河流動(dòng)力學(xué)閉卷

曼寧公式；U=：R為產(chǎn)摩阻流速計(jì)算；〃*=加m水流對(duì)床面的切力工。=加第1章泥沙特性泥沙級(jí)配曲線；沙樣的特征粒徑（中值粒徑d50與算術(shù)平均粒徑dm關(guān)系？）;,泥沙淤積物干容重的概念？影響淤積物干容重的因素？渾水容重巖與含沙量的關(guān)系？泥沙級(jí)配曲線粒配曲線：表示天然沙組成特性的曲線.繪制過程：取樣一烘干一篩分一稱重一點(diǎn)線一求各種特征值（1）取樣篩分，獲取各粒經(jīng)組q泥沙的重量；統(tǒng)計(jì)出小于和等于各粒經(jīng)q的沙重，并算出其占總重的百分比p『（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)q為橫坐標(biāo)（對(duì)數(shù)坐標(biāo)，從大到?。∮诤偷扔诹＝?jīng)q的沙重百分比pi為縱坐標(biāo)（普通坐標(biāo)）繪制d-p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：⑴可反映沙樣顆粒的大小和范圍；⑵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)那蝮w直徑；D=[*J=[^3粗顆粒s/2、平均粒徑：?算術(shù)平均：D=(a+b+c)/3?幾何平均；D=/訴粗顆粒2、篩分粒徑：剛好能通過篩孔的粒徑；停留在D1,通過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?！闐Pimi算術(shù)平均粒徑:Dm，幾何平均粒徑dmgDm=節(jié)而一—…、入」4一歹 1(D D)(2)非均勻特性：揀選系數(shù)少和均方差。(幾何標(biāo)準(zhǔn)偏差)①=1寸。=--84+刀價(jià)4D50D"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)。y=W也 密實(shí)不含空隙的體積sVs2、常見值范圍：=2.55?2.75T/m3,通常取平均值ys=2650kg/m3o3、有效比重：泥沙水下比重與水的比重之比，為無量剛值，a=1.65oa=ysy 水的比重=1000kg/m3y二、泥沙淤積物干容重y1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P:。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泥沙的干容重?fù)Q算為泥沙沖淤體積。干容重變化為300?1700kg/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ym與含沙量的關(guān)系？第2章泥沙沉速?泥沙沉速概念：■泥沙沉降繞流阻力與沉降狀態(tài)關(guān)系??張瑞謹(jǐn)泥沙沉速公式推導(dǎo)的思路?會(huì)用該公式計(jì)算泥沙沉速。?影響泥沙沉速主要因素?■群體沉速與含沙量的關(guān)系?泥沙沉速概念沉速概念:單顆粒泥沙在無邊界影響的靜止的清水中勻速下沉的速度。符號(hào)：3,又稱為水力粗度。是泥沙的水力特性。實(shí)測(cè)資料表明，泥沙沉降的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與沙粒雷諾數(shù)有關(guān)。3d沙粒雷諾數(shù)概念：ReH= （繞流流體慣性力與粘滯力的對(duì)比）du泥沙沉降繞流阻力與沉降狀態(tài)關(guān)系？摩擦阻力與壓差阻力的總和稱為繞流阻力， 一繞流阻力系數(shù)：J=f（形狀、方位、表面粗糙度、水流紊動(dòng)強(qiáng)度、Rd）①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②紊流時(shí)：試驗(yàn)結(jié)果表明：CD與Red為無關(guān)，基本為一常數(shù)，C尸const.。③過渡狀態(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。

（2）過渡區(qū)沉通公式（0」<。<4加機(jī)阻力疊加原理——張瑞瑾各區(qū)統(tǒng)一沉速公式（武大公式）過渡區(qū)的阻力鈍沙的藥效重力取其中，得F=kzpvD&-\-k5pD~arW=%(八TA。f過渡區(qū)的阻力鈍沙的藥效重力取其中，得F=kzpvD&-\-k5pD~arW=%(八TA。f=rrk[形狀系數(shù),底，卜2為過渡區(qū)系數(shù)，經(jīng)簡(jiǎn)單換算,除v由= : 1-2k3d利用實(shí)測(cè)資料，確定-I得.13.95-I1.09D工自九一/

k、ykyCr2k-'rs-7gD-13.95(2、張瑞瑾公式：①層流區(qū)（常溫下ZXO.lmm,兒d<0.5）25.6yv（球體常教：1/18）25.6yv（球體常教：1/18）1.38b)②麥流區(qū)：（（常溫下D>4.0mm,匕41000）g.04（球體常數(shù)：L72）g.04（球體常數(shù)：L72）(137)③過渡區(qū)：（常溫下0.1mm<D<4,0min,0.5〈凡41000）用+L用+L。牛加%影響泥沙沉速主要因素？(1.36)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0.4—0.5mm/s群體沉速與含沙量的關(guān)系？?第3章：泥沙起動(dòng)泥沙運(yùn)動(dòng)分類？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)口起動(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？止動(dòng)流速與起動(dòng)流速的對(duì)比？泥沙運(yùn)動(dòng)分類？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、流速降到止動(dòng)條件以下，顆粒向床面沉降，停止運(yùn)動(dòng)靜止下來。第4章：床面形態(tài)與水流阻力完整的沙波發(fā)展過程？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？沙粒阻力與沙波阻力的阻力疊加原理表達(dá)式？不同床面形態(tài)對(duì)水流阻力的影響？沙波運(yùn)動(dòng)河流的影響？完整的沙波發(fā)展過程？沙波的產(chǎn)生和消亡的過程，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，U＜?！复采踌o止不動(dòng)。b）沙紋：水流達(dá)到一定強(qiáng)度，U＜?！改嗌抽_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2?3m,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)有很大差別，沙壟尺寸變幅較大。d）過渡

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越長(zhǎng)。這時(shí)越過漩渦區(qū)被水流挾帶到下一個(gè)沙壟迎流面上的泥沙越來越多；即使沉積在漩渦區(qū)內(nèi)，其距沙壟坡腳越來越遠(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。逆行沙波形成原因：因?yàn)檫@種沙波起伏很大，水流在經(jīng)過沙波的迎流面時(shí)，好像上坡一樣，負(fù)擔(dān)較大，把一部分泥沙卸了下來；而越過波峰下行時(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)Fr1，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？⑴能坡分割處理方法L采用能坡分割法K-尺丁并假定「一匕一七R。。 H'R。。 H'I(2)Einstein處理方法:采用水力半徑分割法J=4=人」并假定/=%=%3X—五bJ/a十五/.工沙粒阻力？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：①、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。②、在床沙有運(yùn)動(dòng)但沒有沙波（動(dòng)平整床面）的情況下沙粒阻力等于全部阻力③、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。④、沙波阻力引起的時(shí)均能量消耗對(duì)推移質(zhì)運(yùn)動(dòng)沒有貢獻(xiàn)，但轉(zhuǎn)化為紊動(dòng)動(dòng)能而支持了懸移質(zhì)的運(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。設(shè)TJT）-河床綜合剪切力，J（T'）—河床沙粒剪切力，bT〃（T〃）一河床沙波剪切力b疊加原理：TX=T'X'+T〃X"一般X=X'=X"bbbbbb bbbnT=T'+T〃 （可加性已由試驗(yàn)證實(shí)）bbb2、阻力的劃分：仍可采用能坡分割法、水力半徑分割法處理。⑴水力半徑分割法：假定J=J'=J"但R中RwR'bbb bbb則yRJ=yR'J'+WJ"nR=R'+R〃bbbbbbbbb⑵能坡分割法：假定R=R=R〃但JwJ'wJ"bbb bbb則yRJ=W+yR〃J''nJ=J'+J"bbbbbbbbb不同床面形態(tài)對(duì)水流阻力的影響?L床面的糙度和雷諾數(shù)一防一定床阻力.水流強(qiáng)度亙逐一出現(xiàn)不同的床面形態(tài)———?jiǎng)哟沧枇Ξ?dāng)床面處于動(dòng)平整狀態(tài)時(shí)，盡管河床系由可動(dòng)顆粒組成，其阻力憂況應(yīng)與定床類似，只須考慮沙粒阻力.床面出現(xiàn)沙波時(shí)，則須同時(shí)考慮沙粒限力及沙波阻力,對(duì)于寬淺河槽，可不計(jì)河岸阻力，總阻力二沙粒阻力+沙波阻力.沙波運(yùn)動(dòng)對(duì)河流的影響？.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.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。）.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，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)引起口~。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。第5章：推移質(zhì)泥沙輸沙率?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)的希爾茲數(shù)為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？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？第6章懸移質(zhì)泥沙運(yùn)動(dòng)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)水流挾沙力公式物理意義，參數(shù)特性？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)水流挾沙力公式物理意義，參數(shù)特性？第6章河床演變?cè)砗哟惭葑兊母拍?？河床演變?cè)恚窟\(yùn)用該原理分析水庫(kù)沖淤?影響河床演變因素：橫斷面河相關(guān)系？造