泥沙課后習(xí)題

1、1. 泥沙主要有哪些特性？(1）礦物的物理特性比重礦物容重與水容重之比:泥沙的比重一般都在2.602.70之間，通常取用2.65。硬度硬度是表示礦物抵抗外界機(jī)械作用的能力。(2)幾何特性泥沙的幾何特征指泥沙的形狀和粒徑。泥沙的粒徑：泥沙顆粒的大小，以顆粒直徑來表示，簡(jiǎn)稱粒徑，其符號(hào)為D(或d)，單位mm。1）等容粒徑：等容粒徑是指體積與泥沙顆粒相等的球體直徑。D=abc/3,或者D=3abc。2）篩分粒徑（篩徑）：沙粒的中軸長(zhǎng)度是比較接近等容粒徑的，因此篩析法所測(cè)的粒徑可近似地看成等容粒徑。3）沉降粒徑（沉徑）圓度指顆粒棱和角的尖銳程度。定義：顆粒最尖銳棱角的曲率半徑除以顆粒最大內(nèi)切圓的半徑。

2、球度反映沙粒形狀的特征系數(shù)，沃德爾(wadell)定義：與顆粒體積的球體直徑（等容粒徑）和顆粒外接球直徑之比。用表示。比表面積，定義泥沙顆粒的表面積與其體積之比。泥沙的群體特性（級(jí)配曲線）。粒配曲線：表示天然沙顆粒組成的曲線。孔隙率與孔隙比?？紫堵蕁：沙樣中孔隙的體積與沙樣總體積之比：n=V孔隙/V總。孔隙比e：沙樣中孔隙的體積與沙樣顆粒體積之比：e=V孔隙/(V總-V孔隙)（3）泥沙的重力特性密度：密度顆粒單位體積內(nèi)所含的質(zhì)量。容重（重度）：容重（重度）泥沙顆粒實(shí)有重量與實(shí)有體積的比值。比重：比重固體泥沙顆粒重量與同體積4水的重量之比。無量綱，一般泥沙比重：=2.65。有效容重系數(shù)（有效密度

3、系數(shù)）泥沙在水中運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，既與泥沙容重有關(guān)，又與水的容重有關(guān)，在分析計(jì)算時(shí)，常出現(xiàn)相對(duì)數(shù)值，為簡(jiǎn)便起見，令：常取a=1.65。干容重單位體積沙樣經(jīng)過100105溫度烘干后，其重量與原狀沙樣整個(gè)體積的比值，稱為泥沙的干容重。符號(hào)：?jiǎn)挝唬篘/m3，tf/m3，kgf/m3；渾水容重：?jiǎn)挝惑w積渾水的重量，單位：N/m3，tf/m3，kgf/m3；含沙量：?jiǎn)挝惑w積渾水中固體泥沙顆粒所占比例，水下休止角（）在靜水中的泥沙，由于摩擦力的作用，可以形成一定的穩(wěn)定的傾斜面，此面與水平面的交角稱為泥沙的水下休止角。水下摩擦系數(shù)泥沙的水下休止角的正切值。（4）物理化學(xué)性質(zhì)泥沙的物理化學(xué)性質(zhì)主要指細(xì)顆粒泥沙的物理化

4、學(xué)性質(zhì)。由于細(xì)顆粒泥沙的比表面積很大，有較強(qiáng)的吸附作用，故細(xì)顆粒泥沙表面的物理化學(xué)作用顯得特別突出，從而對(duì)細(xì)顆粒泥沙的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生重要的影響。細(xì)顆粒泥沙因物理化學(xué)作用而具有粘性，又稱為粘性泥沙，簡(jiǎn)稱粘粒。細(xì)顆粒泥沙的物理化學(xué)作用的大小與顆粒的比表面積有關(guān)。2. 泥沙粒徑的表示方法有哪四種？其中等容粒徑如何計(jì)算？1）等容粒徑，2）篩分粒徑（篩徑），3）沉降粒徑（沉徑）測(cè)定泥沙顆粒的重量（或體積） 將泥沙看成橢球體，直接測(cè)量其長(zhǎng)軸a、中軸b、短軸c 用其算術(shù)平均值表示粒徑 用幾何平均值表示粒徑3. 何為粒配曲線、中值粒徑和平均粒徑？并掌握繪制方法。 粒配曲線：表示天然沙顆粒組成的曲線。D50：中值粒徑

5、，小于該粒徑和大于該粒徑的泥沙顆粒各占50%。Dm：平均粒徑，即各粒徑組平均粒徑的重量百分比的加權(quán)平均值。 粒配曲線的繪制方法和過程：取樣篩分，獲取各粒經(jīng)組Di 泥沙的重量；統(tǒng)計(jì)出小于和等于各粒經(jīng)Di的沙重，并算出其占總重的百分比pi；準(zhǔn)備半對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙(橫坐標(biāo)為對(duì)數(shù)分格，縱坐標(biāo)是普通分格)；以粒經(jīng)Di為橫坐標(biāo)(對(duì)數(shù)坐標(biāo)，從大到小)，小于和等于粒經(jīng)Di的沙重百分比pi為縱坐標(biāo)(普通坐標(biāo))繪制Dp粒配曲線。4. 何為干容重？影響干容重的四個(gè)主要因素是什么？干容重單位體積沙樣經(jīng)過100105溫度烘干后，其重量與原狀沙樣整個(gè)體積的比值，稱為泥沙的干容重。符號(hào)：?jiǎn)挝唬篘/m3，tf/m3，kgf/m3；

6、影響干容重的主要因素：泥沙顆粒大小的影響：顆粒越大， gs越大，變化范圍小；顆粒越小， gs越小，變化范圍大。泥沙淤積厚度的影響：淤積越厚，gs越大，變化范圍越??；淤積越淺，gs越小，變化范圍越大。泥沙淤積歷時(shí)的影響：沉積越短，gs越??；沉積越長(zhǎng)，gs越大，然后趨于穩(wěn)定值；大顆粒穩(wěn)定歷時(shí)短，細(xì)顆粒穩(wěn)定歷時(shí)長(zhǎng)。泥沙組成的影響：組成越均勻，孔隙率越大，gs越小，組成越不均勻，孔隙率越小，gs越大。5. 泥沙一般分哪三種沉降狀態(tài)？采用什么方法判斷？并掌握球體層流、紊流狀態(tài)的沉降公式。6.什么是比表面積？其物理意義是什么？ 定義泥沙顆粒的表面積與其體積之比。2）比表面積的意義：顆粒越小，比表面積越大；

7、反映泥沙顆粒的物化作用與重力作用的相對(duì)大小，其值越大，物化作用就越大。7. 什么是絮凝現(xiàn)象？粗顆粒會(huì)發(fā)生絮凝現(xiàn)象嗎？ 細(xì)顆粒泥沙在一定條件（水質(zhì)中含有較多的細(xì)顆粒泥沙，特別是再含有復(fù)雜的化學(xué)成分時(shí)）下彼此聚合的過程稱為絮凝或絮凝作用。8. 掌握容重、干容重、孔隙率之間的換算關(guān)系。干容重與孔隙率n的關(guān)系：9. 影響天然泥沙沉速的因素有哪些？泥沙顆粒形狀，水質(zhì)，含沙量，邊界，水體紊動(dòng) 第二章1. 何謂泥沙的起動(dòng)？受哪些因素的影響？泥沙的起動(dòng)：在一定的條件下，床面泥沙由靜止轉(zhuǎn)為運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象。當(dāng)著眼于特定床面多顆泥沙的起動(dòng)時(shí)，則除流速和拖曳力脈動(dòng)外，還受顆粒的大小、形狀及位置差異的影響2. 試推導(dǎo)對(duì)數(shù)型

8、的起動(dòng)流速公式。3. 何謂泥沙的起動(dòng)條件？實(shí)驗(yàn)室如何定性判別床面泥沙是否起動(dòng)？ 泥沙的起動(dòng)條件：當(dāng)水流逐步加強(qiáng)到超過一定限度以后，床面的泥沙顆粒開始脫離靜止?fàn)顟B(tài)而進(jìn)入運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；決定這一臨界狀態(tài)的水流條件稱為泥沙的起動(dòng)條件。起動(dòng)條件可用起動(dòng)流速或起動(dòng)拖曳力表示 目前實(shí)驗(yàn)室將弱動(dòng)即很少量的泥沙在運(yùn)動(dòng)作為泥沙起動(dòng)的判別標(biāo)準(zhǔn)。4. 何謂起動(dòng)拖曳力？ 起動(dòng)拖曳力：為泥沙處于起動(dòng)狀態(tài)的床面剪切力。其值等于單位面積床面上的水體重量在水流方向的分力，即。水的容重；J坡降。5.設(shè)水深為h=0.2m，對(duì)d0.05mm的泥沙顆粒，分別采用張瑞瑾公式、竇國(guó)仁公式和沙玉清公式計(jì)算臨界起動(dòng)平均流速值。1. 什么是泥沙的沉

9、速？ 沉速的定義：?jiǎn)晤w粒泥沙在足夠大的靜止清水中等速下沉?xí)r的速度，稱為泥沙的沉速。泥沙粒徑一定，其沉降速度為一常數(shù)，又稱水力粗度。用符號(hào)表示。定義的理解，應(yīng)注意的幾點(diǎn)： 泥沙在水中沉降時(shí)所受作用力 泥沙在水中沉降特點(diǎn) 研究泥沙沉降的意義2. 如何判別層流、紊流、過渡區(qū)這三種繞流狀態(tài)？ 繞流雷諾數(shù)Re0.4：繞流流動(dòng)為層流。紊流區(qū)圓球沉速公式（Red>103） 層流向紊流過渡區(qū)的圓球沉速公式在過渡區(qū)，圓球繞流阻力系數(shù)從與Re的線性關(guān)系(粘滯阻力為主)，逐步變?yōu)榕cRe無關(guān)的常數(shù)(形狀阻力為主)。3.試比較崗恰洛夫、沙玉清、張瑞瑾的泥沙沉速公式，說明在層流、紊流、過渡區(qū)中泥沙沉速的計(jì)算公式有何

10、不同？4. 論述含沙量對(duì)沉速的影響。 含沙量（含沙濃度）：?jiǎn)挝粶喫兴哪嗌车臄?shù)量。 對(duì)于水體中含較多粗顆粒泥沙：下沉的泥沙引起的向上水流和激起的紊動(dòng) 渾水容重增加 沉速減小。 對(duì)于水體中含較多細(xì)顆粒泥沙時(shí)：下沉的泥沙引起的向上水流和激起的紊動(dòng)；渾水容重增加；渾水粘滯性增加；使得沉速減小；細(xì)顆粒泥沙和水中的電解質(zhì)作用，將發(fā)生絮凝現(xiàn)象。含沙量較低（小于15kg/m3），形成互不相連的絮團(tuán)，增大了顆粒粒徑，造成沉速增加。含沙量進(jìn)一步增大，絮團(tuán)聯(lián)成絮網(wǎng)結(jié)構(gòu)，使得沉速大幅降低；含沙量對(duì)沉速的影響，取決于以上各因素的對(duì)比關(guān)系。5.用崗恰洛夫式、張瑞瑾式、沙玉清式分別計(jì)算粒徑為d0.05mm，0.5mm

11、，5.0mm的泥沙沉速，假定水溫為20，運(yùn)動(dòng)粘滯系數(shù)為10-6m2/s。第4章 ：1. 何謂推移質(zhì)？何謂懸移質(zhì)？它們各有什么特點(diǎn)？ 在床面附近，較粗顆粒的泥沙沿床面滑動(dòng)、滾動(dòng)、跳躍，甚至層移前進(jìn)，經(jīng)常與床沙彼此交換，前進(jìn)速度遠(yuǎn)較水流速度小，泥沙這種運(yùn)動(dòng)形式稱為推移運(yùn)動(dòng)，這一類泥沙稱為推移質(zhì)泥沙，簡(jiǎn)稱推移質(zhì).特點(diǎn)：間歇性，置換性，速度小，跳躍性，數(shù)量少，消耗時(shí)均能量 懸浮在水中運(yùn)動(dòng)，速度與水流速度基本相同的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)稱為懸浮運(yùn)動(dòng)，這一類泥沙稱為懸移質(zhì).速度大,懸浮性,置換性,數(shù)量多,消耗紊動(dòng)能.2. 了解推移質(zhì)與懸移質(zhì)的區(qū)別。 推移質(zhì)與懸移質(zhì)在物理本質(zhì)上的區(qū)別：（1）運(yùn)動(dòng)規(guī)律不同:推移質(zhì)：運(yùn)動(dòng)取決

12、于泥沙跳離床面時(shí)的受力情況。懸移質(zhì)：運(yùn)動(dòng)不僅取決于泥沙跳離床面時(shí)的受力情況，還受懸浮作用的影響。 能量來源不同:推移質(zhì)消耗時(shí)均能量，懸移質(zhì)消耗紊動(dòng)能量。 對(duì)河床的作用不同：推移質(zhì)：增加河床穩(wěn)定性，影響河床顆粒本身。懸移質(zhì)：加大了水流的靜水壓力，可傳遞到河床顆?？紫堕g的水體，影響河床顆粒間的水體。3. 懸移質(zhì)形成條件是什么？ 4.按泥沙顆粒大小和來源分有哪兩種？并簡(jiǎn)述其基本概念？哪種起主要造床作用？它們各有什么特點(diǎn)？ 可劃分為沖瀉質(zhì)和床沙質(zhì)；床沙質(zhì)：河流挾帶的泥沙中粒徑較粗的部分，且在河床中大量存在的泥沙。起造床作用。特點(diǎn)：粗顆粒，在床沙中大量存在懸移質(zhì)中較細(xì)的一大部分以及推移質(zhì)中的極少部分是床

13、沙中很少或幾乎不存在的，它們起源于上游的流域沖蝕，是被水流長(zhǎng)途挾帶輸送到本河段的，因此稱為沖瀉質(zhì)。沖瀉質(zhì)對(duì)河床沖淤變化（河床演變）影響不大，不參與造床，輸沙率主要取決于上游。5. 簡(jiǎn)述推移質(zhì)懸移質(zhì)與床沙質(zhì)沖泄質(zhì)命名的區(qū)別。 (1) 命名方式不同：推-懸：按運(yùn)動(dòng)方式分 床-沖：按造床作用、顆粒大小和泥沙來源分(2) 推移質(zhì)床沙質(zhì)，懸移質(zhì)沖瀉質(zhì)：懸沙含有床沙質(zhì)和沖瀉質(zhì)，只是沖瀉質(zhì)多，床沙質(zhì)少；底沙也含有床沙質(zhì)和沖瀉質(zhì)，只是沖瀉質(zhì)少，床沙質(zhì)多。(3) 床沙質(zhì)與沖瀉質(zhì)在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)換：同一粒徑顆粒，在上游是沖瀉質(zhì)，在下游可能是床沙質(zhì)；同一粒徑顆粒，在洪水期是沖瀉質(zhì)，在枯水期可能是床沙質(zhì)；在庫(kù)區(qū)

14、，床沙質(zhì)的粒徑會(huì)更小。6.何為水流挾沙力？了解水流挾沙力與含沙量的關(guān)系。 水流挾沙力是指在一定的水流、泥沙及邊界條件下（包括水流總流的平均流速、過水?dāng)嗝婷娣e、水力半徑、清水水流的比降、渾水水流的比降、泥沙沉速、水的密度、泥沙的密度和床面組成等邊界條件） ，水流所能挾帶包括推移質(zhì)和懸移質(zhì)在內(nèi)的全部沙量。含沙量>挾沙力，河床發(fā)生淤積；-超飽和。含沙量<挾沙力，河床發(fā)生沖刷；-次飽和。含沙量=挾沙力，河床保持不沖不淤的平衡狀態(tài)。飽和輸沙（飽和狀態(tài)）-平衡輸沙狀態(tài)7. 張瑞瑾水流挾沙力公式的基本思想是什么？了解其公式的物理含義。 基本觀點(diǎn)：懸移質(zhì)泥沙具有制紊作用(“制紊假說”)a. 懸浮泥

15、沙的能量來自于水體的紊動(dòng)能量；b. 近底較濃的懸移質(zhì)含沙量的存在使紊源受到抑止，引起水體紊動(dòng)強(qiáng)度減弱，含沙水體的阻力損失減??；c. 含沙量愈大，制紊作用愈強(qiáng)，阻力損失愈小。8. 某河流的平均水深h1.5m，斷面平均流速為U1.1m/s，水力坡降J3/10000，均勻床沙粒徑為D0.6mm，水溫t=20(=0.01cm2/s)，用張瑞瑾方法求懸移質(zhì)挾沙力。第5章 ：1.何謂沙波？隨著水流強(qiáng)度的增加，沙波經(jīng)歷哪些發(fā)展階段？各階段的平面形態(tài)有那些？ 沙波：水流強(qiáng)度達(dá)到一定強(qiáng)度后，推移質(zhì)運(yùn)動(dòng)的集體形式。此時(shí)，床面呈起伏不平的波浪形態(tài)，并向下游移動(dòng)，是推移質(zhì)運(yùn)動(dòng)的主要形態(tài)，是構(gòu)成河床地形的基本元素。2.

16、 簡(jiǎn)述沙波表面的泥沙運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。 1) 流速大的地方，泥沙運(yùn)動(dòng)速度快；流速小的地方，泥沙運(yùn)動(dòng)速度慢。2) 流速正的地方，泥沙向下游運(yùn)動(dòng)；流速負(fù)的地方，泥沙向上游運(yùn)動(dòng)。 3) 水流的停滯點(diǎn)，同時(shí)也是泥沙的停滯點(diǎn)。4) 迎流面流速大，流速逐漸增加，泥沙運(yùn)動(dòng)逐漸增強(qiáng)，在波峰處達(dá)到最大值。 5) 當(dāng)沙粒越過波峰以后，沙粒受重力及漩渦作用而落入波谷，其中較細(xì)的一部分泥沙有可能越過波谷，而到達(dá)下一個(gè)迎流面上繼續(xù)前進(jìn)，絕大部分泥沙將落入波谷區(qū)在兩個(gè)停滯點(diǎn)（漩渦區(qū)）內(nèi)沉積下來。3. 河道中為什么會(huì)產(chǎn)生沙波？ 認(rèn)為沙波形成與水面波有關(guān)認(rèn)為沙波的形成是河床組成的不均勻性與水流的不穩(wěn)定性（脈動(dòng)）的綜合結(jié)果。認(rèn)為沙波與

17、交界面失去穩(wěn)定形成波動(dòng)有關(guān)。4. 沙波運(yùn)動(dòng)的判別參數(shù)有哪些？ （1）Shields數(shù) （2）沙粒Reynolds數(shù) Re*U*d/ 3）弗如德數(shù) （4）相對(duì)流速 U*/（實(shí)質(zhì)是Shields數(shù)的另一種表達(dá)形式）（5）泥沙粒徑 d （6）水流功率 （7）河床相對(duì)糙度h/d（8）（9） 相對(duì)流速5. 何謂沙波的水選作用和整體運(yùn)動(dòng)。 水選作用：迎水面加速區(qū)的泥沙翻過波峰后，極細(xì)泥沙輸向下游，粗顆粒落淤回到波谷區(qū)，其中的較細(xì)沙在負(fù)流作用下沿背水面向上游輸移(但較難越過A1點(diǎn))，粗沙則留下，因此形成上細(xì)下粗的現(xiàn)象。整體運(yùn)動(dòng)：迎水坡面受水流沖刷而逐漸向下游移動(dòng)，水流越過坡頂后開始擴(kuò)散，泥沙在背水面淤積。沙

18、波迎水面沖刷、背水面淤積的綜合結(jié)果使整個(gè)沙波緩緩地向下游移動(dòng)、其推進(jìn)速度遠(yuǎn)小于水流的速度。6. 了解研究沙波運(yùn)動(dòng)規(guī)律的意義。（1）沙波運(yùn)動(dòng)是推移質(zhì)運(yùn)動(dòng)的主要形式，直接與推移質(zhì)輸沙率有關(guān)，通過實(shí)測(cè)沙波尺度與運(yùn)動(dòng)速度，可估算推移質(zhì)輸沙率；（2）天然河流中沙波的發(fā)生、發(fā)展及其形態(tài)變化，對(duì)河道阻力損失的影響是很大的，這是由于在沙峰下游往往形成平軸漩渦，從而助長(zhǎng)紊動(dòng)，大的沙波是形成大尺度紊動(dòng)的根源之一，而大尺度紊動(dòng)將直接影響水流的阻力損失；（3）天然河流中的沙波運(yùn)動(dòng)對(duì)河道演變的影響是直接的，如果將天然河道中的泥沙成型淤積體（如邊灘、心灘等）看成大尺度沙波，則沙波運(yùn)動(dòng)對(duì)河道的演變有決定性的影響；綜上所述，

19、沙波運(yùn)動(dòng)對(duì)河道水流結(jié)構(gòu)、河道阻力、泥沙運(yùn)動(dòng)及河床演變均有重要影響。第六章1. 何謂推移質(zhì)輸沙率？何謂推移質(zhì)單寬輸沙率？ 推移質(zhì)輸沙率：一定的水流及床沙組成條件下，單位時(shí)間內(nèi)通過過水?dāng)嗝娴耐埔瀑|(zhì)數(shù)量，用符合Gb表示，單位kg/s，t/s。推移質(zhì)單寬輸沙率：在一定水力、泥沙條件下，單位時(shí)間內(nèi)通過過水?dāng)嗝鎲挝粚挾鹊耐埔瀑|(zhì)數(shù)量稱為推移質(zhì)單寬輸沙率，簡(jiǎn)稱單寬輸沙率，用gb表示，單位：kg/m.s，t/m.s。2. 試述均勻沙推移質(zhì)輸沙率研究思路的區(qū)別。（1）以流速為主要參數(shù)（沙莫夫公式，岡恰洛夫公式等） 基本思路：認(rèn)為影響推移質(zhì)輸沙強(qiáng)度的主要因素是流速，U>Uc，泥沙開始運(yùn)動(dòng)，流速愈大，推移質(zhì)輸沙

20、強(qiáng)度愈高。 （2）以拖曳力為主要參數(shù)（梅葉彼德(Meyer-Peter)公式、阿克斯-懷特公式）基本思路：認(rèn)為影響推移質(zhì)輸沙率（輸沙強(qiáng)度）的主要因素是拖曳力，當(dāng)拖曳力與起動(dòng)拖曳力的差值愈大，推移質(zhì)的輸沙率也愈大。（3）根據(jù)能量平衡觀點(diǎn)建立公式（Bagnold公式）基本觀點(diǎn)：水流為維持泥沙處于推移質(zhì)狀態(tài)，必然要消耗一部分能量。（4）根據(jù)統(tǒng)計(jì)法則建立公式（Einstein公式）運(yùn)動(dòng)泥沙與床面泥沙的交換達(dá)到平衡，是指對(duì)于任何類型和大小的泥沙來說，在單位時(shí)間內(nèi)，沉積在單位面積上的泥沙顆粒數(shù)，應(yīng)該等于同一面積中沖刷外移的泥沙顆粒數(shù)。3.何謂重力作用、紊動(dòng)作用和紊動(dòng)擴(kuò)散作用。擴(kuò)散作用與重力作用有什么區(qū)別？

21、 重力作用：泥沙比水重而向下沉降，使得水流含沙量在河底較大，水面較小，懸沙呈現(xiàn)上稀下濃的非均勻分布。重力作用使含沙量沿水深分布趨向不均勻化。紊動(dòng)擴(kuò)散作用：紊流作用同分子布朗運(yùn)動(dòng)引起的某物質(zhì)從濃度高的地方向濃度低的地方不斷遷移的分子擴(kuò)散現(xiàn)象一樣，因此稱為紊動(dòng)擴(kuò)散作用。紊動(dòng)作用：使懸沙由含沙量高的下層向含沙量低的上層傳送。紊動(dòng)作用使含沙量沿水深分布趨向均勻化。區(qū)別：紊動(dòng)擴(kuò)散作用使泥沙上浮，重力作用使泥沙下沉，含沙量沿水深部分由此二者相對(duì)作用的對(duì)比關(guān)系決定。重力作用占優(yōu)勢(shì)，泥沙下沉，河床淤積；紊動(dòng)擴(kuò)散作用占優(yōu)勢(shì)，泥沙上浮，河床沖刷；二者作用相當(dāng)時(shí)，河床不沖不淤，處于平衡狀態(tài).紊動(dòng)擴(kuò)散作用上浮的沙量和

22、重力作用下沉的沙量在垂線上任一位置都相等，含沙量沿水深分布達(dá)到了平衡狀態(tài)。懸移質(zhì)上升之所以成為可能，是與含沙量具有上稀下濃的沿垂線梯度分不開的。在沖刷、淤積的過程中，沿垂線的含沙量梯度起著重要的調(diào)節(jié)作用。4. 試解釋擴(kuò)散理論的計(jì)算公式、基本思路及其假定條件。5. 懸浮指標(biāo)的計(jì)算式及其物理意義是什么？能利用懸浮指標(biāo)的大小分析對(duì)含沙量沿水深分布的影響和判斷推懸臨界。 物理意義：表征重力作用與紊動(dòng)擴(kuò)散作用的相互對(duì)比關(guān)系，反映含沙量沿水深分布的均勻程度；z 越大，表明重力作用相對(duì)越強(qiáng)，分布越不均勻；z 越小，表明紊動(dòng)擴(kuò)散作用相對(duì)越強(qiáng)，分布越均勻。當(dāng)z4時(shí)，以懸浮形式運(yùn)動(dòng)的泥沙已為數(shù)很少，從實(shí)用觀點(diǎn)來說

23、，可以將z=5作為泥沙是否將從推移狀態(tài)進(jìn)人懸浮狀態(tài)的臨界判別值。6. 何謂懸浮功？何謂制紊作用？ 懸浮功：泥沙比水重，為維持泥沙在水中懸浮而不下沉，需要水流對(duì)泥沙作功將其托起，這部分功稱為懸浮功。制紊作用：是指懸移質(zhì)的存在將使水流的紊動(dòng)減弱，水流的阻力損失減小7. 理解張瑞謹(jǐn)懸移質(zhì)挾沙力公式以及綜合因子的物理意義。（PPT50）8. 請(qǐng)簡(jiǎn)述Einstein推導(dǎo)懸移質(zhì)輸沙率公式的基本思路。（PPT45）9. 何謂懸移質(zhì)輸沙率、懸移質(zhì)單寬輸沙率？試述研究懸移質(zhì)輸沙率的理論思路。 懸移質(zhì)輸沙率GS*：河床處于不沖不淤、水流含沙量處于飽和情況下，單位時(shí)間內(nèi)通過河段下泄的懸移質(zhì)（床沙質(zhì)）泥沙量。 懸移質(zhì)

24、單寬輸沙率gs：?jiǎn)挝粚挾葍?nèi)的懸移質(zhì)輸沙率。10. 某山區(qū)河流平均水深h0.45m，河寬B=21.6m，水力比降J0.00144，流速U0.98m/s，泥沙平均粒徑D3.05mm。試用Meyer-Peter公式計(jì)算其單寬推移質(zhì)輸沙率。第7章1. 何謂泥石流？ 泥石流（debris flow）是指在水流沖力和重力共同作用下的一種特殊侵蝕形式，也稱為混合侵蝕（mixed erosion）。是多產(chǎn)生于山區(qū)的一種嚴(yán)重的地質(zhì)災(zāi)難，常與滑坡同時(shí)發(fā)生。2. 泥石流形成的基本條件是什么？ （1）客觀條件：泥石流的形成須同時(shí)具備以下三個(gè)基本條件：1）有利于貯集、運(yùn)動(dòng)和停淤的地形地貌條件；2）有豐富的松散土石碎屑固

25、體物質(zhì)來源；3）短時(shí)間內(nèi)可提供充足的水源和適當(dāng)?shù)募ぐl(fā)因素。3. 何謂水力侵蝕？ 在流域坡面和溝道的松散物質(zhì)受到徑流的片蝕、沖蝕和侵蝕作用，使固體物質(zhì)不斷參與泥石流的過程，即水力侵蝕過程。4. 稀性泥石流與粘性泥石流存在哪些方面的差異?粘性泥石流：以蠕動(dòng)流滑動(dòng)流成似層流的連續(xù)流或陣性流形態(tài)將流體搬運(yùn)出溝。泥沙和水構(gòu)成一相體，以整體方式搬運(yùn)松散碎屑物質(zhì)。2） 稀性泥石流：以紊流連續(xù)流形態(tài)將流體搬運(yùn)出溝。泥沙和水尚未構(gòu)成一相體，而是兩相體，以散體方式搬運(yùn)松散碎屑物質(zhì) 粘性泥石流含有大量的細(xì)粒粘土物質(zhì)，固體物質(zhì)占含量的4080%，水和泥沙、石塊凝聚成粘稠的整體，粘性很大，密度大(大于1.6t/m3)，

26、浮托力強(qiáng)。當(dāng)在流通中經(jīng)過灣道或遇障礙物時(shí)，有明顯的爬高和截彎取直作用。在堆積區(qū)不發(fā)生顯著的散流，呈長(zhǎng)舌狀，堆積物表面坎坷，停積時(shí)無分選性。 稀性泥石流固體物質(zhì)含量較少，一般為1040%，細(xì)粒物質(zhì)少，不能形成粘稠的整體，在運(yùn)動(dòng)過程中，水泥漿速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于石塊的運(yùn)動(dòng)速度，石塊以流動(dòng)或跳動(dòng)方式下泄，具有極強(qiáng)的沖刷力和下切能力。堆積體呈扇狀散開，將原來的對(duì)積山切割成條條深溝，堆積后水泥漿逐漸散開，堆積物表面較平坦，結(jié)構(gòu)松散，有一定的分選性。5. 泥石流的防治措施主要有哪些？ 防治措施 水土保持措施：平整山坡、植樹造林、修建谷坊、坡面排水等；泥石流形成區(qū) 攔擋措施：各種攔擋壩與壩群；泥石流流通區(qū)。排導(dǎo)措施

27、：排洪道、導(dǎo)流堤、停淤場(chǎng)。泥石流堆積區(qū)。生物措施包括：保護(hù)原生植被，培育植被，即種數(shù)植草，合理耕牧，形成并維持較優(yōu)化的生態(tài)平衡。通過這些措施，可是流域坡面得到保護(hù)，減少松散物質(zhì)的提供量和后動(dòng)阻力。第八章 1.異重流的概念和分類。 兩種或兩種以上的流體互相接觸，流體間有一定但較小的密度差異，如果其中一種流體沿著交界面的方向運(yùn)動(dòng)，在交界面以及其它特殊的局部處所，雖然不同流體間可能有一定程度的摻混現(xiàn)象發(fā)生，但是在運(yùn)動(dòng)過程中不會(huì)出現(xiàn)全局性的摻混現(xiàn)象，這種流動(dòng)叫異重流。按成因及形狀分類 溫差異重流：因溫差造床密度差異而引起的異重流；常出現(xiàn)在電站冷卻水取水口，如被抽入冷卻系統(tǒng)則影響冷卻效率。 鹽水異重流：

28、海水入侵河水，因鹽水與清水的密度差異而引起的異重流；影響城市供水。 渾水異重流：水庫(kù)、港池等因渾水與清水的比重差異引起的異重流；常影響庫(kù)容和航運(yùn)。（2）按出現(xiàn)位置分類 下異重流：較重的流體在較輕的流體下面運(yùn)動(dòng)；如入庫(kù)渾水、鹽水等異重流。 上異重流：較輕的流體在較重的流體上面運(yùn)動(dòng)；如溫差、 入海渾水等異重流。 中異重流： 較重和較輕的流體之間存在第三種流體運(yùn)動(dòng)；如云層運(yùn)動(dòng)。2. 形成異重流的物理本質(zhì)是什么？ 不同流體間的密度差異3. 簡(jiǎn)述異重流運(yùn)動(dòng)的三個(gè)主要特性。 異重流的重力作用顯著減?。?異重流的慣性作用相對(duì)增強(qiáng)； 異重流的阻力作用十分突出。4. 理解異重流運(yùn)動(dòng)方程，要形成異重均勻流，其底坡

29、應(yīng)該比一般均勻流（大得多）。 二元恒定異重流運(yùn)動(dòng)方程：5. 何謂盲腸河段？ 盲腸河段：一端與河道連通，而另一端封閉的河段。如挖入式港池、船閘引航道。6. 了解盲腸河段泥沙的淤積過程。 1)具有形成異重流的條件：盲腸內(nèi)：靜水+清水；河道內(nèi)：動(dòng)水+渾水；密度差產(chǎn)生交界面壓力差，外河道渾水由底部潛入盲腸河段，從而產(chǎn)生異重流。(2)異重流潛入盲腸河段沿程淤積異重流速度逐漸減慢，挾沙能力下降，渾水中的泥沙沿程沉淀，粗顆粒淤積在口門附近，較細(xì)顆粒沿程淤積在盲腸河段內(nèi)部。(3)縱向環(huán)流使異重流循環(huán)往復(fù)地將泥沙輸入盲腸河段。(4)立軸回流引起回流淤積，形成攔門沙口門處河道水流的切力作用使得交匯處形成立軸漩渦(

30、回流)，回流區(qū)將外河道主流與盲腸河段靜水區(qū)隔離，主流含沙量大于回流區(qū)，水流紊動(dòng)擴(kuò)散作用使得泥沙由主流區(qū)進(jìn)入回流區(qū)，較粗顆粒沉積在回流區(qū)，較細(xì)顆粒隨渾水潛入盲腸段。第九章1. 何謂風(fēng)沙流？ 風(fēng)通過自己的搬運(yùn)能力，將地表疏松的沙粒納入氣流，并攜帶著一起運(yùn)動(dòng)，便形成風(fēng)沙流。2. 泥沙在風(fēng)力作用下的運(yùn)動(dòng)方式有哪些？ 1)懸移：指粒徑小而輕的砂粒，在其它砂粒的撞擊和氣流紊流的上舉力作用下長(zhǎng)期懸浮在空中，并被風(fēng)運(yùn)至遠(yuǎn)方的過程，稱為懸移。(2)躍移：砂粒被風(fēng)起動(dòng)后，風(fēng)力可以把它加速至接近風(fēng)速，并可使其躍入空中，在重力作用下，它又可以以拋物線的方式落到地面，與地面撞擊后又重新跳入空中，這樣反復(fù)跳躍不斷前進(jìn)的方

31、式，稱躍移。(3)推移（蠕移）：沙層表面的砂粒和細(xì)礫在砂粒的沖擊下，部分被推動(dòng)或以滾動(dòng)方式緩慢向前移動(dòng)的過程稱為推移（蠕移） 。3.何謂風(fēng)沙流結(jié)構(gòu)？氣流中所搬運(yùn)的沙子在搬運(yùn)層內(nèi)隨高度的分布，稱為風(fēng)沙流結(jié)構(gòu)。4.了解空中風(fēng)沙顆粒相互碰撞的方式。 空中頂碰：下降顆粒受到上升顆粒的頂撞，以更大的角度上升，但上升顆粒受壓抑而轉(zhuǎn)為下降?？罩星信觯簝蓚€(gè)上升顆?；騼蓚€(gè)下降顆粒相互切碰后，受益的一方以更大的角度和速度上升，受損的一方下降。空中俘獲：較快下降的大顆粒俘獲了較慢上升的小顆粒。大顆粒被頂后運(yùn)動(dòng)軌跡向前平移一點(diǎn)，而小顆粒跟著大顆粒向下運(yùn)動(dòng)幾步后，由于慣性力的作用繼續(xù)沿原軌跡運(yùn)動(dòng)。5. 了解顆粒旋轉(zhuǎn)的原

32、因。 顆粒表面摩擦力矩和運(yùn)動(dòng)阻力矩作用下，不管顆粒作滾動(dòng)或滑動(dòng)，都將是在旋轉(zhuǎn)中前進(jìn)。下降顆粒對(duì)地表顆粒的偏心碰撞，使顆粒起跳后作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)?？罩羞\(yùn)動(dòng)顆粒之間的相互碰撞，使顆粒旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)軸和旋轉(zhuǎn)形式發(fā)生變化，從而使風(fēng)沙流中沙粒的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)軸的走向和旋轉(zhuǎn)形式更加多變和多樣化。顆粒在空中的相互碰撞作用對(duì)于大顆粒以及高濃度情況才稍微明顯。氣流渦體切變的變形作用促進(jìn)沙顆粒作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。6. 了解風(fēng)沙影響輸沙率的因素。 風(fēng)力：風(fēng)速越大，輸沙率也越大。沙粒大?。杭?xì)沙（粒徑>0.1mm）的起動(dòng)風(fēng)速小于粗沙的起動(dòng)風(fēng)速。相同風(fēng)速條件下，細(xì)沙輸沙率大于粗沙的輸沙率。地面粗糙度：粗糙度對(duì)輸沙率的影響，在于其強(qiáng)烈影

33、響沙粒臨界摩阻速度，進(jìn)而影響輸沙率。地面斜度（坡度）：影響沙粒起動(dòng)。濕度：影響沙粒起動(dòng)。由于沙粒濕潤(rùn)時(shí)，沙粒間粘結(jié)力增大，起動(dòng)風(fēng)速隨之增大。植被蓋度：植被可以消弱地表風(fēng)力，植物根系對(duì)沙子有一定的固結(jié)作用。當(dāng)植被蓋度較高時(shí)，植被可以隔離風(fēng)沙流與沙面的作用。因此，有植被的沙面比流沙上的輸沙率小。7.何謂非飽和風(fēng)沙流？非飽和風(fēng)沙流：風(fēng)沙流中的含沙量小于能運(yùn)載的沙量時(shí)候稱為非飽和風(fēng)沙流，地表沙粒就被攜帶運(yùn)移，地表產(chǎn)生風(fēng)蝕；第十章1.何謂河流階地？河流下切侵蝕，原來的河谷底部超出一般洪水位之上，呈階梯狀分布在河谷谷坡上，這種地形稱為河流階地。2.理解山區(qū)河流的形態(tài)特征。 巖石抗沖性能好的河流常發(fā)展成峽谷

34、河段，岸坡陡峻，巖石裸露，岸邊和江心常有巖石突出，岸線極不規(guī)則。巖石抗沖性軟弱的河流常發(fā)展成寬谷河段，此處河面寬闊，岸坡平緩，階地發(fā)育，河中常有河漫灘、心灘等泥沙堆積體，形成淺灘礙航。3.理解平原河流的形態(tài)特征。 橫斷面形態(tài)隨不同類型的河段而異； 河床縱坡平緩，水面比降較小，流態(tài)平穩(wěn)，無跌水、水躍。在局部地區(qū)可能會(huì)有回流、橫流等，但強(qiáng)度都不大； 由于水流的堆積作用，河谷中形成了明顯的成型淤積體和很厚的沖積層；一般都有廣闊的河漫灘，起到調(diào)節(jié)洪水、削減洪峰、儲(chǔ)存泥沙的作用；有些沿江廣泛分布節(jié)點(diǎn)（在河道上對(duì)主流動(dòng)力軸線起控制作用的河岸點(diǎn)），它是抗沖性較強(qiáng)、依岸形成的對(duì)河勢(shì)變化起節(jié)制作用的特殊邊界條件，如天然磯頭（突出河岸的巖石）、山體等。4,順直（微彎）型河道河床演變主要有什么特點(diǎn)？ 淺灘和深槽交替發(fā)生沖淤。枯水期淺灘發(fā)生沖刷，沖刷下來的泥沙淤積在下一個(gè)深槽中；洪水期深槽發(fā)生沖刷，沖刷下來的泥沙又推移到下一個(gè)淺灘上；邊灘和深槽同步順流下移。邊