河流动力学
第一章泥沙特性
1. 等容粒径D：就是体积与泥沙颗粒相等的球体的直径。
2. 泥沙粒径测量方法：测量法（D》20mm）;筛析法（0.1mm 《D<20mm）；显微镜法（D<0.1mm）；沉降法。
3. 粒配曲线：通过颗粒分析（筛分、水析），求出沙洋中各粒径泥沙质量，算出小于各粒径泥沙质量，然后在半对数坐标上，将泥沙粒径D绘于横坐标（对数分格）上，小于该粒径泥沙在全部沙洋中所占百分比p绘于纵坐标轴上，绘出的D~p关系曲线，即为粒配曲线。
4.影响泥沙孔隙率的因素：
1．粒径均匀泥沙孔隙率最大2.泥沙形状3.泥沙沉积方式5. 比表面积：颗粒表面积与其体积之比。颗粒比表面积间接反映颗粒受到的物理化学作用与重力作用的相对大小。
6.絮凝：当扩散层较薄，颗粒间距较小时，粒间力表现为净引力。相邻的颗粒彼此相互吸引而聚合在一起的现象。
影响絮凝因素: 粒径大小，电解质离子浓度、价位，矿物组成。
7. 双电层：细颗粒泥沙在含有电解质的水中，颗粒周围会形成双电层，细颗粒泥沙通常在含有电解质的水中会发生两种情况（均带负电）：一是电解质中离子吸附在泥沙颗粒表面；二是泥沙颗粒表面分子发生离解。
双电层分为吸附层（带正电荷，且排列紧密），扩散层（游离反电荷层）
8. 几何特性（颗粒形状、大小、群体泥沙组合特性）；重力特性（泥沙颗粒容重、淤积泥沙干容重）；水力特性（泥沙颗粒沉降速度）
9.泥沙容重（或密度）：泥沙颗粒实有质量与实有体积之比，无因次数（有效容重系数）a=(r s-r)/r(容重关系式)=(p s-p)/p （密度关系式）
10.干重度：如取未经扰动的原装沙样，量出它的体积，然后在烘箱中内经100~105。C的温度烘干后，其重量（或质量）与原状沙样整个体积之比，称为泥沙的干重度（或密度）。
11.干容重影响因素：1泥沙粒径（粒径粗，干容重大，变化范围小）2泥沙淤积厚度（淤积厚度越深，干容重越大）3淤积历时。
12.沉速：单颗粒泥沙在无限大静止清水水体中匀速下沉时的速度。
13.水体绕流状态与沙粒雷诺数R eD有关，R eD = wD/v ，D为粒径，w为沉速，v为水的运动粘滞系数。
14.当R<0.5时，绕流状态属层流，颗粒沿铅垂线下沉；当0.5
螺旋形轨迹下沉。
15.沉速影响因素：1泥沙形状（越接近球体，阻力越小）2水质（即絮凝影响因素）3含沙量
第二章推移质运动
1.泥沙在水流中的运动形式可分为推移质和悬疑质两种。
2.研究推移质运动规律，建立推移质输沙率公式(因素：泥沙的起动、沙坡运动、河床阻力等)
3.泥沙的沉积率：单位时间单位床面(面积)沉落的泥沙质量。
4.推移质：指在河底附近，以滚动、滑动、跳跃或层移形式前进，其速度远小于水流速度的泥沙。
5.推移质分为接触质、跃移质、层移质。
6.泥沙起动条件：床面泥沙由静止状态变为运动状态的临界水流条件（流速、拖曳力、功率）
7.起动拖曳力：指泥沙处于起动状态的床面剪切力。
8.止动流速：泥沙颗粒由运动状态转变为静止状态时的临界垂线平均流速（小于起动流速）
9.扬东流速：静止状态变悬移状态（远远大于起动流速）
10.沙坡运动：泥沙颗粒在床面的集体运动，是推移质运动的集体形式。
11.沙坡状态4种类型：带状沙坡、弯曲状、新月形、舌状
12.沙坡是一种具有周期性的、规则外形的床面形态，其形成与水流条件密切相关。
13.冲击河流阻力（床面阻力）：1沙粒阻力（表面阻力）2.
沙坡阻力（形状阻力）。
14.推移质输沙律（概念）：一定的水流及床沙组成条件下，河道处于不冲不淤输沙平衡状态，单位时间内通过水断面的推移质数量。
15.推移质输沙律研究途径：以流速为主要参变数、以拖拽力为主要参变数、根据能量平衡观点、从统计法则考虑以及按沙波运行规律分析。
第三章悬移质运动
1.泥沙按运动形式不同，分推移质、悬移质。
2.泥沙按其相对床沙组成及来源不同：床沙质、冲泻质。
床沙质：来自相邻的上游段及本河段的河床，是从床沙中被带起进入运动的泥沙。
冲泻质：起源于上游流域的冲蚀，是被水流长途挟带输送到本河段的。
两者几乎不发生交换，因河床演变关系不密切。
3.泥沙在水体中所受的作用：一方面，紊动扩散作用使泥沙上浮，另一方面，重力作用促使悬移质泥沙下沉。因此悬移质含沙量沿水深分布就决定于紊动扩散作用与重力作用的对比关系。
5.悬浮指标z=w/(kU*)，一无因次数，反映了紊动扩散作用与重力作用的对比关系。z决定了悬浮质含沙量沿水深分布的均匀程度。z越大，重力作用越强，含沙量垂线分布越不均匀；Z越小，紊动作用越强，含沙量垂线分布越不均匀。
6.Z=5作为泥沙是否从推移状态（z>5）进入悬浮状态(z<5)的临界判断值。
7.劳斯方程适用条件：泥沙颗粒较细、含沙浓度不大，通常的冲积平原河流正是属于这种挟沙情况，扩散理论适用。
8.悬移质输沙率：指一定的水流与河床组成条件下，水流在单位时间内所能挟带并通过河段下泻的悬移质中床沙质泥沙的数量。
9.S*,叫水流挟沙力，饱和含沙量或临界含沙量：是一定水流与泥沙条件下，河流处于不冲不淤临界状态时，单位水体所能挟带的悬移质中床沙质数量的平均值。
10.影响挟沙力S*因素：水力半径R、床沙质沉速w、断面平均流速U，无因次数，U3/gRw 代表紊动扩散作用与重力作用的对比关系。
12.总输沙率：在一定水流与河床条件下，单位时间内能够通过河段下泄的沙量。
13.床沙质总输沙率：推移质与悬移质中床沙质输沙率之和。
14.全沙总输沙率：推移质输沙率与全部悬移质包括冲泻质在内的输沙率之和。
第四章异重流
1．异重流：是指两种或两种以上密度相差不大、可以相混的的流体，在条件适宜时因密度差异而产生的相对运动；在运动过程中，各层流能维持一定的界面不发生全局性混合的现象。
2.清浑水密度的差异是产生浑水异重流的根本原因。
3.异重流的特性：浑水异重流的一个最主要特征是重力作用显著减小，惯性力、阻力作用相对突出。
4.异重流要维持长距离运动，必须要有较大能坡。
5.防淤措施：1.布置水利枢纽时，避开凸岸，避开洪水时大范围的回流区、缓流区2.减小门口宽度3减小门口轴线与主流交角。
6.工程措施：1.长期有意识地维持小股外泄水流，显著减少
异重流的淤积2.在口门处设置防淤帘3.设置水力门帘4.合理安排疏浚时间
第五章河床演变
1.河床演变：是指河床在自然条件下或受人工建筑物影响而发生的变化。
2.河床演变从表现形式上分为纵向变形、横向变形。
3.河道演变的发展过程可分为单向变形、复归性变形
4.河床演变基本原理（根本原因）：输沙的不平衡性。当上游来沙量大于本河段水流输沙能力时，本河段将发生淤积；当上游来沙量小于本河段水流输沙能力时，本河段将发生冲刷。
5.河床演变因素：1.河段的来水量及其变化过程2.河段的来沙量、来沙组成及其变化过程 3.河段的河谷比降4.河段的河床形态及地质情况（可人工调整）
6.河流分为：山区河流、平原河流、潮汐河流。平原河流根据形态、演变特征可分为：弯曲河道、分汊河道、顺直河道、游荡河道。
7.弯道水流特征：凹岸水位低，凸岸水位高；凹岸冲刷，凸岸淤积。
8.水流动力轴线：河段中沿流程各断面最大垂线平均流速所在位置的连线，亦称主流线。
9.水流动力轴线的主要特点：1.在弯道的进口段或者在弯道上游的过渡段常偏靠凸岸。2.主流线“低水傍岸”“高水居中”；顶冲点“低水上提”“高水下挫”。
10. 横比降J z 为离心加速度与重力加速度的比值。
11．裁弯后的河床演变过程：1.新河发展2.老河淤废3上游河段变化（河段有所冲深）4.下游河段变化5.撇湾切摊
12.造床流量：是指其造床作用与多年流量过程的综合造床作用相当，对塑造河床形态起着控制作用的某一个流量。13．确定造床流量两方法：1.平滩流量法(其中平河漫滩水位为第一造床流量，平边滩水位流量为第二造床流量)2.计算法
第六章潮汐河口的水流泥沙特点及河床演变
1.河口区是指河流与受水水体的结合地段。当河流注入有潮海时，由于受潮汐作用的影响，常称为潮汐河口。
2.潮汐河口区：河流注入到海洋的过渡区域。
3.河口口门：通常是指河口段多年平均中潮位水面纵坡降线与平均海平面交点所在的位置。
3. 潮流界：当潮波推进到达某一地点时，涨潮流速和径流下泄流速相抵消，潮水便停止倒灌，此处称为潮流界。潮流界
以上潮波仍继续上溯，但由于受河水阻滞，潮波波高急剧减小，直至潮差为零，此处称为潮区界。潮区界以上，河水运动不受潮汐影响。潮流界和潮区界的位置并非不变，随外海潮差大小、径流量大小变化。自口门到潮区界之间的河段称为感潮河段。
4.潮汐河口分类：
一、按河口形态特征分：三角港河口、三角洲河口。
二、按河口区动力和来沙特征分：强潮海相河口（钱塘江）、弱潮陆相河口（黄河）、湖源海相河口（黄浦江）、陆海双向河口（长江）。
三、按潮汐强弱分：大于4m为强潮河口，2~4m为中潮河口，小于2m为弱潮河口。
5潮波变形是指潮波在河口区传播过程中，其潮差、涨落潮历时、潮位与潮流速过程线之间相位差沿程变化的现象。
6.河口区淡盐水混合类型：高度成层型、弱混合型、强混合型
7. 滞留点：在没有密度的河口上段，在涨落潮期间，从表层到底部，水流都是净的下泄流。河口下段受密度梯度影响，径流主要从表层排走，底部水流涨潮总水量大于落潮，产生净的上溯流。所以在一个潮周期内计算总水量，底部水流从净的上溯流转变为净的下泄流，沿程必有一个净泻量为零的地点，该处称为“滞留点”。
8.滞留点位置，用计算“优势流”方法求得：1.在河口区沿河道设若干测站，将每个测站的垂线水深分为若干等分，每个等分以一个测点代表；2.在各个测点都进行全潮流速测量，绘出各测点的流速过程线，分别求出涨、落潮流流速曲线与时间坐标轴所包围的面积A f和A e，按公式计算Φ=100%×A e/(A f+A e)；3.算出各测点的Φ值，将各测站同一相对水深各测点的Φ值绘制成Φ对距离的关系曲线，即为优势流曲线。底层优势流曲线与50%坐标水平线的交点，即为滞留点位置。
9.团聚作用：细颗粒泥沙经过海洋生物脏腑时，颗粒表面吸附脏腑分泌粘液，于是细颗粒泥沙便粘结在一起，形成较大团粒。
10.沉降时差：泥沙从水体降落到河底需要一个过程，泥沙并不就是在这个断面上沉降下来，而是向前运动一段距离才落到河底。这样，在水流运动和泥沙运动之间会出现一个时差，即沉降时差。
11.冲刷时差：水流上升到止动流速时，泥沙仍停留床面不动，知道流速继续上升到起动流速时，泥沙才进入运动状态。这方面的时差即为冲刷时差。
12.影响河口区河床演变的因素有水、来沙、边界条件等三方
面，通常水流作用居主导地位，但河口区的边界特征，如外形等，也有很大影响。
1.河流的变化和调整，通过两方面进行：河流是水流与河床长期相互作用的产物，处于不断发展之中，一方面是通过床沙质来量和水流挟沙能力的对比关系使河床发生淤积变化；另一方面是通过该河段河岸抗冲力和水流冲刷力之间的对比关系使河流产生横向变形。
简答题：
1.沙坡运动2个重要现象：1.是沙坡对床沙的分选作用（上粗下细，分层淤积）
2.是较粗泥沙运动的间歇性。
2为什么在计算推移质输沙强度时所用的水力半径R b与摩阻流速U*都是和沙粒阻力有关的？
因为全部水流剪切力中，仅仅是消耗于克服沙粒阻力的水流剪切力才对推移质的输移起作用；而消耗于克服沙坡阻力的另一部分水流剪切力所导致的紊动主要发生在沙波波峰下游的分离面上，距沙床泥沙还有一段距离，对泥沙的起动、跃移不起作用。
3含沙量沿水深分布，三个假定：1.沉速w为常值2.泥沙扩散系数与动量交换系数相当 3.假定流速分布符合对数流分布，并认为卡门常数k=0.4。
4.试述盲肠河段内是如何发生淤积的？
河流中的浑水在一定条件下会在门口潜入盲肠河段，在清水下面形成异重流，造成泥沙淤积。
5.造床流量计算步骤：1.将某段面历年（或选经典年）观测到的全部流量分成若干级，求出每级流量的平均值Q；2.确定各级流量出现的频率P；3.绘制该河段的流量~比降关系曲线，求出各级流量相应的比降J；4.计算出各级流量的G=Q m JP；5.绘制Q~ Q m JP关系曲线；
6.从图中查出.Q m J的最大值，相应于此最大值的流量Q即为所求之造床流量。
6.盐淡水混合队河口区水流和流速分布的影响：
由于河口区存在密度梯度，使得垂线流速发生变化，故河口区水流流速分布与普通河道不同。在涨潮流期间，密度梯度与水面坡度方向一致，有加大涨潮流速的作用，且因底部密度梯度大，故又加大了底流速，最大流速出现在水面下某一深度处。落潮流期间，密度梯度与水面坡度方向相反，有减小落潮流速的作用，因底部密度梯度大，对底流起阻碍作用，水流主要从表层排走，故表层流速大。转流期间，水面坡降很小，密度梯度起控制作用，形成了表层与底层流向相反的交错流。
河流动力学名词解释之缩印版
流动力轴线特点：它在弯道进口段或者在弯道上游的过渡段，常靠近凸岸，进入弯道以后，即逐渐向凹岸转移，至弯顶稍上部位才偏靠凸岸，主流开始逼近凹岸的位置叫做“顶冲点”。主流线“低水傍岸”、“高水居中”；顶充点“低水上提”、“高水下挫”河床演变的因素1河段来水量及其变化过程2河段的来沙量、来沙组成及其变化过程3和段的河谷比降4河段的河床形态及地质状况顺直1浅滩与深槽交替发生冲淤2边滩和深槽同步顺流下移3河床周期性展宽和缩窄游荡1多年平均情况下，河床不断淤积抬高，形成“地上河”2汛期主槽冲刷，滩地淤积，非汛期则相反3沙洲移动迅速，河道外形经常改变，冲淤变化幅度达4主槽经常摆动，摆动速度和幅度很大弯曲1凹岸崩退和凸岸淤长2河湾发展和河线蠕动3裁弯取直和河湾消长4撇弯切滩分叉1洲滩的移动和分合2河岸的崩塌和弯曲3汊道的交替兴衰。河床变形是由于输沙不平衡引起的，而变形又向着恢复输沙平衡的方向发展，此现象为河床的水流与泥沙的自动调整作用、干密度取出经扰动的原状沙样，量出它的体积，然后在烘箱内经100~150℃的温度烘干后，其重量与原状沙样整个体积之比沉速的因素形状、水质、含沙量、边界、水体紊动沙波两个现象沙波对床沙的分选作用二较粗泥沙运动的间接性絮凝细颗粒泥沙在一定条件下彼此聚合的过程影响因素粒径、电解质价位、含沙量、含盐量泥沙的起动床面泥沙由静止状态转变为运动状态的临界水流条件就是泥沙的起动条件。可用流速、拖曳力或功率表示。用水流垂线平均流速来表示叫起动流速推移质输沙率在一定的水流及床沙组成条件下，河道处于不冲不淤输沙平衡状态时，单位时间内通过过水断面的推移质数量悬移质输沙率是指一定的水流与河床组成条件下，水流在单位时间内所能挟带并通过河段下泄的悬移质中床沙质泥沙的数量制紊作用是指悬移质的存在将使水流的紊动减弱、水流的阻力损失减小 引航道选址1避开凸岸，避开回流区及缓流区，尽量放在稳定深槽一侧②减少淤积，港池口门指向下游，并减小轴线与主流交角，减少回流淤积③缩小口门宽度④避免不必要地加大口门水深浑水异重流的特性1重力作用显著减小2惯性力作用相对突出3阻力作用相对突出水流动力轴线1河道中各过水断面上最大垂线平均流速所在位置的平面连线2低水傍岸，高水居中；低水上提，高水下挫z是一无因次数,称为悬浮指标.它反映了重力作用与紊动扩散作用的相对大小2z越大含沙量沿垂线分布越不均匀z越小含沙量沿垂线分布越均匀
河流动力学复习整理
（0）河流动力学概念:研究冲积河流在自然状态下以及受人工建筑物影响以后河道水流、泥沙运动规律和河床演变规律及其应用的学科。 主要研究内容: 水流结构：研究水流内部运动特征及运动要素的空间分布; 泥沙运动：研究泥沙冲刷、搬运和堆积的机理; 河床演变：研究河流的河床形态、演变规律以及人为干扰引起的再造床过程; 河床变形预测：研究预测水流、泥沙运动及河床冲淤演变的方法. 研究方法: 理论分析, 室内试验,现场观测，数值计算 （1）河道水流的基本特性：河道水流的二相特性；河道水流的三维性；河道水流的不恒定性；河道水流的不均匀性 河道水流的水流结构：主流，副流，环流 二维明渠流速的分布规律：1.直线层，也成粘滞底层，切应力只有粘滞切力，流速按直线分布2.过渡层，粘滞切力与紊动切力同时存在，流动是层流和紊流的过渡区，该层没有统一的流速分布公式，近似按直线层或对数层公式计算3.对数层，切应力主要是紊动切应力，流速按对数分布4外层区.在对数层以上到水面的区间，切力主要是紊动力，流速分布常以缺速公式表示，故也称缺速区。流速分布要受上部边界影响，与边壁糙率也有一定关系。 河道水流阻力分解图：见ppt1 76页 明渠二维流的阻力损失表达方式：见ppt1 77页 （3）按运动状态分，泥沙的运动形式有：（床沙），推移质、悬移质 泥沙交换现象： 推移质泥沙运动特点：间歇性、置换性、速度小、跳跃性、数量少、消耗时均能量 悬移质泥沙运动特点：速度大、悬浮性、置换性、数量多、消耗紊动能 冲泄质：河流挟带的泥沙中粒径较细的部分，且在河床中数量很少或基本不存在的泥沙。 床沙质：河流挟带的泥沙中粒径较粗的部分，且在河床中大量存在的泥沙。 两者主要区别：1.前者是非造床质泥沙，后者是造床质。2.前者粒径较小，后者粒径较大3.前者在水流中的含量不仅取决于水流条件，还与河段上游流域供沙条件有关。 推移质~悬移质与床沙质~冲泄质命名的区别：前者按运动方式分；后者按造床作用、颗粒大小和泥沙来源分。 异重流：两种或两种以上的流体相互接触，而流体间有一定的但是较小的重度（密度）差异，如果其中一种流体沿着交界面的方向流动，在流动过程中不与其它流体发生全局性的掺混现象的运动。 异重流主要特征：（1）异重流的重度差很小，重力作用小，惯性作用大（2）具有翻越障碍以及爬高的能力 （5）泥沙悬浮机理：含沙量具有上稀下浓的沿垂线梯度。 泥沙悬浮扩散理论：基于泥沙颗粒在紊流中随机运动来求解泥沙浓度垂向分布的理论 重力理论：挟带悬移质的水流在运动过程中要消耗能量。所消耗能量分为两部分，一部分用于克服边界的阻力；另一部分用于维持悬移质的悬浮。重力理论的观点认为，悬移质的比重一般比水大得多，要使它在水里不下沉，水流必须对它做功以维持悬浮，即水流必须为此而消耗能量。 推求悬移质含沙量沿垂线分布规律有哪些方法：1.Rouse 公式2. 张瑞瑾公式3重力理论——维利卡诺夫公。. Rouse 方程及其中悬浮指标Z 的意义和如何计算：z a a h a y y h S S ??? ? ??-?-=，*=kU z ω，实际代表了重力作用与紊动扩散作用的相互关系
水力学及河流动力学研究展望
水力学及河流动力学研究展望 河流动力学的发展具有悠久的历史，但采用现代科学体系进行系统的研究则是20世纪才开始的。河流动力学是以流体力学、地学、海洋和环境科学等为基础的交叉学科，其趋势仍是采用各学科之长，在理论探索、科学实验和数学模拟等方面深入发展。 1研究发展趋势 展望河流动力学的研究，它应包含两个方面的内容，一是在传统理论张现代化量测技术的基础上，对已有的研究成果进行系统的总结、归纳和提高，对一些假定和近似处理给出更严密的论证，对一些经典的试验成果重新进行检验。二是开拓新的研究领域和研究方向，特别要注重与其它学科和最新的科学技术融会贯通。在上世纪的30年代至50年代，以Shields 曲线、Rouse悬沙公式、Meyer-Peter及Einstein推移质公式为代表，基本奠定了泥沙运动力学的理论体系，半个世纪以来，主要是进行补充和完善的工作，除在工程应用方面取得巨大的进展外，在理论体系上没有重大的突破。通过数十年来的理论积蓄和量测技术的时代跨越，有望在近些年内在理论体系上取得突破性进展，在试验科学上获得重大的成果。 1.1.1基础理论研究 河流动力学基础理论研究包括泥沙运动力学基本理论和河流过程原理及调整规律的研究。早在30年代，Rouse应用扩散理论导出了悬移质泥沙浓度分布公式，即扩散方程，它是进行输沙计算的基本方程。在现代两相流理论中，扩散模型只是宏观连续介质理论的一种简单模型。更一般的模型是双流体模型，两相流中关于固液两相流的基本方程、作用力分析及其应力本构关系的理论，极大地促进了泥沙运动力学理论的发展。但泥沙运动理论与固液两相流理论又有所区别，其内容更丰富，更独具创新性。悬移质、推移质、水流挟沙力、动床阻力等等都是一般两相流理论中没有的概念。这些概念是泥沙运动力学理论体系的基础，使得泥沙运动力学理论纰固液两相流理论更生动、更便于在生产实际中应用。悬移质和推移质输沙理论、非平衡输沙理论、水流挟沙力、床面形态和动床阻力等都是泥沙运动力学基础理论研究的重要内容，而且在80年代以前已经发展得比较成熟，之后除了引入固液两相流的双流体模型外，并没有重大的进展，许多理论研究是低水平重复。因此，该领域的理论研究应集中在两个方面： 1）对现有的理论成果或成果或公式进行认真总结，去伪存真，归纳提高。如钱宁（1980）关于推移质公式比较的研究堪称范例，几家著名的推移质输沙率公式尽管基于不同的理论，
河流动力学重点
前言 1.河流动力学就是以力学及统计等方法研究河流在水流、泥沙和河床边界三者共同作用下的变化规律的学科！主要内容包括泥沙运动和河床演变！ 2.河流动力学的研究方法有理论研究、试验研究、原型观测、数学模型。 第一章 1.P16等容粒径公式。 2.粒径大小分类、漂石、卵石、砾石、沙砾、粉粒、黏粒， 3.有效密度的表示方法(PS-P)/P 4.从自然界取得的原状泥沙，经过100到105度的温度烘干后，其质量与原泥沙整体体积的比值称为泥沙的干密度。相应重量的比值称为干容重。 5.泥沙干密度主要受泥沙粒径、淤积厚度、淤积历时等因素的影响，注意图p21，P22的图 6.在静水中的泥沙，由于颗粒之间的摩擦作用，可以堆积成一定角度的稳定倾斜而不塌落，倾斜面与水平面的夹角称为泥沙的水下停止角！ 第二章 1泥沙沉降速度是指单颗泥沙在足够大的静止请水中等速下沉时的速度，简称沉速。由于泥沙颗粒越粗，沉速越大，因此又被称为水力粗度! 2雷诺数小于0.5为停滞性状态，大于1000属于紊动状态，介于之间属于过渡状态。 3影响泥沙沉降速度因素有，颗粒形状，边壁条件，含沙浓度，紊动，絮凝等 4泥沙颗粒越细。其比表面积越大，当泥沙粒径小于0.01毫米，颗粒表面的物理化学作用可使颗粒之间产生微观结构，随着这种颗粒泥沙的增加，相邻的若干带有吸附水膜的细颗粒便彼此连接在一起形成絮团，这种现象称为絮凝现象。 第三章 注意资料计算题 游荡型河段演变规律： 形态特性，平面形态看，河身比较顺直，往往宽窄相间，类视藕节状，河段内河床宽浅，洲摊密布，岔道交织。 水流特性：因河床宽浅，平均水深很小。水文特性表现为暴涨暴落，年内流量变化大。 输沙特性：含沙量大，而且同流量下含沙量变化很大，流量与含沙量关系不明显。同意流量，因上站含沙量的不同，其输沙率相差很大，出现多来多排，少来少排现象。 演变规律：冲淤变化，汛期主槽冲刷，滩地淤积。非汛期，主槽淤积，滩地坍塌。从长时间看，表现为主槽淤积抬高，而滩地持续抬高。平面变化上，主流摆动不定，主槽位置也摆动，摆幅相当大导致河势变化剧烈！ 第四章床面形态与水流阻力 1、沙波作为河床表面推移质泥沙运动的主要外在表现形式，直接关系到河床的变形，决定河床的阻力。随水流强度的不断变化，沙波有其产生、发展和消亡的过程。 2、沙波的五个发展阶段：沙纹→沙垄→过渡、动平整→沙浪→急滩与深潭 ①沙纹：水流流过平整的河床床面，在水流达到一定强度后，部分沙粒开始运动，此后不久，少量沙粒聚集在床面的某些部位，形成小丘，徐徐向前移动加长，最后连接成为形状及其规则的沙纹。沙纹尺度较小，主要是近壁层流层的不稳定性所产生，与平均水深关系不大。随着水流强度的增大，沙纹在平面上逐渐从顺直过渡到弯曲、再过渡到对称和不对称的沙鳞。 ②沙垄：随着流速的增加，沙纹发展成沙垄，其尺寸与水深有密切关系。在平面外形上，在水流强度逐渐加大的过程中，沙垄将自顺直发展到弯曲，成悬链和新月形。
河流动力学概论(清华版)习题
河流动力学概论(清华版)习题 第二章 1. 等容粒径、筛分粒径、沉降粒径的定义各是什么？为什么筛析法得到的泥沙颗粒粒径接近于它的等容粒径？ 答： （1）等容粒径为与泥沙颗粒体积相同的球体直径。如果泥沙颗粒的重量W 和容重γs （或体积V ）可以测定，则其等容粒径可按下式计算： 113 3 66n s V W D ππγ????== ? ????? （2）如果泥沙颗粒较细，不能用称重或体积法确定等容粒径时，一般可以采用筛析法确定 其筛分粒径。设颗粒最后停留在孔径为D 1的筛网上，此前通过了孔径为D 2的筛网，则可以确定颗粒的粒径范围为D 1＜D ＜D 2。 （3）对于粒径小于0.1 mm 的细砂，由于各种原因难以用筛析法确定其粒径，而必须用水析法测量颗粒在静水中的沉速，然后按照球体粒径与沉速的关系式，求出与泥沙颗粒密谋相同、沉速相等的球体直径，作为泥沙颗粒的沉降粒径。 （4）对形状不规则的泥沙颗粒，可以量测出其互相垂直的长、中、短三轴，以a ，b ，c 表示。可以设想颗粒是以通过中轴筛孔的，因此筛析所得到的颗粒的中轴长度b 。对粒径较粗的天然泥沙的几何形状作统计分析，结果可以表达如下式： ()13 b ab c = 即中轴长度接近（实测结果为略大于）三轴的几何平均值。如果把颗粒视为椭球体，则其体积为 6 V abc π = 等容粒径为 ()11 3 36n V D abc π??== ??? 因此，如果上述各假设成立，则筛析法所得到的泥沙颗粒粒径（颗粒恰好通过的孔径）接近于它的等到容粒径。 2. 100号筛的孔径是多少毫米？当泥沙粒径小于多少毫米时就必须用水析法做粒径分析？ 答：查表2-2知100号筛的孔径是0.149 mm ，当泥沙粒径小于0.1 mm 时就必须用水析法做粒径分析。 3. 什么是颗粒的形状系数？ 答：有时采用形状系数（shape factor ）来综合表示颗粒形状特点，定义如下： SF = 4. 密度、容重、干容重在概念上有什么区别？ 答：
河流动力学
中国海洋大学本科生课程大纲 课程属性：公共基础/通识教育/学科基础/专业知识/工作技能，课程性质：必修、选修 一、课程介绍 1.课程描述： 河流动力学是研究冲积河流在自然状态及受人工建筑物影响以后所发生的变化和发展规律的一门课程，主要学习泥沙起动、输移、沉积及河床演变的基本规律。本课程是港航专业的一门主要的专业基础课程；一方面，本课程以水力学和高等数学为基础，强调力学原理和分析方法对泥沙运动和河床演变分析的灵活运用；另一方面，还要考虑依赖野外观测和室内实验数据来建立经验公式，所以在学习过程中应重视知识的综合分析和综合运用。 2.设计思路： 本课程以理论讲授为主线，结合室内实验的方式进行（室内实验部分见河流动力学实验大纲）。课程内容包括2个模块：泥沙运动和河床演变。理论课以讲授和多媒体课件相结合的方式进行。 3. 课程与其他课程的关系 先修课程：高等数学，水力学。 本课程与这二门课程密切相关；而只有在前面二门课程的基础上，河流动力学的 - 3 -
教学才能达到较好的效果。 二、课程目标 本课程的目标是培养学生的工程观点和分析能力，达到华盛顿公约规定的国际工程师认证的标准，培养符合国家经济发展需要的工程技术人才。 （1）知识获取 掌握泥沙的基本特性；掌握推移质和悬移质运动的基本规律和力学机理；掌握我国主要河床演变的基本原理和分析方法；了解本课程领域的国内外最新发展动向及研究成果。 （2）思维方法培养 综合、系统分析的思维方法。 （3）能力培养 具有查阅规范、资料，分析解决实际河流泥沙工程的能力；具有一定的创新能力。 三、学习要求 河流动力学是一门涉及到理论和室内实验等内容的综合性课程，作为港航工程师，在校期间学习扎实的理论基础和熟练的专业技能。要达到以上学习任务，学生必须（1）按时上课,上课认真听讲，积极参与课堂讨论。 （2）课下做好相关预习、复习和作业完成工作。 四、教学内容 - 3 -
河流动力学整理
1.对数流速垂线分布 1、泥沙级配曲线：横坐标表示泥沙粒径，纵坐标表达在所考虑的沙样中粒径小于横坐标相应的某一粒径在总沙样中所占的百分比的曲线。 2、粒配曲线的绘制方法和过程：⑴取样筛分,获取各粒经组D i 泥沙的重量;⑵统计出小于和等于各粒经D i 的沙重,并算出其占总重的百分比p i ;⑶准备半对数坐标纸(横坐标为对数分格,纵坐标是普通分格);⑷以粒经Di 为横坐标(对数坐标,从大到小),小于和等于粒经Di 的沙重百分比pi 为纵坐标(普通坐标)绘制D~p粒配曲线。 3、级配曲线可以反映沙样颗粒的相对大小和范围，可反映沙样组成的均匀程度1、特征粒径:单颗粒泥沙粒径:等容粒径,算术/几何平均粒径,筛分粒径,沉降粒径;群体泥沙代表粒径:平均粒径(d i=(d max-d min)/2;D m=∑(d i*p i)/100);中值粒径(d50);非均匀特点:均方差(σ=1/2(D84/D50+ D50/D16));挑选系数(Φ=开方(D75/D25))(越接近1,沙样就越均匀,越大于1,沙样越不均匀); 1.孔隙率:泥沙中孔隙的容积占沙样总容积的百分比。泥沙孔隙率因沙粒大小、均匀度、沙粒形状、泥沙沉积方式、沉积后受力大小和历史长短等有关。粗沙(39％-40％);中沙(41％-48％);细沙(44％-49％)。细颗粒泥沙表面面积大，使得摩擦、吸附、搭成架构等作用增大;粒径均匀的泥沙孔隙率最大;球体,孔隙率小。(细颗粒泥沙具有较大的孔隙率和较小的干容重) 1.容重γs:泥沙颗粒的实有重量和实有体积(不含空隙体积)之比(一般变化范围不大,取2650kg/m3);有效容重系数:泥沙水下比重与水的比重之比(a=(γs-γ)/γ);干容重γs’;泥沙颗粒的实有重量和整个体积(含空隙体积)之比(变化范围大,因为空隙变化大);用途:确定泥沙冲淤体的体积;影响因素:粒径(主)、淤积深度、埋藏深度和环境、排水情况、有无初露水面暴露在空气中、细颗粒的化学成分等;γs’与γs的关系：γs’= γs(1-e)；规律:粒径大的泥沙γs’大一些，变化范围小一些,粒径小的反之;浑水容重:如果以S 代表水的含沙量,则浑水容重(r m=r+(1-r/r s)*s),含沙量S较大的变化只能引起r m较小的变化。 1.泥沙沉速ω：单颗粒泥沙在静止的无限大的清水水体中匀速下沉的速度(有效重力和阻力相等);与泥沙的粒径、形状、含盐度、含沙浓度、水体紊动和沙粒雷诺数有关(R ed=ωd/v,表示惯性力与水流粘滞力的相对关系); 2.泥沙的沉降状态：层流(滞性)状态下降:R ed<0.5, 垂线下沉，下沉速度缓慢，扰流阻力以摩擦力为主，压差阻力相对较小(阻力与μdω的一次方成正比),颗粒不发生摆动、转动、滚动，周围水体不发生紊乱现象;过渡状态下降: R ed=0.5~1000,颗粒表面形成流速梯度很大的边界层，尾部边界脱离表面发生分离，分离区产生稳流，造成很大的能量损失，随着R ed的增加，分离区相应增大，压差阻力也不断增大，摩擦阻力不断减小;紊流状态下降:R ed>1000, 颗粒表面边界层在尾部的分离区达到最大，压差阻力远远大于摩擦阻力， 其大小与R ed的变化无关，颗粒左摇右摆下沉，颗 粒本身也转动，周围水体也紊动(水流阻力与ρd2 ω2成正比) 。 1.张瑞瑾沉速公式思路(阻力叠加原理,从过渡区入 手) PS:泥沙特性分为几何特性、重力特性、水力特性、 物理化学特性、生物化学特性； 1. 泥沙运动分类:泥沙一颗一颗的沿河滚动,滚一阵, 歇一阵,常呈间歇性(在河底附近一滚动、滑动、跳 跃或者层移形式前进,其速度小于水流速度);泥沙在 水中悬浮着前进(细颗粒，连续运动,在水流方向以 与水流大致相等的速度前进); 2.推移质与悬移质划分:Def:河底附近以滚动、滑 动、跃动或层移等形式前进、速度小于水流速度的 泥沙称推移质(接触质、跃移质、层移质); 以浮游方式前进的泥沙称推移质联系:一个泥沙组 成来说,较弱的水流条件下,以表现为推移质;较强的 水流条件下,以表现为悬移质，二者可以相互转化。 区别:运动规律不同(受力、运动速度、输沙率与水 流切力的关系、输沙量等都不同);能量来源不同(推 消耗水流的机械能即时均势能，悬消耗水流的紊动 动能);对河床的作用不同(悬沙通过容重增大净水压 力,悬移质通过颗粒间的离散力与河床作用). 1.泥沙起动概念：随着水流条件的增强,沙颗粒由静 止转为运动,泥沙起动.泥沙起动条件:持泥沙颗粒静 止状态的平衡条件遭到破坏,面泥沙由静止状态转 入运动状态的临界水流条件(起动流速(以垂线平均 流速表示)、起动拖曳力(拖曳力表示、起动功率(水 流功率));特性:复杂性(水流条件、沙粒性质、泥沙 组成);随机性(水流运动和泥沙分布排列等具有随机 性). 2.沙在水流中受到的力:促成泥沙起动的力:上举力、 推移力(两者由沙粒的迎水面和下面压力增大而背 水面和上面压力减小形成的)、脉动压力;抗拒泥沙 起动的力:重力、粘结力(与沙粒间的空隙厚度、在 水平面上的投影面积、所受的铅直向下的压力、水 的纯洁度与化学成分、沙粒的压结程度有关)。 3.起动流速:泥沙由静止变为运动式的临界水流条 件,用起动流速表示,位于河床表面的某种泥沙(即床 沙),当流速等于或者大于泥沙起动流速时,泥沙起动 反之静止。 4.沙莫夫启动流速公式： 5.研究泥沙起动的意义:计算输沙率;航道整治时使 用;护滩、护滩块石稳定计算、研究输沙率 1.沙波运动:泥沙颗粒在床面的集体运动称沙波运 动(推移质泥沙运动达到一定程度时的产物.对河道 水流结构、河道阻力、泥沙运动和河床演变均有重 要作用)； 2.沙波形态和运动特征:(几何特征:迎水面缓,背水 面陡;运动特征:迎水面加速区,冲刷,背水面减速区, 淤积,床沙分选:上粗下细;水流运动特征:波峰处流 速大,波谷处流速小,迎水面存在停滞点,背水面:分 离、漩涡;阻力特性：迎水面与水面存在压力波,与 水流速度相反,称形状阻力 3.沙波形成及发展过程:静平整(流速小于起动流速, 泥沙不起动,床面平整)、沙纹(流速增大,沙粒聚集最 后形成形状规则的沙纹)、沙垄、过渡、动平整(流 速增大,波高变小,床面恢复平整)、沙浪(流速继续增 大,Fr>1,床面再次出现沙波)、急滩与深潭(Fr>>1,强 烈冲刷形成急滩,强烈淤积形成深潭). 4.沙波形成过程中的两个现象:沙波对床沙的分选 作用(上粗下细);粗沙运动的间歇性。 5.沙波运动对河流的影响:沙波运动时推移质运动 的主要形式;沙波的消长对河流的阻力损失有很大 影响;沙漠的消长对航道的水深有一定的影响;沙波 的形成和发展影响H-Q关系。 6.沙波类型:带状沙波(很少见)、继绩蛇曲沙波(最常 见)、堆状沙波(常见)、顺直沙波、弯曲沙波、链状 沙波、舌状沙波、新月沙波等。 7.沙波产生的原因：不同流体相对运动时交界面上 的不稳定性;接近河床的流速沿程分布与沙波形式 相适应。 1.推移质输沙率概念:一定的水沙条件下,河道处于 冲淤平衡时,单位时间通过单宽河床的推移质数量, 以g s表示,单位:kg/m.s 2.公式类型及其思路:以临界拖引力和临界流速考 虑问题(当拖引力获水流速度达到或超过某一临界 值以后，床沙才可能发生推移,推移质输沙率的大小 与水流实有的拖引力或流速超过临界拖引力或临 界流速的程度有关,如沙莫夫公式);从沙波运行情况 考虑问题(凡推移质运动达到一定规模的处所，必然 出现沙波,推移质输沙率与U4成正比);从统计法则 考虑问题(H.A.爱因斯坦公式:抓住泥沙自床面冲刷 下移的概率P的确定最为推导的核心
中大港口河岸工程研究生培养计划
港口海岸及近海工程专业硕士研究生培养方案 一、培养目标: 培养德、智、体、美全面发展，致力海洋工程科学的高级科技和教学人才。掌握坚实的本学科基础理论和应用专业知识、熟练运用计算机和一门外国语。具有从事科学研究或担负专门工程技术工作的能力，并取得较系统的研究成果。毕业后具有从事科学研究、教学工作，以及海洋工程管理、航运、环保，港建等部门的实际工作。 二、研究方向: 1、海洋工程与能源； 2、近岸动力学； 3、海岸带水环境与遥感； 4、海洋环境动力要素对建筑物作用； 5、波、流和结构的相互作用； 6、海岸港口河道泥沙； 7、海岸及近海工程数值模拟及可视化研究； 8、海岸及近海工程信息技术及网络研究； 9、海洋环境水力学 三、学习年限 学制3年。按中山大学《学位与研究生教育工作手册》及中大研院[2003]3号《中山大学硕士研究生培养工作试行办法》有关规定要求。 四、课程设置
五、考核方式
按中山大学《学位与研究生教育工作手册》及中大研院[2003]3号《中山大学硕士研究生培养工作试行办法》有关规定要求。 六、学位论文工作及发表论文要求 按中山大学《学位与研究生教育工作手册》及中大研院[2003]3号《中山大学硕士研究生培养工作试行办法》有关规定要求。 七、参考书目 1.波浪理论及其在工程上的应用, 丘大洪，高等教育出版社，1986 2.随机波浪及其在工程上的应用,俞聿修，大连理工大学出版社，1992 3.海岸河口动力学, 赵今声等, 海洋出版社 1993 4.海岸动力学, 薛鸿超等, 人民交通出版社，1980 5.海洋科学导论, 冯士笮等, 高等教育出版社，2000 6.河流动力学，王绍成主编，人民交通出版社 7.潮汐分析预报，方国洪, 海洋出版社 8.Estuaries: a phsical introduction, Dyer, K.R. 1978, John Wiley and Son 9.水波动力学，梅强中,科学出版社，1984 10.水动力学，朱蔚文，张涤明, 高等教育出版社, 1993 11.计算流体力学，张涤明、蔡崇喜、章克本、詹杰民、黄海，中山大学出版社，1991年 12.Journal of Hydraulic Engineering, ASCE. 13.Journal of Waterway, Port, Coastal, and Ocean Engineering, ASCE 14.Ocean Engineering 15.Applied Ocean Research 16.International Journal for Numerical Methods in Fluids 17.海洋学报 18.海洋工程 19.水动力学研究与进展, Journal of Hydrodynamics 20.力学学报 21.水利学报 22.遥感学报 23.海洋与湖沼 24.热带海洋 25.海洋技术
河流动力学-复习题教学内容
河流动力学-复习题
泥沙特性 粒径：就是体积与泥沙颗粒相等的球体的直径。 粒配曲线的特点、参数、作法: 沙样的平均粒径D m 是沙样内各泥沙粒径组的加权平均值。 横坐标D 粒径，纵坐标P 百分数。 作法：将粒配曲线的纵坐标p 按变化情况分成若干组，并在横坐标D 上定出各组泥沙相应的上、下限粒径D max 和D min 以及 各组泥沙在整个沙样中所占的重量百分比p 。 D ∑ ∑ ==??=n i i n i i i m P P D 11 分选系数S 125 75≥=D D o 泥沙中孔隙的容积占沙样总容积的百分比称为孔隙率。 比表面积就是颗粒表面积与体积之比。 颗粒比表面积间接地反映了颗粒受到的物理化学作用与重力作用的相对大小。 颗粒表面离子层及周围的反离子层（吸附层及扩散层）构成颗粒的双电子层。 细颗粒泥沙在一定条件下彼此聚合的过程叫做絮凝。 影响絮凝的因素：粒径、电解质价位、含沙量、含盐量。 取未经扰动的原状沙样，量出它的体积，然后在烘箱内经100-105度的温度烘干后，其重量（或质量）与原状沙样整个体积之比，称为泥沙的干容重或干密度。 单颗粒泥沙在无限大静止清水水体中匀速下沉时的速度称为泥沙的沉降速度。单位cm/s 推移质运动
滑动或滚动的泥沙，在运动中始终保持与床面接触叫做接触质。 在床面附近以跳跃形式前进的泥沙叫做跃移质。 悬浮在水中运动，速度与水流速度基本相同的泥沙叫做悬移质。 河床上静止的泥沙颗粒，随着水流条件的增强，到一定条件时开始运动，这种现象称为泥沙的起动。 床面泥沙由静止状态转变为运动状态的临界水流条件就是泥沙的起动条件。可用流速、拖曳力或功率表示。用水流垂线平均流速来表示叫起动流速。 起动拖曳力是指泥沙处于起动状态的床面剪切力。2 *U hJ o ργτ== 泥沙颗粒由运动状态转变为静止状态的临界垂线平均流速叫止动流速。 U C C KU =,岗卡0.71 窦、沙0.83 扬动流速是床面泥沙由静止直接转入悬移状态的临界垂线平均流速。 沙波形态的四种类型：带状(顺直)沙波、断续蛇曲（弯曲）状沙波、新月形沙波、舌状沙波 沙波运动两现象：一是沙波对床沙的分选作用，二是较粗泥沙运动的间歇性。 沙波表面附近的水流流速是沿程变化的，波峰处流速最大，波谷处流速最小。 床面阻力包括沙粒阻力和沙波阻力。沙粒阻力系床面沙粒阻力的摩阻而引起也称为表面阻力。沙波阻力属形状阻力，使迎水面与背水面产生压力差而引起。 沙粒阻力与沙波阻力就是动床阻力。 一定的水流及床沙组成条件下，河道处于不冲不淤输沙平衡状态时，单位时间内通过过水断面的推移质数量，称为推移质输沙率，以G b 表示。 推移质输沙率分五类：以流速为主要参变数、以拖曳力为主要参变数、根据能量平衡观点、从统计法则考虑以及按沙波运行规律来分析。
河流动力学复习
第一章绪论 考核内容为学科的发展概况、课程的内容及学习任务。 1、了解河流动力学发展的历史；认识水流～泥沙～水电工程可持续发展间的相互关系。 2、了解水流运动与泥沙运动的重要性； 3、理解课程的任务与特点； 4、了解课程的主要内容。 考核知识点： 1、河流动力学的任务 2、水流～泥沙～水电工程可持续发展间的相互关系 3、河流动力学的研究方法及特点 第二章河流动力学基本概念 考核内容为河流动力学基本概念 1. 河道水流的基本特性:二相性、非恒定性、三维性、非均匀性 2. 水沙运动的不平衡性 3. 河道水流的水流结构及阻力损失 考核知识点： 1、河道水流的基本特性 2、河道水流的水流结构及阻力损失 第三章泥沙特性 考核内容为泥沙的分类、泥沙的来源、泥沙的几何特性及泥沙的重力特性。 1. 泥沙的分类 2. 泥沙几何特性：粒径，级配曲线，特征值 3. 泥沙的重力特性：含沙量、浑水容重 考核知识点： 1、泥沙的分类 2、泥沙的几何特性及重力特性。 第四章泥沙的沉速 考核内容为泥沙沉速的定义、沉降过程中的三种状态、沉速公式、影响沉速的主要因素、泥沙沉速的测定。 考核知识点： 1、泥沙沉速的定义、沉速公式 2、影响沉速的主要因素、泥沙沉速的测定。 第五章泥沙的起动 考核内容为泥沙起动的物理机理，泥沙起动的物理现象及受力分析。 考核知识点： 1、均匀沙起动条件：力的表达式，散体及粘性泥沙的统一起动流速公式， 2、散体泥沙的起动拖曳力公式，止动与扬动流速。 第六章沙波运动与动床阻力 考核内容为沙波运动规律与动床阻力计算。 1. 沙波形态与运动状态，沙坡的发展过程及形成机理，床面形态判别标准，沙波尺度及其运行速度,推求推移质输沙率，沙波运动对河流的影响。 2. 动床阻力：河床与河岸阻力划分，沙粒与沙波阻力的划分，动床阻力的计算。 考核知识点： 1. 沙坡的发展过程及形成机理，床面形态判别标准，沙波运动对河流的影响。
合肥工业大学流体力学专业研究生培养方案
合肥工业大学流体力学专业研究生培养方案 1.所属学院：土木与水利工程学院学科、专业代码: 080103 获得授权时间:2011年 2．学科、专业简介 流体力学主要研究流体本身的静止状态和运动状态，其在生活、环保、科学技术及工程中具有重要的应用价值。毕业生可以在政府、建筑开发、施工、设计、科研单位、管理等部门得到相应的工作机会，也可以从事设计、施工、管理、研究等工作。 3. 培养目标 1. 热爱社会主义祖国，拥护中国共产党的领导，掌握马列主义、毛泽东思想和邓小平理论的基本原理；具有为社会主义现代化建设服务、为人民服务的思想觉悟，有为国家富强、民族昌盛而奋斗的志向和责任感；具有敬业爱岗、艰苦求实、热爱劳动、遵纪守法、团结合作的品质；具有良好的思想品德、社会公德和职业道德。 2. 了解流体力学领域发展前沿和动态，在流体力学领域内具有坚实的理论基础、系统的专业知识和较熟练的实验技能。 3. 懂得社会主义民主和法制，遵纪守法，举止文明，有“勤奋、严谨、求实、创新”的良好作风，具有较好的文化素养和心理素质以及一定的美学修养。 4. 比较系统地掌握本专业所必需的自然科学基础和技术科学基础的理论知识，具有一定的专业知识，对本专业学科范围内的科学技术新发展及其新动向有一定的了解。 5. 受到工程设计方法和科学研究方法的训练，具备本专业所必需的运算、实验、测试、计算机应用等技能以及一定的基本工艺操作技能。 6. 有独立获取知识、提出问题、分析问题和解决问题的基本能力以及具有较强开拓创新的精神，具备一定的社会活动能力、从事本专业业务工作的能力和适应相邻专业业务工作的基本素质。 7. 较为熟练的掌握一门外国语，能够地阅读本专业的外文资料。 8. 具有较强的使用信息技术的能力，能够将现代信息技术熟练运用于学习、工作和社会实践活动。
水力学、河流动力学、流体力学专业词汇
水力学、河流动力学、流体力学专业词汇 Fundamental Glossary in Hydraulics Hydrostatics 水静力学 Hydrodynamics 水动力学 Physical properties of water 水的物理性质 Density 密度 specific gravity 比重 Kinematic viscosity 运动粘性 absolute viscosity 动力粘性 Elastic modulus 弹性模量 surface tension 表面张力 Temperature 温度 isotropic (y) 各向同性 Anisotropic (y) 各向异性 uniform (ity) 均匀(性) Heterogeneous (ity) 不均匀(性) Main force 主要作用力 Gravity 重力 inertia force 惯性力 pressure 压力(强) drag 阻力 Mass force 质量力 surface force 表面力 Constitutive relationship 本构关系 Stress 应力strain 应变 deformation 变形 displacement 位移 normal 法 向 tangent 切向 shear 剪力acceleration 加速度 Angular deformation 角变形 Local acceleration 当地加速度 convective acceleration 迁移加速度 compressibility 压缩性 continuity连续性 Scalar 纯量 vector 矢量 tensor 张量 magnitude 模(大小) direction 方向 Divergence 散度 curl 旋度 gradient 梯度
河流动力学
1.等容粒径（假定球体）D ： 算数品均值D ： 几何品均值（椭球体）D: 泥沙级配曲线（群体性）：表示天然泥沙组成特性，在采集的代表沙样中，小于某种粒径的泥沙累计百分数与该粒径在半对数纸上的关系曲线。 粒配曲线反映的特性⑴可反映沙样颗粒的大小和范围；⑵可反映沙样组成的均匀程度。沙样 的特征粒径：⑴平均粒径Dm ：粒径按其所占重量的百分比为权的加权平均值。 1100n i i m i P d d =??=∑，max min 2i d d d +=⑵中值粒径50d 表示在全部沙样中，大于和小于这一粒径的泥沙重量刚好相等。求法：粒配曲线—P=50%天然沙的平均粒径常常大于中值粒径 2.细颗粒泥沙的物理化学特征。细颗粒泥沙在含有电解质的水中，颗粒周围会形成双电层。通常细颗粒泥沙的主要成分是粘土矿物，它们在含有电解质的水中会发生两种可能：电解质中的离子吸附在泥沙颗粒表面；泥沙颗粒表面的分子发生离解。不论哪种情况都使泥沙颗粒表面带有负电。由于凝絮作用，细颗粒在沉积时会连结成絮团，絮团与絮团会连接成集合体，集合体还会搭连而形成网架。絮凝的新沉积物是一个高度蜂窝状的结构，含水量很高，密度很低，这样的淤积物具有很低的抗剪强度或粘结力。 3.沉速概念，泥沙沉降状态。单颗粒泥沙在无边界影响的静止清水中的匀速下沉的速度。因数值主要和粒径有关，也称水力粗度，常用ω表示,单位:cm/s.沉降的形式,泥沙颗粒在静水中下沉时的运动状态与沙粒雷诺数Re d ωνd G ==沙粒性力水流粘Z 力（式中和d 、ω分别为泥沙的粒径及沉速，ν为水的运动粘滞性系数）①层流状态下降:Re d <0.5,颗粒基本沿垂线下沉，颗粒不发生摆动、转动、滚动，周围水体不发生紊乱现象。颗粒沉降属于层流状态，下降速度较慢，绕流阻力以摩擦阻力为主，压差阻力相对较小，d C 与Re d 呈直线关系②紊流状态下降:Re d >1000, 泥沙颗粒脱离铅垂线，以极大的紊动状态左摇右摆下沉，附近的水体产生强烈的绕动和涡动。压差阻力远大于摩擦阻力，其大小与Re d 无关③过渡状态下降:Re d =0.5~1000, 泥沙沉降状态处于二者之间。随Re d 增大，压差阻力不断增大，摩擦阻力不断减小，阻力系数与沙粒雷诺数之间为曲线关系 4.影响泥沙沉速因素。泥沙的形状对沉速的影响。对于几何平均粒径D 相同的不同石块，形状愈扁平，阻力系数C D 愈大，其沉速愈小；水质对沉速的影响。主要影响对象是D<0.03mm 的细颗粒泥沙。①影响絮凝现象的第一个因素是泥沙粒径。泥沙愈细，絮团愈大②水中电解质的离子浓度与价数。反离子的价数高，絮凝作用强。另外，在小含盐度的范围内，絮凝团的平均沉速因含盐度的增加而迅速增大；当含盐度超过某一数值后，含盐度的增大，对平均沉速的影响不大；含沙量对沉速的影响。 5.影响泥沙淤积物干容重因素。取未经扰动的原状沙洋，量出它的体积，然后在烘干箱内经100度烘干后，其重量与原状沙洋整个体积之比，称干容重。N/m 3。①泥沙粒径。粒径较粗的泥沙干容重大，变化范围小。②泥沙淤积厚度。淤积愈深，干容重愈大，变化范围愈小。③淤积历时。干容重随淤积历时的增加而趋向于一个稳定值。④泥沙组成：组成越不均匀，孔隙率越小，干容重越大。 8.含沙量分布的重力理论原理，优缺点。泥沙比水重，为维持泥沙在水流中悬浮而不下沉，
《河流动力学》试卷(B)
２００６—２００７学年度第１学期 2004级水利水电工程专业 《河流动力学》课程试卷 注意事项：1. 考生务必将自己姓名、学号、专业名称写在指定位置； 2. 密封线和装订线内不准答题。 一、填空题：（每小空1分，共20分） １．河流动力学是研究冲积河流在以及所发生的变化和发展规律的一门科学。 ２．动床情况下，作用于河底的床面阻力一般包括和 两种。其中，只有一部分对沙波的形成（也即对推移质的运动）直接起作用，这就是所谓的。 ３．Froude数是明渠水流在某特定断面上的和 的对比，决定了水流的流态。 ４．推移质运动可以分为、 及三种。悬移质运动可以分为和 两种。
５．要研究泥沙运动规律，首先应了解泥沙的基本特性，它包括： 、 及 ，此外，还有对于细颗粒泥沙而言的 ，和对于粘性土壤而言的 。 ６．河流中运动着的泥沙，根据其运动状态的不同，可以分为 、 及 三种运动形式。 二、判断题：（每小题2分，共10分） １．河流的变化和发展是水流与河床相互作用的结果。 ( ) ２．利用筛析法所得的泥沙颗粒粒径接近于它的等容粒径。 ( ) ３．泥沙的水下摩擦系数对分散颗粒而言，一般随着粒径的减小而减小。( ) ４．泥沙颗粒在静水中下沉时，其周围水体的绕流状态与沙粒的雷诺数Re D 有关。 ( ) ５．所有的泥沙颗粒都以一定的转移概率分别经历推移质、悬移质和床沙这三种运 动形式。 ( ) 三、名词解释：（每小题5分，共25分） １．中值粒径D 50：
２．泥沙的孔隙率： ３．泥沙的沉速： ４．比表面积： ５．稳定渠道最优断面： 四、简答题：（每小题10分，共20分）１．试述在泥沙的沉降过程中，绕流的状态及其判别方式。 ２．试述推移质和悬移质之间在物理本质上的区别。
09-10年第二学期《河流动力学》复习题
09-10学年第二学期《河流动力学》复习题 1.泥沙运动在河床演变中有什么作用？ 2.泥沙粒径有那些表达形式？ 3.何为泥沙干容重？它受哪些因素的影响？泥沙干容重与粒径、埋深的关系如何？ 4.试分析粒配曲线上沙样组成的相对均匀程度？ 5.比表面积指什么？它有何重要意义？ 6.什么是双电层与结合水？双电层的厚度与液体中反离子浓度有何关系，对絮凝有何影响？ 7.何谓粘结水、粘滞水和自由水？其特性如何？ 8.泥沙沉速在层流、紊流、过渡区中的计算公式有何不同？如何判别这三种绕流状态？ 9.什么是絮凝现象？影响絮团沉速的因素有哪些？ 10.泥沙的水下休止角指什么？影响泥沙水下休止角的因素有哪些？ 11.什么是泥沙的沉速？球体沉速与等容泥沙的沉速是否相同？为什么？ 12.何谓泥沙的起动流速？何谓泥沙的起动条件？ 13.按运动状态的不同，泥沙运动的形式有哪几种，和水流强度的关系怎样？ 14.何谓止动流速？它和起动流速有何关系？何谓扬动流速？ 15.张瑞瑾关于粘结力形成的观点如何？ 16.简述单颗粒泥沙沉降时不同运动状态下的运动特定和受力特点。 17.随着水流强度的增加，沙波经历哪些发展阶段？ 18.按运动状态的不同，泥沙运动的形式有哪几种？和水流强度的关系怎样？其中推移质多以哪种运动形 式出现？ 19.推移质和悬移质有何区别？它们是如何进行交换的？ 20.何谓推移质输沙率？可以从哪些途径去进行研究，各种研究途径的基本思路如何？ 21.何谓泥沙的起动条件？怎样表示泥沙的起动条件？如何判别床面泥沙是否起动？ 22.希尔兹曲线有何特点？希尔兹数的表达式如何？ 23.何谓泥沙的止动流速与扬动流速？它们和起动流速有何关系？ 24.沙波按平面形态可分为哪些类型？ 25.试分析说明沙波的运动机理。随着水流强度的增强，沙波经历哪些发展阶段？河道中为什么会产生沙 波？ 26.何谓动床阻力？它和定床阻力有何不同？如何划分床面与河岸阻力及沙粒与沙波阻力？沙粒阻力与沙 波阻力在泥沙运动中的作用如何？ 27.何谓推移质的输沙率？可以从哪些途径去进行研究，各种研究途径的基本思路如何？ 28.爱因斯坦推移质输沙率理论有何特点？ 29.历次作业题及测试题。 30.比较以垂线平均流速为主要参变数的推移质输沙率公式的特点。 31.重力作用和紊动扩散作用在泥沙运动中的作用如何？写出重力作用引起的下沉的泥沙量和紊动扩散作 用引起的上浮的泥沙量的数学表达式。 32.紊动扩散作用的影响因素有哪些？重力作用和紊动扩散作用的对比关系对悬移质含沙量沿水深分布的
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《河流动力学》复习题 一、课件中讲述的名词 顶冲点，含沙量，粒径，中值粒径，泥沙干容重，泥沙水下休止角，体积含沙量，，沉速，絮凝现象，比表面积，悬移质，推移质，床沙，高含沙水流，异重流，泥沙起动，起动条件，起动流速，起动拖曳力，粘结力，床面层，shields数，接触质、跃移质，沙波，沙粒阻力，沙波阻力，动床阻力，泥沙起动标准，止动流速，扬动流速，推移质输沙率，推移质单宽输沙率，紊动扩散作用，床沙质，冲泻质，水流挟沙力，饱和输沙，超饱和输沙，次饱和输沙，非饱和输沙，不平衡输沙，平衡输沙，悬浮指标， 河床演变，单向变形，复归性变形，河床的自动调整作用，泥沙成型堆积体，河道节点，副流，侵蚀基点，河相关系，造床流量，平滩水位，环流强度，环流旋度，环流相对强度，水流动力轴线，河势，自然裁弯，撇弯，切滩，江心洲，耦合解、非耦合解，正态模型、变态模型，变率，相似理论基本原理，相似转换。 二、课后思考题 1、如何分析粒配曲线上沙样组成的相对均匀程度？ 2、水利工程中一般把泥沙分为哪几类？ 3、泥沙粒径有几种测量方法，各适用于哪种情况？ 4、何谓泥沙干密度？干密度主要与哪些因素有关，它们是如何影响干密度大小的？ 5、何谓泥沙水下休止角？其影响因素如何？ 6、有一卵石，d=0.1m，从水深h=10m的水面抛入水中，水的流速U=1m/s，若不考虑动水流动的影响，求卵石沉到河底的水平距离？ 7、什么是泥沙的沉速？球体沉速与等容泥沙的沉速是否相同？为什么？ 8、试比较岗恰洛夫、沙玉清、张瑞瑾的泥沙沉速公式，说明在层流、紊流、过渡区中泥沙沉速的计算公式有何不同？如何判别层流、紊流、过渡区这三种绕流状态？ 9、张瑞瑾、唐存本、窦国仁关于粘结力形成的观点如何？张瑞瑾认为粘结力和哪些因素有关？ 10、怎样表示泥沙的起动条件？实验室如何定性判别床面泥沙是否起动？ 11、简要叙述张瑞瑾起动流速公式推导思路（步骤）。 12、某河道型水库长20Km，河床坡降0.0001，当入库流量为1000m3/s时，全库区平均河宽为200m，回水末端以上平均水深为5m，库区河床为均匀沙，D50=3mm。问在上述水流条件下，回水末端以上河床的泥沙会不会向坝前推移？到达何处将停止推移？（库区水面接近