(6)地下水系统(7)风成沉积系统
地貌学和河流工程学采用的时间尺度有何不同:
现代地貌学----数千年至数十万年
工程学------数天至数百年在此尺度上认为地质构造、地貌、气候是不变的
河流的自然功能:
(1)输运功能:将流域形成的径流和坡面系统侵蚀产生的泥沙像海洋排泄,同时维持河道的正常演变(2)水源功能:地表水和地下水补给源(3)汇水功能:在保证自净能力的情况下承纳工农业和城镇生活的排污(4)栖息地功能:陆生及水生生物(5)天然屏障的功能
泥沙输运可以分为哪两部分:(1)坡面、沟道内的泥沙运动(2)河道内的泥沙运动
泥沙输移比的概念和影响因素:
(1)某流域出口控制站的实测站的河流泥沙总量St 与该流域的地表物质侵蚀总量Se 之比(St/Se)为泥沙输移比;(2)因素:小流域输移比与地表物质的矿物成分和粒径组成有关
三
Shields数可以看成是哪两个力的比值:shields数:Θ=τb/(γs-γ)=
γHJ/(γs-γ)D 可以看做是水流作用在床面上的剪应力和床沙水下重量的比值
低能态区、过渡区、和高能态区的含义以及各自床面(沙波)形态:
(1)低:对应于定床水流为缓流情况的动床明渠水流的能态。床面形态包括沙纹、沙垄
(2)过:~~临界流~~床面形态是平整床面
(3)高:~~急流~~床面形态包括平整床面,逆行沙垄和驻波,急流和深潭
何为沙波?有哪几个发展阶段?是说明水流流区和床面形态的关系?
沙波是非平整状况下沙质河床的床面形态。
发展:从丢水流能态区到过渡区再到高水流能态区,经历了平整-沙纹-沙垄-平整(过渡区) -逆行沙垄五个阶段
床面形态是水流流区的判别依据
明渠均匀流阻力的概念,U H J n的相互关系?
对于明渠恒定均匀流,利用水流的能坡(J)断面平均流速(U)水利半径(宽浅型河道R ≈H)以及反映边壁粗糙状况的阻力系数n 这四个变量就可以求出明渠均匀流阻力方程(也叫断面平均流速);谢才:U=C√RJ
沙波阻力与沙波发展过程的关系:沙波阻力一定是,沙波、沙垄阻力大;动平整的阻力小,再者沙波阻力会因为沙波—动平整—逆行沙垄而发生从大到小的变化,继而在形态变化时,阻力又增加了
河流动力学作业六
《河流动力学》课程报告专题六、七： 河流泥沙数学模型及河工模型 1 河流泥沙数学模型简介 随着计算机技术的高速发展和河流泥沙基本理论的进步，水沙数学模型得到了快速 发展，被广泛地应用于水利工程、江河治理和河口海岸与泥沙运动有关的领域中，解决 了很多生产难题，发挥了巨大效益。 水沙数学模型包括：1D模型、平面2D模型、立面2D模型、准3D、完全3D等。数学模型要求应该能够严格遵守物理原理、边界和初始条件，能够节省时间、人力和成本，具体的模型选择要经过方案比选与优化。 泥沙数学模型的功能主要是帮助解决实际问题和发现新的机理或规律。前者包括：河道演变、水库泥沙淤积、水力工程的下游冲刷、取水口的稳定性、引航道及港地回淤、河口海岸工程泥沙问题。后者主要是通过对比分析大量计算方案成果，有可能发现河道演变、水库泥沙淤积等的内在机理。这是模型试验和资料分析无法达到的，因为这些方法所反映的情况是有限 的。 数学模型应满足一下基本要求：满足物理的基本原理、被分析方法所检验（分析解、人工解）、被实验和实测资料所检验、可以预测主要的物理过程、数值解稳定收敛、数值结果可接受、符合实际情况。 2 河流泥沙数学模型的控制方程、模型建立与使用 主要方程包括水流连续方程、水流运动方程、泥沙连续方程以及其他补充方程。 常用的控制方程包括：3D悬移质运动扩散方程、3D水流运动方程、平面2D水流泥沙运动方程、立面2D水流泥沙运动方程、1D水流泥沙运动方程（水流连续方程、水流动量方程、泥沙连续方程）。 数学模型的建立流程如下： 数学模型的使用中，以下环节需要重点关注和讨论分析：微分方程的离散，挟沙能力的分析及其表达式使用、挟沙能力系数，回复饱和系数的表达式，边界和初始条件，断面信息
工硕_河流动力学课程作业及参考答案
《河流动力学》 专业选修课，40学时，2学分 主要参考书： 1.泥沙运动力学，钱宁，万兆惠，科学出版社 2.河流泥沙工程学，武汉水利电力学院，水利电力出版社 3.河流动力学，陈立，明宗富，武汉大学出版社，2001 4.河流泥沙动力学，张瑞瑾，谢鉴衡等，水利电力出版社 主要参考以下问题写读书笔记 1.叙述泥沙的颗粒性质，并说明为什么颗粒大小是泥沙最重要的性质？ 2.简要叙述泥沙的群体性质。 3.推导孤立圆球在无限静水中等速沉降的沉速公式。 4.简要叙述影响泥沙沉速的因素及其研究成果。 5.解释下面概念：拖曳力；上举力；粒间离散力；接触质；层移质；跃移质；床沙质；冲泻质； 悬移质；推移质；输沙率；高含沙水流；异重流。 6.说明推移质与悬移质的区别。 7.推导以流速为主要参数的推移质输沙率公式。 8.何谓悬移质含沙量的垂线分布？简要叙述关于悬移质含沙量垂线分布的两种理论。 9.说明水流挟沙力的定义以及它与河床冲淤之间的关系。 10.简要叙述泥沙的存在对水流所产生的影响。 参考答案： 1.叙述泥沙的颗粒性质，并说明为什么颗粒大小是泥沙最重要的性质。 答：（1）泥沙的几何性质 泥沙的几何性质是指泥沙颗粒的形状和大小，或者说泥沙颗粒的形状与粒径。泥沙颗粒的不同 形状与他们在水流中的运动状态密切相关。较粗的颗粒沿河底推移前进，碰撞的机会较多，碰撞时 动量较大，容易磨成圆滑的外形；较细的泥沙颗粒随水流浮游前进，碰撞的机会较少，碰撞时动量 较小，不易磨损，因此能够保持棱角峥嵘的外形。 ①泥沙的粒径是泥沙颗粒的大小的量度，由于泥沙颗粒形状不规则，不易确定其直径，通常所 说的粒径为泥沙的等容粒径的简称。所谓等容粒径，就是体积与泥沙颗粒相等的球体的直径。设某
河流动力学
1.等容粒径（假定球体）D ： 算数品均值D ： 几何品均值（椭球体）D: 泥沙级配曲线（群体性）：表示天然泥沙组成特性，在采集的代表沙样中，小于某种粒径的泥沙累计百分数与该粒径在半对数纸上的关系曲线。 粒配曲线反映的特性⑴可反映沙样颗粒的大小和范围；⑵可反映沙样组成的均匀程度。沙样 的特征粒径：⑴平均粒径Dm ：粒径按其所占重量的百分比为权的加权平均值。 1100n i i m i P d d =??=∑，max min 2i d d d +=⑵中值粒径50d 表示在全部沙样中，大于和小于这一粒径的泥沙重量刚好相等。求法：粒配曲线—P=50%天然沙的平均粒径常常大于中值粒径 2.细颗粒泥沙的物理化学特征。细颗粒泥沙在含有电解质的水中，颗粒周围会形成双电层。通常细颗粒泥沙的主要成分是粘土矿物，它们在含有电解质的水中会发生两种可能：电解质中的离子吸附在泥沙颗粒表面；泥沙颗粒表面的分子发生离解。不论哪种情况都使泥沙颗粒表面带有负电。由于凝絮作用，细颗粒在沉积时会连结成絮团，絮团与絮团会连接成集合体，集合体还会搭连而形成网架。絮凝的新沉积物是一个高度蜂窝状的结构，含水量很高，密度很低，这样的淤积物具有很低的抗剪强度或粘结力。 3.沉速概念，泥沙沉降状态。单颗粒泥沙在无边界影响的静止清水中的匀速下沉的速度。因数值主要和粒径有关，也称水力粗度，常用ω表示,单位:cm/s.沉降的形式,泥沙颗粒在静水中下沉时的运动状态与沙粒雷诺数Re d ωνd G ==沙粒性力水流粘Z 力（式中和d 、ω分别为泥沙的粒径及沉速，ν为水的运动粘滞性系数）①层流状态下降:Re d <0.5,颗粒基本沿垂线下沉，颗粒不发生摆动、转动、滚动，周围水体不发生紊乱现象。颗粒沉降属于层流状态，下降速度较慢，绕流阻力以摩擦阻力为主，压差阻力相对较小，d C 与Re d 呈直线关系②紊流状态下降:Re d >1000, 泥沙颗粒脱离铅垂线，以极大的紊动状态左摇右摆下沉，附近的水体产生强烈的绕动和涡动。压差阻力远大于摩擦阻力，其大小与Re d 无关③过渡状态下降:Re d =0.5~1000, 泥沙沉降状态处于二者之间。随Re d 增大，压差阻力不断增大，摩擦阻力不断减小，阻力系数与沙粒雷诺数之间为曲线关系 4.影响泥沙沉速因素。泥沙的形状对沉速的影响。对于几何平均粒径D 相同的不同石块，形状愈扁平，阻力系数C D 愈大，其沉速愈小；水质对沉速的影响。主要影响对象是D<0.03mm 的细颗粒泥沙。①影响絮凝现象的第一个因素是泥沙粒径。泥沙愈细，絮团愈大②水中电解质的离子浓度与价数。反离子的价数高，絮凝作用强。另外，在小含盐度的范围内，絮凝团的平均沉速因含盐度的增加而迅速增大；当含盐度超过某一数值后，含盐度的增大，对平均沉速的影响不大；含沙量对沉速的影响。 5.影响泥沙淤积物干容重因素。取未经扰动的原状沙洋，量出它的体积，然后在烘干箱内经100度烘干后，其重量与原状沙洋整个体积之比，称干容重。N/m 3。①泥沙粒径。粒径较粗的泥沙干容重大，变化范围小。②泥沙淤积厚度。淤积愈深，干容重愈大，变化范围愈小。③淤积历时。干容重随淤积历时的增加而趋向于一个稳定值。④泥沙组成：组成越不均匀，孔隙率越小，干容重越大。 8.含沙量分布的重力理论原理，优缺点。泥沙比水重，为维持泥沙在水流中悬浮而不下沉，
河流动力学复习整理
（0）河流动力学概念:研究冲积河流在自然状态下以及受人工建筑物影响以后河道水流、泥沙运动规律和河床演变规律及其应用的学科。 主要研究内容: 水流结构：研究水流内部运动特征及运动要素的空间分布; 泥沙运动：研究泥沙冲刷、搬运和堆积的机理; 河床演变：研究河流的河床形态、演变规律以及人为干扰引起的再造床过程; 河床变形预测：研究预测水流、泥沙运动及河床冲淤演变的方法. 研究方法: 理论分析, 室内试验,现场观测，数值计算 （1）河道水流的基本特性：河道水流的二相特性；河道水流的三维性；河道水流的不恒定性；河道水流的不均匀性 河道水流的水流结构：主流，副流，环流 二维明渠流速的分布规律：1.直线层，也成粘滞底层，切应力只有粘滞切力，流速按直线分布2.过渡层，粘滞切力与紊动切力同时存在，流动是层流和紊流的过渡区，该层没有统一的流速分布公式，近似按直线层或对数层公式计算3.对数层，切应力主要是紊动切应力，流速按对数分布4外层区.在对数层以上到水面的区间，切力主要是紊动力，流速分布常以缺速公式表示，故也称缺速区。流速分布要受上部边界影响，与边壁糙率也有一定关系。 河道水流阻力分解图：见ppt1 76页 明渠二维流的阻力损失表达方式：见ppt1 77页 （3）按运动状态分，泥沙的运动形式有：（床沙），推移质、悬移质 泥沙交换现象： 推移质泥沙运动特点：间歇性、置换性、速度小、跳跃性、数量少、消耗时均能量 悬移质泥沙运动特点：速度大、悬浮性、置换性、数量多、消耗紊动能 冲泄质：河流挟带的泥沙中粒径较细的部分，且在河床中数量很少或基本不存在的泥沙。 床沙质：河流挟带的泥沙中粒径较粗的部分，且在河床中大量存在的泥沙。 两者主要区别：1.前者是非造床质泥沙，后者是造床质。2.前者粒径较小，后者粒径较大3.前者在水流中的含量不仅取决于水流条件，还与河段上游流域供沙条件有关。 推移质~悬移质与床沙质~冲泄质命名的区别：前者按运动方式分；后者按造床作用、颗粒大小和泥沙来源分。 异重流：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（密度）差异，如果其中一种流体沿着交界面的方向流动，在流动过程中不与其它流体发生全局性的掺混现象的运动。 异重流主要特征：（1）异重流的重度差很小，重力作用小，惯性作用大（2）具有翻越障碍以及爬高的能力 （5）泥沙悬浮机理：含沙量具有上稀下浓的沿垂线梯度。 泥沙悬浮扩散理论：基于泥沙颗粒在紊流中随机运动来求解泥沙浓度垂向分布的理论 重力理论：挟带悬移质的水流在运动过程中要消耗能量。所消耗能量分为两部分，一部分用于克服边界的阻力；另一部分用于维持悬移质的悬浮。重力理论的观点认为，悬移质的比重一般比水大得多，要使它在水里不下沉，水流必须对它做功以维持悬浮，即水流必须为此而消耗能量。 推求悬移质含沙量沿垂线分布规律有哪些方法：1.Rouse 公式2. 张瑞瑾公式3重力理论——维利卡诺夫公。. Rouse 方程及其中悬浮指标Z 的意义和如何计算：z a a h a y y h S S ??? ? ??-?-=，*=kU z ω，实际代表了重力作用与紊动扩散作用的相互关系
河流动力学概论(清华版)习题
河流动力学概论(清华版)习题 第二章 1. 等容粒径、筛分粒径、沉降粒径的定义各是什么？为什么筛析法得到的泥沙颗粒粒径接近于它的等容粒径？ 答： （1）等容粒径为与泥沙颗粒体积相同的球体直径。如果泥沙颗粒的重量W 和容重γs （或体积V ）可以测定，则其等容粒径可按下式计算： 113 3 66n s V W D ππγ????== ? ????? （2）如果泥沙颗粒较细，不能用称重或体积法确定等容粒径时，一般可以采用筛析法确定 其筛分粒径。设颗粒最后停留在孔径为D 1的筛网上，此前通过了孔径为D 2的筛网，则可以确定颗粒的粒径范围为D 1＜D ＜D 2。 （3）对于粒径小于0.1 mm 的细砂，由于各种原因难以用筛析法确定其粒径，而必须用水析法测量颗粒在静水中的沉速，然后按照球体粒径与沉速的关系式，求出与泥沙颗粒密谋相同、沉速相等的球体直径，作为泥沙颗粒的沉降粒径。 （4）对形状不规则的泥沙颗粒，可以量测出其互相垂直的长、中、短三轴，以a ，b ，c 表示。可以设想颗粒是以通过中轴筛孔的，因此筛析所得到的颗粒的中轴长度b 。对粒径较粗的天然泥沙的几何形状作统计分析，结果可以表达如下式： ()13 b ab c = 即中轴长度接近（实测结果为略大于）三轴的几何平均值。如果把颗粒视为椭球体，则其体积为 6 V abc π = 等容粒径为 ()11 3 36n V D abc π??== ??? 因此，如果上述各假设成立，则筛析法所得到的泥沙颗粒粒径（颗粒恰好通过的孔径）接近于它的等到容粒径。 2. 100号筛的孔径是多少毫米？当泥沙粒径小于多少毫米时就必须用水析法做粒径分析？ 答：查表2-2知100号筛的孔径是0.149 mm ，当泥沙粒径小于0.1 mm 时就必须用水析法做粒径分析。 3. 什么是颗粒的形状系数？ 答：有时采用形状系数（shape factor ）来综合表示颗粒形状特点，定义如下： SF = 4. 密度、容重、干容重在概念上有什么区别？ 答：
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 /s s=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 Y 2/3 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 。和过渡区粒径判数4两者均为沙 粒雷诺数R”的函数，只要找岀两个判数之间的关系即可从d 求岀3,而无须进行试 算，从而沙玉清沉速公式为也山+ 3.790 Sig "577?亠39。张瑞瑾在研究泥沙的 静水沉速时认为过渡区的阻力既有粘滞力的特点，也有=6.90 s 什么是絮翩 象？影响絮擬的因素有哪些? 10 145
河流动力学作业参考答案共16页文档
第一次作业参考答案——第二章 2.2 100号筛孔的孔径是多少毫米？当泥沙粒径小于多少毫米时就必须用水析法作粒径分析答：1）根据N 号筛的定义：1英寸内有N 个孔就称为N 号筛。1英寸=25.4mm.。可知如果网线直径为D ，则N 号筛的孔径计算公式如下: (25.4－D ×N)/N=25.4/N-D 但本题并没有给出100号筛的网线直径，无法用公式进行计算。经查表可得，100号筛孔的孔径为0.149mm （表2-2）或是0.147mm （表2-4）。 2) 对于粒径小于0.1mm 的细砂，由于各种原因难以用筛析法确定其粒径，而必须采用水析法作粒径分析。 注：第一问因为筛的网线直径可能不一样，所以以上两个答案都正确 2.5什么是级配曲线？给出中值粒径，算术平均粒径，几何平均粒径的定义或定义式？ 答：1）在仅以横轴采用对数刻度的坐标上，以粒径为横坐标，以小于粒径D 的重量百分比即小于该粒径D 的泥沙颗粒重量在总重量中所占比例为纵坐标，点绘数据连成的曲线，称为累计频率曲线，亦称级配曲线。 2）中值粒径即累积频率曲线上纵坐标取值为50%时所对应得粒径值。换句话说，细于该粒径和粗于该粒径的泥沙颗粒各占50%的重量。 3）算术平均粒径即各组粒径组平均粒径的重量百分比的加权平均值，计算公式为 ∑=??= n i i i m p D D 1 100 1 4）几何平均粒径是粒径取对数后进行平均运算，最终求得的平均粒径值。计算公式为 ) ln 100 1 ex p( 1 ∑=??=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 1.4 3.6φ=-，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2D φ -= 所以颗粒的粒径范围为0.083mm-0.379mm 。 注：此题不要忘记单位 第二次作业参考答案——第二章 2.21 动床模型中常采用量瓶法测量浑水浓度？量瓶的容积约为1000cm 3,每次使用前需在当时水温下精确测量其容积。已知某次测量数据为：水温20℃，空瓶的质量为11 3.0g,空瓶加清水的质量为1146.14g,空瓶加浑水的质量为1149.42g,滤出瓶中浑水中的沙样烘干后得 沙的质量为52.99g 。已知模型沙的颗粒容重为1.065gf/cm 3 , 20℃时清水的容重为0.9982 gf/cm 3 ，试求量瓶体积，沙样固体的体积，浑水的体积比和质量比浓度。 解：水温20℃时，清水的重量为W=1146.14-113.0=1033.14gf 清水的容重为 γ=0.9982gf/cm 3 量瓶的体积为 沙样固体的重量为 W s =52.99gf ；模型沙颗粒容重为 s γ=1.065gf/cm 3 沙样固体的体积为
河流动力学复习要点
《河流动力学》复习要点 注意： 1.除下文中明确要求掌握的定义、公式和推导过程外，其他公式不需死记硬背。 2.对于类似于“雷诺数”这样的概念，除需掌握其定义式外，还需掌握其物理含义。 第1章：绪论 要求掌握的定义和原理：河流动力学研究内容；研究方法；与港口航道工程的关系。 第2章：水流的紊动 要求掌握的定义和原理：层流；紊流；雷诺数；紊动应力；粗糙高度K s；应对近壁流层厚度δ、对数流速分布公式(式2-20)、指数流速分布公式(式2-28)、图2-16 较为熟悉（另见P.44）。 （本章以基于理解的了解为主，大部分不需死记硬背） 第3章：泥沙特性 要求掌握的定义和原理：粒径的三种不同定义；粒径频率与级配曲线（含义）的关系；粒径分布特征值的不同定义与计算方法；分选系数（含义）；孔隙率；细颗 粒絮凝现象的表面电化学解释（双电层及絮凝的形成）；密度和容重的不同单位及 适用范围；干容重与水下休止角的概念；泥沙的沉速；沙粒雷诺数Re*定义式； 泥沙不同沉降形式的流态特征；沉速的影响因素。 要求掌握的公式(包括其推导过程和推导过程中涉及的相关公式)： 9圆球Stokes公式； 9圆球紊流区公式； 9圆球过渡区公式（即通式）。 第4章：推移质运动 要求掌握的定义和原理：推移质和悬移质；两者区别及交换；泥沙的起动条件及表达方式；圆球颗粒起动的三种方式；Shields曲线特点；粘性泥沙颗粒起动的特 点。Shields数定义式；泥沙止动条件；泥沙扬动条件；沙波床面形态发展阶段； 床面阻力和河岸阻力；沙粒阻力与沙波阻力；分割水力半径的物理意义；分割能 坡的物理意义。推移质输沙率及单宽推移质输沙率的定义；对于均匀沙的推移质 输沙率，有哪些研究途径，各种研究途径的的基本思路如何。 要求掌握的公式(包括其推导过程和推导过程中涉及的相关公式)： 9无粘性均匀沙泥沙颗粒滑动起动的临界条件表达式； 9无粘性均匀沙泥沙颗粒滚动起动的临界条件表达式； 9对于均匀沙情况，采用不同研究途径建立的推移质输沙率公式中，各表达了何种物理含义。 第5章：悬移质运动 要求掌握的定义和原理：床沙质和冲泻质及其划分；紊动扩散作用；施密特方程； 悬移质含沙量定义；悬浮指标表达式及其数值的含义；Rouse方程假定不足及适用
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。
河流动力学 闭卷
泥沙级配曲线 粒配曲线：表示天然沙组成特性的曲线 .绘制过程：取样→烘干→筛分→称重→点线→求各种特征值 （1）取样筛分，获取各粒经组D i 泥沙的重量； （2）统计出小于和等于各粒经D i 的沙重，并算出其占总重的百分比p i； （3）准备半对数坐标纸(横坐标为对数分格，纵坐标是普通分格)； （4）以粒经D i 为横坐标(对数坐标，从大到小)，小于和等于粒经D i 的沙重百分比p i为纵坐标(普通坐标)绘制D~p粒配曲线。 .曲线坐标：半对数坐标 粒配曲线反映的特性： ⑴可反映沙样颗粒的大小和范围； ⑵可反映沙样组成的均匀程度。 沙样的特征粒径（中值粒径d50与算术平均粒径d m关系？）粒径：单个泥沙颗粒的大小 1、等容粒径：体积相当的球体直径； 3 1 3 1 6 6 ?? ? ? ? ? = ? ? ? ? ? = s W V D πγ π 粗颗粒
2、平均粒径： ? 算术平均：()3/c b a D ++= ? 几何平均；3abc D =粗颗粒 2、筛分粒径：刚好能通过筛孔的粒径；停留在D1，通过D2的平均粒径；细颗粒 3、沉降粒径：粒径小于0.1mm 。如：比重计法、粒径计法、吸管法等。 沙样组成(群体性)： (1)代表粒径：中值粒径:d 50：级配曲线中p=50%对应的粒径。 算术平均粒径: Dm ，几何平均粒径dmg 100 1 ∑== n i i im m P D D （2）非均匀特性：拣选系数φ和均方差σ（几何标准偏差） 2575D D =? ??? ? ??+=1650508421D D D D σ 泥沙淤积物干容重的概念？影响淤积物干容重的因素? 泥沙的重力特性： 一、泥沙的容重与密度 1、定义s γ：泥沙颗粒单位体积的重量(T/m 3、KN/m 3)。 s s V Ws = γ 密实不含空隙的体积 2、常见值范围：＝2.55～2.75T/m 3，通常取平均值s γ＝2650kg/m 3。 3、有效比重：泥沙水下比重与水的比重之比，为无量刚值，a ＝1.65。 γ γ γ-= s a 水的比重＝1 000kg/m 3 二、泥沙淤积物干容重' γ 沙样烘干后（100-105℃的重量与原状沙样体积的比值。也称干密度' s ρ。由于泥沙颗粒存在 孔隙，干容重一般小于个体颗粒的容重。在分析河床冲淤变化时，泥沙冲淤的重量必须通过泥沙的干容重换算为泥沙冲淤体积。干容重变化为300～1700kg/ m 3，变化范围较大。 影响干容重的主要因素有：粒径，淤积历时，埋藏的深度和环境等。 浑水容重γm 与含沙量的关系？
河流动力学课后习题答案第一章
1.1试分析人工或天然水系中所谓的“死水”或“活水”是否属于动态系统。它们是封闭系 统还是开放系统？举例说明本校园内的人工河流、湖泊属于何种系统？ 答：“死水”或“活水”属于动态系统，“死水”是封闭系统，“活水”是开放系统。校园内的人工河流、湖泊与外部环境既交换热量又交换物质，是开放系统。 1.2若一个封闭水体与外部环境只有能量交换（太阳能辐射），而没有物质交换（水量的流 入流出），试分析水体的演变趋势。考虑两种初始条件：①水体十分纯净，没有任何营养物和微生物；②受到污染的水体，有大量污染物和微生物存在。 答：①水体十分纯净，封闭的水体不会发生变化。 ②受到污染的水体，有大量污染物和微生物存在。在水体中会有微生物大量繁殖，水体 会进一步污染恶化。 1.3仿照图1-1的例子，试举出更多的实例什么是不稳定、亚稳定和平衡状态。 答：一个圆锥体，以其尖端竖立在一个平面上，这些物体都处于不稳定状态。翻倒后，处于亚稳定状态，一直要等到它们的重心相对地取得最低位置时，这些物体才会静止不动处于稳定状态。 1.4简要说明水文系统所包含的子系统，并指出我国大陆地区常见的子系统。 答：水文系统包含：1、大气层-海洋系统2、坡面系统3、海岸线系统4、河流系统5、冰川系统6、地下水系统7、风成沉积系统 常见的有1、大气层-海洋系统2、坡面系统3、海岸线系统4、河流系统6、地下水系统7、风成沉积系统 1.5在泥沙问题的研究中所采用的时间尺度有几种？它们适用于什么学科和什么问题的研 究？ 答：三种。 地质学时间尺度以百万年计，研究地质旋回过程。 现代河流地貌学时间尺度为数十年至数十万年，研究侵蚀旋回。 工程学时间尺度为数天至数百年，降雨和水流与流域坡地、河道边界或人工建筑的相互作用及相应的演变过程。
河流动力学作业三
《河流动力学》课程报告专题三：悬移质 1 概述 悬浮在水中并在水流方向与水流以同样速度前进的泥沙称为悬移质。悬移质与推移质有诸多不同，这种概念划分本身有一定实际意义。悬移质的运动特征相关的部分，将讨论紊动的猝发性质以及泥沙的悬浮过程，然后讨论泥沙的扩散方程以及悬移质含沙量的垂线分布。悬移质的输沙率有爱因斯坦等人提出的若干公式。此外也会讨论到不平衡输沙问题。 2 悬移质的基本概念 2.1 悬移质 河流中流速的继续增加使紊动进一步加强，水流中充满着大小不同的漩涡，这时泥沙颗粒在自床面跃起的过程中有可能遇到向上的漩涡，被带入离床面更高的流区中。一般说来，不但漩涡的向上分速必须超过沙粒的沉速，而且漩涡的尺寸也一定要比沙粒大得较多，才能带走泥沙。可以看出，泥沙的传递主要是大尺度紊动的作用。 悬浮在水中并在水流方向与水流以同样速度前进的泥沙称为悬移质。由于泥沙的悬浮需要从紊流中取出一部分能量，这样，一方面紊动的作用造成了泥沙的悬浮，另一方面悬移质的存在又反过来削弱紊动的强度。泥沙的悬浮是大尺度紊动的作用的另一重要意义在于：这一过程说明床面的泥沙是经过以跃移质为媒介，然后转化成为悬移质的。 2.2 悬移质与推移质在物理本质上的区别 推移质与悬移质之间存在交换，但也有一些物理上的区别。主要有以下三点： （1）运动规律不同。 （2）能量的来源不同。推移质直接消耗水流的能量，而悬移质所需能量则是取自水流紊动的动能。 （3）对河床作用的不同。悬移质增加了水流的单位容重，加大了水体的静水压力；推移质则增加了河床表面的压力，加大了河床的稳定性。他们一个影响河床颗粒间的水体，一个则直接影响河床颗粒本身。 2.3 划分推移质和悬移质的实际意义 从河床稳定性考虑，沙波的发展消长与当地的泥沙运动及床面附近流速间的相位差关系很大。在以推移运动为主时，这个相位差为正值，河床是不稳定的，会形成一系列的沙垄；以悬移运动为主时，这个相位差为负值，河床式稳定的，不会形成沙波。 又如在河流的弯道，环流的存在使推移质运动的方向与悬移质有很大不同，前者受横比降的影响很大，后者则基本上沿主流下泄。这直接关系到床面泥沙的分选、凸岸边滩的形态以及河型的形成。 发生沉积的环境中，挟沙水流进入水库以后，推移质多淤在尾部段，而悬移质则成为顶坡段和前坡段的主体。 3 悬移质运动
河流动力学作业四
《河流动力学》课程报告专题四：河床的演变 1 概述 河床演变是指河床在自然条件下或受人工建筑物影响而发生的变化。这种变化是水流、泥沙与河床相互作用的反映。河流存在两个反馈系统：水流挟带泥沙，泥沙的存在又影响水流结构；水流作用于河床，使河床发生变化，河床形态反过来又影响流速分布。它们相互依存、相互影响又相互制约。水流与河床的相互作用是通过河流中泥沙的冲刷、搬运和堆积而实现的，泥沙在其中起着纽带作用。当流速增加，组成河床的泥沙遭到冲刷，使河床降低或拓宽；当流速减小，水中挟带的泥沙沉积于河床上，使河床抬高或束窄，河床就会发生相应的变化。这部分主要是介绍河流概况以及河床演变的基本原理，具体介绍山区河流、冲击河流的演变，还有河流自动调节作用于河相关系等。 2 河床演变的基本概念 2.1 河床演变特征 河床演变的特征表现在两个方面： （1）一定的河床形态和河床组成，必然有一定的与之相适应的水流结构和水流条件。当水流动力条件不变时，河床将保持水流条件的状态，河床形态相对稳定；当流体动力条件发生较小变化，但基本与河床形态适应，则床面结构有所改变，但总体形态并不发生变化；当流体动力条件发生大的变幻，原有稳定河床结构发生变化，且河床形态从一种类型辩位另一种类型。 （2）一定的河床形态与河床组成，必然有一定的与之相适应的输沙率。水流与河床的相互作用是通过泥沙交换来进行的；河床组成变化是通过泥沙输移将水流中的泥沙与河床的泥沙相互交换来实现，如果泥沙交换不平衡，必然产生河床各种类型的变形。 2.2 河床变形分类 （1）从演变表现形式上可分为纵向变形和横向变形。纵向变形是指河道中沿流程所发生的变形，即河床纵剖面的冲淤变化，如河床的下切、抬高等；横向变形也称平面变形，即河床沿着与水流垂直的水平方向发生变形，如河湾的发展、汊道的兴衰等。 （2）从河道演变的发展过程来说，可分为单向变形和复归性变形。单向变形是指河道在相当长时期内只是单一地朝某一方向发展的演变现象；复归性变形是指河道周期性往复发展的演变现象。 2.3 河床演变的基本原理 河床演变是以泥沙运动为纽带，冲刷和淤积导致比降和断面形态、大小的调整。河床演变的根本原因可以归结为输沙的不平衡。 由于河床和水流的自动调整作用，河道由于输沙不平衡引起的变形，在一定的条件下，往往朝着使变形停止的方向发展。不过这种自动调整作用导致的平衡状态只是暂时相对的。来水来沙条件改变，必然引起输沙平衡的破坏，出现新的输沙不平衡，从而促使河床发生新的变形。另一方面，即使上游来水来沙条件不变，河床上的沙波运动仍然存在，河床仍然处于经常不断的变形过程中。 因此，河道中的泥沙运动总是处于输沙不平衡的状态。所谓输沙平衡只是相对较长时间内的平均情况而言，因而只具有相对意义。
河流动力学复习提纲
复习提纲 一、绪论 举例说明泥沙及河床演变对水利工程的影响，进而阐述河流动力学的对于工程设计、运行或管理的重要意义（含工程概况，出现的问题，产生的原因，解决的对策，经验教训等，图书馆，网上，亲朋好友找资料）（作业兼考试，500字以上） 二、泥沙的基本特性 1.河流泥沙的分类标准，飘石，细沙等 2. 泥沙的粒径与测量计算方法 3. 泥沙的颗粒级配曲线，颗粒级配曲线反映出的颗粒分布特性，特性粒径（平均粒径和中值粒径等）；床沙，推移质，悬移质颗粒级配曲线的分布特征 4. 泥沙的容重与密度，有效容重，干容重与干密度的定义，密度与干密度二者间的关系，影响干容重与干密度的主要因素 5.泥沙的水下休止角，与颗粒摩擦力的关系，影响水下休止角的因素 6.浑水的含沙量，浑水的容重与密度，浑水的粘滞性 三、泥沙的沉速 1. 沉速的定义，泥沙颗粒下降的力学特征是什么？ 2. 泥沙在静水中沉降的三种形态，阻力特性，如何影响沉速？ 3. 泥沙沉速计算为何要分区，分区计算的沙玉清公式，张瑞瑾统一公式。 4. 影响泥沙沉速的因素有那些，如何影响。含沙量对沉速的影响 四、泥沙的沉速 1. 沉速起动的概念，判别标准？泥沙起动的判别参数 2. 床面上泥沙颗粒的受力特性。泥沙的起动流速，均匀细颗粒散粒沙的起动流速公式。其他情况下的起动流速的概念。 3. 扬动流速与止动流速。 4. 泥沙起动的拖曳力，希尔兹数，临界希尔兹数，希尔兹曲线判断泥沙起动。 五、河道的水流特性 1. 基本特性，二相性，三维性，非恒定性，非均匀性 2. 河道水流的流型；主流与副流，弯道环流 3. 河流的动力轴线 六、河道阻力与床面形态 1. 河道阻力的来源与分类 2. 河道阻力的分割。 3. 什么是沙波，沙波的特性与类型，床面形态的判别（三种方法） 4. 动床阻力，沙粒阻力与沙波阻力的分割与计算（水力半径分割法与能坡分割法） 七、推移运动与悬移运动 1. 河流泥沙运动状态的分类，各自运动的特点 2. 均匀推移质输沙率的三种计算方法 3. 河流泥沙悬浮的机理，悬移泥沙分布的特点。 4. 二维恒定均匀流不冲不淤平衡情况下，悬移质含沙量沿垂线分布基本微分方程式的物理意义，及式中各项的含义。 5. 劳斯公式及其应用，悬浮指标的物理意义 八、河床演变的基本原理 1. 河道类型与河型，平面与断面特性 2. 河道的平衡态与负反馈机制。 3. 河床变形的分类，影响河床演变的主要因素，引起河床变形的根本原因 4. 造床流量与计算方法 5. 河相关系，纵剖面河相关系，横断面河相关系，格鲁科什夫公式。
河流动力学总结
河流动力学 第一章泥沙特性 1、等容粒径：体积与泥沙颗粒相等的球体的直径。 设某一颗泥沙体积为V ，则等容粒径3 /1)6( πV D = 泥沙粒径可用长轴a ，中轴b ，短轴c 的算术平均值表示)(31c b a D ++= 假设成椭球体，用几何平均值表示 3abc D = 2、粒配曲线的作法：(图1-1 p6) ①通过颗粒分析（包括筛分和水析），求出沙样中各种粒径泥沙的重量 ②算出小于各种粒径的泥沙总重量 ③在半对数坐标纸上，将泥沙粒径D 绘于横坐标（对数分格）上，小于该粒径的泥沙在全部沙样中所占重量的百分数p 绘于纵坐标（普通分格）上，绘出的D~p 关系曲线即为所求的粒配曲线。 3、粒配曲线特点 曲线坡度越陡，表示沙样内颗粒组成越均匀，反之，不均匀。 4、粒配曲线特征值 1）中值粒径50D ：是常用的特征值，它表示大于和小于该种粒径的泥沙重量各占沙样总重量的50%，即粒配曲线的纵坐标上找出p=50%，其对应的横坐标即为 50D 2）平均粒径50D ：是沙样内各泥沙粒径组的加权平均值。即粒配曲线的纵坐标（p ）按其变化情况分成若干组，并在横坐标（D ）上定出各组泥沙相应的上、下限粒径 min max D D 和 以及各组泥沙在整个沙样中所占重量百分数i p ?，然后求出各组泥沙的平均粒径 32min max min max i min max D D D D D D D D i +++=+=或
∑∑==??=n i i n i i i m p p D D 11 n —为划分组数； 2502 σe D D m =，其中σ—沙样粒径分配的均方差， 9.151.84ln D D =σ 当σ为零时，沙样均匀，50D D m =，一般沙样不均匀，σ总是大于零，因此，通常50D D m > 3）分选系数（非均匀系数） 25750D D S = ，若0S =1，则沙样非常均匀，越>1，则越不均匀。 5、影响泥沙的孔隙率的因素 ①沙粒的大小 ②均匀度 ③沙粒的形状 ④沉积的情况 ⑤沉积后受力大小 ⑥历时长短 泥沙越细，孔隙率越大；泥沙越均匀，孔隙率越大；越接近球体，孔隙率越大。 6、颗粒比表面积：颗粒表面积与其体积之比，对于球体，其表面积D D D 6632==ππσ 颗粒比表面积间接地反映了颗粒受到的物理化学作用于重力作用的相对大小。 （细颗粒沙粒的比表面积很大，所以，细颗粒表面的物理化学作用明显特别突出，从而对泥沙运动产生重要的影响。） 7、吸附层（固定层）：表面带负电荷的细颗粒泥沙在含有电解质的水中，由于静电引力作用，吸引水中反号电荷（带正电荷）的离子，这种被牢固吸附在紧邻颗粒表面周围的反离子层。 扩散层：吸附层的离子电荷不足以平衡颗粒表面的全部电荷，因此在吸附层外还有一层与颗粒表面电荷异号的反离子层。 双电层：颗粒表面离子层及其周围的反离子层（吸附层及扩散层）构成颗粒的双电层，双电层外属中性水。 粘结水：在泥沙颗粒表面负电荷的作用下，靠近颗粒表面，在吸附层范围内的水分子便失去了自由活动的能力而整齐的、紧密地排列起来 粘滞水：围绕在粘结水外面，在扩散层范围内的水分子因距颗粒表面较远，受到的引力较小，水分子的排列比
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
河流动力学
第一章泥沙特性 1. 等容粒径D：就是体积与泥沙颗粒相等的球体的直径。 2. 泥沙粒径测量方法：测量法（D》20mm）;筛析法（0.1mm 《D<20mm）；显微镜法（D<0.1mm）；沉降法。 3. 粒配曲线：通过颗粒分析（筛分、水析），求出沙洋中各粒径泥沙质量，算出小于各粒径泥沙质量，然后在半对数坐标上，将泥沙粒径D绘于横坐标（对数分格）上，小于该粒径泥沙在全部沙洋中所占百分比p绘于纵坐标轴上，绘出的D~p关系曲线，即为粒配曲线。 4.影响泥沙孔隙率的因素： 1．粒径均匀泥沙孔隙率最大2.泥沙形状3.泥沙沉积方式5. 比表面积：颗粒表面积与其体积之比。颗粒比表面积间接反映颗粒受到的物理化学作用与重力作用的相对大小。 6.絮凝：当扩散层较薄，颗粒间距较小时，粒间力表现为净引力。相邻的颗粒彼此相互吸引而聚合在一起的现象。 影响絮凝因素: 粒径大小，电解质离子浓度、价位，矿物组成。 7. 双电层：细颗粒泥沙在含有电解质的水中，颗粒周围会形成双电层，细颗粒泥沙通常在含有电解质的水中会发生两种情况（均带负电）：一是电解质中离子吸附在泥沙颗粒表面；二是泥沙颗粒表面分子发生离解。 双电层分为吸附层（带正电荷，且排列紧密），扩散层（游离反电荷层） 8. 几何特性（颗粒形状、大小、群体泥沙组合特性）；重力特性（泥沙颗粒容重、淤积泥沙干容重）；水力特性（泥沙颗粒沉降速度） 9.泥沙容重（或密度）：泥沙颗粒实有质量与实有体积之比，无因次数（有效容重系数）a=(r s-r)/r(容重关系式)=(p s-p)/p （密度关系式） 10.干重度：如取未经扰动的原装沙样，量出它的体积，然后在烘箱中内经100~105。C的温度烘干后，其重量（或质量）与原状沙样整个体积之比，称为泥沙的干重度（或密度）。 11.干容重影响因素：1泥沙粒径（粒径粗，干容重大，变化范围小）2泥沙淤积厚度（淤积厚度越深，干容重越大）3淤积历时。 12.沉速：单颗粒泥沙在无限大静止清水水体中匀速下沉时的速度。 13.水体绕流状态与沙粒雷诺数R eD有关，R eD = wD/v ，D为粒径，w为沉速，v为水的运动粘滞系数。 14.当R<0.5时，绕流状态属层流，颗粒沿铅垂线下沉；当0.5
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。根据起动切应力的概念，估计起