河流动力学重点归纳

河流动力学的一些知识点

研究对象：河流

河流是水流与河床在地球物理诸自然因素以及人类活动影响下交互作用的产物

水流与河床的交互作用中，泥沙起着纽带的作用:泥沙淤积，河床抬高,泥沙冲刷，河床下切 研究的核心：泥沙的基本运动规律

研究对象：泥沙

从微观来看：泥沙为散粒群体

在河流动力学中，研究泥沙的运动过程，视泥沙为连续介质

注意：在水流中的泥沙含量过低时，只能做散粒个体看待，不能视作连续介质。（散粒个体泥沙是不接受紊动扩散作用的）

主要理论工具

力学：泥沙颗粒受力分析

统计理论：无数泥沙颗粒，具有随机行，从宏观上研究，即不能不用到统计理论 解决问题的手段

模型试验：分为物理模型和数学模型

采用模型试验的原因：

泥沙运动涉及的物理量往往较多，边界条件往往比较复杂

没有较简单的公式或可求出精确数值解的模型

模型研究的过程

实际问题 → 简化（留取主要矛盾）→模型建立（设计、验证）→试验研究

数学、物理模型都要经过类似的过程

1.2河流动力学发展简史

初创期：1938年，劳斯（H.Rouse），第五次国际应用力学讨论会会刊上发表关于泥沙紊动扩散理论，标志河流动力学从水力学中分离出来；同一时期还有：1933年，奥布莱恩（M.P.O’Brien），1931年，马卡维也夫（B.M.Makabeeb）

初期（1931~1950）泥沙紊动扩散理论的讨论；中期（1950~1970）能量平衡问题；近期（1970~至今）水沙两相流的基本问题

1.自觉地努力学会掌握理论与实际结合的原则

2.要认真观察和分析河流运动过程中的矛盾现象，提示客观存在着的对立与统一的规律，坚持具体情况具体分析的科学精神

3.对前人的成果要批判的继承和吸收

第二章 泥沙特性

2.1泥沙的粒径和粒配曲线

泥沙：通常把组成河床和随水流运动的小颗粒叫做泥沙。粒径是表示泥沙颗粒大小的一个量度。

确定粒径时遇到的困难：1.泥沙形状不规则；2.泥沙的粒径不均匀

等容粒径。定义：容积与泥沙颗粒相等的球体的直径。

计算公式 d (6V)1/3(2 1)其中，v:泥沙的容积；d:等容粒径

可简称为粒径，单位毫米（mm）。实际工作中，常用筛选法、比重计法确定泥沙的粒径。

粒配曲线:用粒配曲线来表示一个沙样中泥沙颗粒粒径的分布

河流动力学的一些知识点

含义：①沙样中的粒径相对大小②沙样粒径的均匀程度

对于沙样粒径大小，可采用某种特征值表达沙样粒径的相对大小

中值粒径d50：在粒配曲线上与纵坐标50%相对应的粒径。其含义是什么呢？

平均粒径：如何求？

平均粒径的求法

1.将沙样按粒径大小分成若干组，组数为n

2.确定每组的上下极限粒径dmax和dmin，以及该组沙样在整个沙样中所占的重量百分比pi

3.求各组泥沙的平均粒径di（ di= 0.5*dnmax+0.5*dmin）求整个沙样的平均粒径dpj

dpj pidi

1粒径大小是泥沙的一个重要特征，除了表征泥沙颗粒的粗细程度，还与泥沙的许多其他

特征紧密相关

粘性差别：较粗泥沙（d>0.05~0.1mm）没有粘性；较细泥沙（ d<0.05~0.1mm)有粘性。 空隙率和干容重：细沙有较大的空隙率和较小的干容重；粗砂反之。

2.2泥沙的容重和干容重

定义：泥沙的容重 s是泥沙各个颗粒实有的重量与泥沙各个颗粒实有的体积的比值 ，一般常取 s 2650kg/m3

泥沙颗粒在水流中运动时，运动状态和泥沙容重γ和水的重率的相对数有关，采用重率系数α来代表，则 s或 s 干容重：是沙样烘干后（100~105℃）的重量与原状沙样的整个体积（包括泥沙颗粒实体和空隙）的比值。

影响淤泥干容重的主要因素

泥沙粒径：首要因素。

总的趋势是：粒径较大的淤积泥沙的干容重要大些，变化范围要小些；反之，粒径较小的淤积泥沙干容重要小些，变化范围要大些。

原因：较细的泥沙在沉淀过程中，形成云雾状的胶结体，淤积结构与蜂窝状类似，因此空隙较大，干容重较小，具有较大压缩性，干容重变化幅度比较大。

影响淤泥干容重的主要因素：淤积的深度，淤积深度越大干容重也越大。原因：随着淤积层变厚，压力越大，压缩越大。

2.3 泥沙的水力粗度

水力粗度（泥沙的沉速）:在河流动力学中，

把泥沙颗粒在静止的清水中下沉时所具有的

河流动力学的一些知识点

极限速度叫做水力粗度。

极限速度是指泥沙颗粒在下沉中达到有效重力与阻力恰恰相等时的速度。

实践证明，泥沙颗粒在静水中下沉时，其运动状态与雷诺数 d/ 有关，此处 为水的运动粘滞性系数， 和 分别为泥沙颗粒的粒径和沉速。 d

d/ 0.5~0.6时，运动处于滞性状态。即泥沙颗粒基本上沿垂线下沉，附近的水几乎不发生紊乱现象。此时，泥沙颗粒在下沉过程中所受水的阻力与动力粘滞性系数 、泥沙粒径 d及泥沙沉速 三者相乘的一次方 成比例 d

d/ 1000 时，紊动状态（阻力平方区），阻力与 d 成正比

介于0.5~1000之间时，过渡状态

泥沙下沉中重力有如下关系G k1g( s )d

13其中，k 为无因次系数，可叫体积系数，若为球体 …… 此处隐藏：8261字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……