河流動(dòng)力學(xué) 閉卷

1、泥沙級(jí)配曲線粒配曲線：表示天然沙組成特性的曲線.繪制過(guò)程：取樣烘干篩分稱重點(diǎn)線求各種特征值（1）取樣篩分，獲取各粒經(jīng)組 Di 泥沙的重量；（2） 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；（3）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)；（4）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。.曲線坐標(biāo)：半對(duì)數(shù)坐標(biāo)粒配曲線反映的特性：可反映沙樣顆粒的大小和范圍；可反映沙樣組成的均勻程度。沙樣的特征粒徑（中值粒徑d50與算術(shù)平均粒徑dm關(guān)系？）粒徑：?jiǎn)蝹€(gè)泥沙顆粒的大小1、等容粒徑：體積相當(dāng)?shù)那?/p>

2、體直徑；粗顆粒2、平均粒徑： 算術(shù)平均： 幾何平均；粗顆粒2、篩分粒徑：剛好能通過(guò)篩孔的粒徑；停留在D1，通過(guò)D2的平均粒徑；細(xì)顆粒 3、沉降粒徑：粒徑小于0.1mm。如：比重計(jì)法、粒徑計(jì)法、吸管法等。 沙樣組成(群體性)：(1)代表粒徑：中值粒徑:d50：級(jí)配曲線中p=50%對(duì)應(yīng)的粒徑。算術(shù)平均粒徑: Dm，幾何平均粒徑dmg （2）非均勻特性：揀選系數(shù)和均方差（幾何標(biāo)準(zhǔn)偏差） 泥沙淤積物干容重的概念？影響淤積物干容重的因素?泥沙的重力特性：一、泥沙的容重與密度1、定義：泥沙顆粒單位體積的重量(T/m3、KN/m3)。 密實(shí)不含空隙的體積2、常見值范圍：2.552.75T/m3，通常取平均值

3、2650kg/m3。3、有效比重：泥沙水下比重與水的比重之比，為無(wú)量剛值，a1.65。 水的比重1 000kg/m3 二、泥沙淤積物干容重沙樣烘干后（100-105的重量與原狀沙樣體積的比值。也稱干密度。由于泥沙顆粒存在孔隙，干容重一般小于個(gè)體顆粒的容重。在分析河床沖淤變化時(shí)，泥沙沖淤的重量必須通過(guò)泥沙的干容重?fù)Q算為泥沙沖淤體積。干容重變化為3001700kg/ m3，變化范圍較大。 影響干容重的主要因素有：粒徑，淤積歷時(shí)，埋藏的深度和環(huán)境等。渾水容重m與含沙量的關(guān)系？泥沙沉速概念沉速概念：?jiǎn)晤w粒泥沙在無(wú)邊界影響的靜止的清水中勻速下沉的速度。符號(hào)：，又稱為 水力粗度。是泥沙的水力特性。實(shí)測(cè)資料

4、表明，泥沙沉降的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與沙粒雷諾數(shù)有關(guān)。 沙粒雷諾數(shù)概念：Red= (繞流流體慣性力與粘滯力的對(duì)比) 泥沙沉降繞流阻力與沉降狀態(tài)關(guān)系？ 繞流阻力系數(shù)： 層流時(shí)Red<0.1：CD與Red為直線關(guān)系，低雷諾數(shù)阻力表現(xiàn) 為粘性阻力 紊流時(shí)：試驗(yàn)結(jié)果表明：CD與Red為無(wú)關(guān)，基本為一常數(shù)，CDconst.。 過(guò)渡狀態(tài)時(shí)：CD與Red成曲線關(guān)系，數(shù)學(xué)上難以描述。張瑞謹(jǐn)泥沙沉速公式推導(dǎo)思路?會(huì)用該公式計(jì)算泥沙沉速。 影響泥沙沉速主要因素？ 泥沙沉速影響因素顆粒形狀：含沙量：不均勻沙的沉速：沉降筒直徑：紊動(dòng)：絮凝：出現(xiàn)絮凝后，沉速增加，一般0.40.5mm/s群體沉速與含沙量的關(guān)系？泥沙運(yùn)動(dòng)分類？

5、推移質(zhì)與懸移質(zhì)運(yùn)動(dòng)區(qū)別？泥沙起動(dòng)概念？ 泥沙起動(dòng)隨機(jī)性表現(xiàn)？泥沙起動(dòng)的希爾茲曲線反映的泥沙起動(dòng)特性？會(huì)根據(jù)希爾茲數(shù)計(jì)算泥沙起動(dòng)切力，判別泥沙起動(dòng)。起動(dòng)流速概念？起動(dòng)流與泥沙起動(dòng)的關(guān)系？ 細(xì)粘粒泥沙的粘結(jié)力？ 關(guān)于粘結(jié)力形成原因的不同觀點(diǎn)1、張瑞瑾觀點(diǎn) 張瑞瑾認(rèn)為細(xì)顆粒之間的粘結(jié)力主要是因?yàn)榇嬖谟陬w粒之間的束縛水（吸附水膜）不傳遞靜水壓力所引起的。2、唐存本觀點(diǎn) 認(rèn)為存在于細(xì)顆粒泥沙之間的粘結(jié)力，主要是由于沙粒表面于粘結(jié)水之間的分子引力造成的。3、竇國(guó)仁觀點(diǎn) 認(rèn)為粘結(jié)力應(yīng)由水對(duì)床面顆粒的下壓力及顆粒間的分子引力兩部分組成止動(dòng)流速與起動(dòng)流速的對(duì)比？ 顆粒由靜止起動(dòng)時(shí)，流速必須大于啟動(dòng)條件、流速降到

6、止動(dòng)條件以下，顆粒向床面沉降，停止運(yùn)動(dòng)靜止下來(lái)。完整的沙波發(fā)展過(guò)程？沙波的產(chǎn)生和消亡的過(guò)程，依據(jù)不同的水流條件存在靜平整、沙紋、沙壟、動(dòng)平整、沙浪、碎浪、急灘和深潭等階段。a)靜平床：此時(shí)水流強(qiáng)度較弱，床沙靜止不動(dòng)。b)沙紋：水流達(dá)到一定強(qiáng)度，泥沙開始運(yùn)動(dòng)，由于水流的隨機(jī)性和泥沙組成的不均勻性，形成沙紋，沙紋尺寸較小。沙紋的尺寸與河道幾何尺寸（水深）關(guān)系不大，在深水區(qū)和淺水區(qū)都會(huì)出現(xiàn)。c)、沙壟：隨著水流強(qiáng)度的增強(qiáng)，沙紋尺寸不斷增大，發(fā)展成為沙壟。沙壟受到河道幾何尺寸（特別是水深）影響較大，波高由不足1m到23m，波長(zhǎng)由數(shù)米以至100m以上不等。在大小不同的河流中，沙壟所達(dá)到的波高和波長(zhǎng)有很大

7、差別，沙壟尺寸變幅較大。d) 過(guò)渡e) 動(dòng)平床：當(dāng)沙壟發(fā)展到一定高度，若水流強(qiáng)度進(jìn)一步增大，波峰后面的漩渦區(qū)在水流方向所占空間越來(lái)越長(zhǎng)。這時(shí)越過(guò)漩渦區(qū)被水流挾帶到下一個(gè)沙壟迎流面上的泥沙越來(lái)越多；即使沉積在漩渦區(qū)內(nèi)，其距沙壟坡腳越來(lái)越遠(yuǎn)，其結(jié)果使沙壟波高減小，波長(zhǎng)增加，沙波逐漸衰減，河床再次恢復(fù)平整，此時(shí)，河床床面上仍有大量泥沙成層運(yùn)動(dòng)，故稱動(dòng)平床。f)、沙浪：形成動(dòng)平床后，若水流強(qiáng)度繼續(xù)增大，當(dāng)Fr>1，床面再一次出現(xiàn)起伏形狀，稱為沙浪。沙浪縱剖面對(duì)稱。此時(shí)，床面上有大量泥沙作強(qiáng)度甚大的成層運(yùn)動(dòng)。沙浪的運(yùn)動(dòng)方向，與水流方向一致的叫順行沙浪，和水流方向相反的，叫逆行沙浪。 逆行沙波形成原

8、因：因?yàn)檫@種沙波起伏很大，水流在經(jīng)過(guò)沙波的迎流面時(shí)，好像上坡一樣，負(fù)擔(dān)較大，把一部分泥沙卸了下來(lái)；而越過(guò)波峰下行時(shí)，又有余力沖走一部分泥沙。這樣每一顆泥沙雖然順著水流方向運(yùn)動(dòng)，但沙波作為一個(gè)整體卻是徐徐向上游后退，故稱為逆行沙波。h)、急灘和深潭：當(dāng)，床面出現(xiàn)急灘和深潭相間的特殊形態(tài)。急灘處為急流，強(qiáng)烈沖刷；深潭處為緩流，嚴(yán)重淤積。這種床面形態(tài)只有在陡峻的山區(qū)河流中才可能發(fā)生。 上述幾種床面形態(tài)，在沖積河流中出現(xiàn)的主要是沙紋和沙壟。河床阻力與河岸阻力的阻力疊加原理表達(dá)式、劃分方法及計(jì)算？ 沙粒阻力？沙波阻力？它們對(duì)輸沙的作用？1） 沙粒阻力：也稱表面阻力，是沙波迎水坡面土泥沙顆粒產(chǎn)生的阻力。由

9、于動(dòng)床的沙粒在水流作用下是可動(dòng)的，因此動(dòng)床沙粒阻力也與定床沙粒阻力不同。2） 沙波阻力 ：也稱形態(tài)阻力，是沙波背后水流分離，形成漩渦而產(chǎn)生的阻力，這部分阻力是定床阻力所沒(méi)有的，它隨著沙波的形態(tài)和尺度而改變。 對(duì)輸沙作用的影響：、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泥沙顆粒上，引發(fā)推移質(zhì)的運(yùn)動(dòng)和床面形態(tài)的變化(形成沙波)，即所謂的“沙粒阻力”，它是水流與顆粒本身直接作用的結(jié)果。、在床沙有運(yùn)動(dòng)但沒(méi)有沙波（動(dòng)平整床面）的情況下沙粒阻力等于全部阻力、床面上有沙波時(shí)，則由沙粒阻力和沙波阻力共同構(gòu)成全部阻力。、沙波阻力引起的時(shí)均能量消耗對(duì)推移質(zhì)運(yùn)動(dòng)沒(méi)有貢獻(xiàn)，但轉(zhuǎn)化為紊動(dòng)動(dòng)能而支持了懸移質(zhì)的

10、運(yùn)動(dòng)。沙粒阻力與沙波阻力的阻力疊加原理表達(dá)式？ 1、阻力疊加原理：沙粒阻力和沙波阻力是作用在同一周界上的兩個(gè)阻力單元，仍可采用阻力疊加原理。2、阻力的劃分：仍可采用能坡分割法、水力半徑分割法處理。不同床面形態(tài)對(duì)水流阻力的影響？沙波運(yùn)動(dòng)對(duì)河流的影響？1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(guò)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

11、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，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。沙波阻力是沖積河流阻力的主要組成部分之一； 沙波的發(fā)展有時(shí)會(huì)引起HQ關(guān)系異常；根據(jù)沙波形態(tài)和運(yùn)動(dòng)速度計(jì)算推移質(zhì)輸沙率。推移質(zhì)輸沙率概念？ 梅葉-彼得推移質(zhì)輸沙率公式為何引入沙粒阻力n?論證公式中分子項(xiàng)第二項(xiàng)的希爾茲0.047？均勻沙推移質(zhì)輸沙率各類公式采用的主要參數(shù)？非均勻推移質(zhì)輸沙率的處理方法？ 床沙質(zhì)與沖瀉質(zhì)概念？特性？懸沙垂線分布（ROUSE公式）推導(dǎo)中采用的假設(shè)?懸浮指標(biāo)概念及對(duì)含沙量垂線分布的影響? 熟練掌握ROUSE公式? 水流挾沙能力概念？張瑞謹(jǐn)水流