第一講河流動(dòng)力學(xué)概述

1、第一講 河流動(dòng)力學(xué)概述,黃爾 2012年3月,水力學(xué)及河流動(dòng)力學(xué)(hydraulics and river dynamics),水力學(xué)：研究水的平衡和機(jī)械運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其應(yīng)用的學(xué)科。是應(yīng)用力學(xué)的分支，水利科學(xué)重要的基礎(chǔ)理論。學(xué)科特點(diǎn)：鮮明的實(shí)踐性。 河流動(dòng)力學(xué)：研究河道水流、泥沙運(yùn)動(dòng)和河床演變規(guī)律及應(yīng)用的學(xué)科。研究基本內(nèi)容：河道水流結(jié)構(gòu)、河流泥沙運(yùn)動(dòng)、河床演變、河流模擬、工程泥沙。,學(xué)科體系,狹義河流動(dòng)力學(xué),泥沙運(yùn)動(dòng)力學(xué)（mechanics of sediment transport）,泥沙：受流體、冰川、重力等作用運(yùn)動(dòng)后沉積下來的固體顆粒。 研究泥沙在流體中沖刷、搬運(yùn)、沉積規(guī)律的學(xué)科，是河流動(dòng)力

2、學(xué)的重要分支（另一分支為河床演變學(xué)）。 特點(diǎn)：微觀角度，力學(xué)方法為主。,中國古代的治河名人（三人半？）,大禹（公元前21世紀(jì)）： 從“壅防百川，隨高堙（音因）痺（音畢）”到 “疏川導(dǎo)滯” 李冰（公元前256年）： 蜀守冰鑿離堆，辟沫水之害，穿二江成都之中。 水旱從人，不知饑饉，時(shí)無荒年，天下謂之天府也。 王景（公元69年，東漢）：分水分沙，滯洪放淤 “河、汴分流”；“十里立一水門，令更相洄注”。 黃河800年安寧。 潘季馴（公元1521-1595，明）：世界第一位泥沙工程師？ 從“疏、導(dǎo)” 到“筑堤束水，以水攻沙” “河務(wù)一團(tuán)糟”，黃河無決溢最長僅10年。,近代河流動(dòng)力學(xué)大事記,15世紀(jì) 達(dá)芬

3、奇采用科學(xué)的觀測和實(shí)驗(yàn)方法研究水力學(xué)，包括泥沙運(yùn)動(dòng)規(guī)律。 1879年 杜波依提出推移質(zhì)運(yùn)動(dòng)的拖曳力理論。 1895年肯尼迪研究灌溉渠道穩(wěn)定問題，提出“均衡理論”。 1898 恩格斯（H. Engels）創(chuàng)建第一個(gè)研究河渠問題的試驗(yàn)室。 1914 吉爾伯特進(jìn)行了大規(guī)模泥沙運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)研究。 1933 奧布耐恩和馬卡維耶夫提出懸移質(zhì)擴(kuò)散理論。 1934 梅耶彼特（E. Meyer Peter）推移質(zhì)實(shí)驗(yàn) 1936 希爾茲（A. Shields）提出關(guān)于泥沙起動(dòng)的希爾茲曲線 1942 愛因斯坦（H. Einstein) 推移質(zhì)輸沙率公式及1950年后的床沙質(zhì)挾沙能力計(jì)算方法。 1975 范諾尼（V. V

4、anoni）泥沙工程 1983 錢寧泥沙運(yùn)動(dòng)力學(xué)、河床演變學(xué),泥沙的利與弊,利： 重要的工程材料 建筑地基 工業(yè)原料 淤灌農(nóng)田 弊： 淤塞河道，抬高洪水 水庫渠系的淤積失去作用 淤塞航道、碼頭影響通航 磨損水輪機(jī)、泄洪工程,無壩樞紐引水防沙,千年古堰,建于公元前三世紀(jì)，是中國戰(zhàn)國時(shí)期秦國蜀郡太守李冰及其子率眾修建的一座大型水利工程， 都江堰渠首工程主要有魚嘴分水堤、飛沙堰溢洪道、寶瓶口進(jìn)水口三大部分構(gòu)成，科學(xué)地解決了江水自動(dòng)分流、自動(dòng)排沙、控制進(jìn)水流量等問題，消除了水患，使川西平原成為“水旱從人”的“天府之國”。目前灌溉面積已達(dá)40余縣，年超過一千萬畝。,都江堰治水韜略,“乘勢利導(dǎo)、因時(shí)制宜”的治水指導(dǎo)思想，放之四海而皆準(zhǔn)的治水哲學(xué) “歲必一修”的管理制度 “遇灣截角、逢正抽心 ”的治河原則， “砌魚嘴，立湃缺，深淘灘、低作堰”的引水、防沙、泄洪之管理經(jīng)驗(yàn)和治堰準(zhǔn)則。,治水三字經(jīng),“深淘灘，低作堰，六字旨，千秋鑒，挖河沙，堆堤岸，砌魚嘴，安羊圈，立湃闕，鑿漏罐，籠編密，石裝健，分四六，平潦旱，水畫符，鐵樁見，歲勤修，預(yù)防患，遵舊制，勿擅變”。 羊圈木框架內(nèi)填卵石，框內(nèi)石猶如圈內(nèi)羊不能出。 湃缺旁側(cè)溢流堰（如飛沙堰） 漏罐渠道上的小引水口（如人