流域产沙与输沙课件

流域产沙与输沙流域产沙与输沙引言什么是泥沙？随河水运动和组成河床的松散固体颗粒，叫做泥沙。随水流运动的泥沙，又称固体径流。河流泥沙是重要的水文现象之一。河流泥沙对于河流水情及河流的变迁有着重要的影响，防洪、航运、灌溉、发电、港口码头等水利工程的建设都必须考虑河流泥沙问题。引言什么是泥沙？黄河泥沙黄河泥沙第11讲-流域产沙与输沙课件6.1河流的泥沙的来源河流泥沙主要来源于两个方面：一、流域地表侵蚀二、河床冲刷

6.1河流的泥沙的来源河流泥沙主要来源于两个方面：一、流域地表侵蚀降水形成的地面径流，侵蚀流域地表，造成水土流失，携带大量泥沙直下江河。流域地表的侵蚀程度，与气候、土壤、植被、地形地貌及人类活动等因素有关。如若流域气候多雨、土壤疏松、植物覆被差、地形坡陡以及人为影响如毁林垦地现象严重等，则流域地表的侵蚀就较严重，进入江河的泥沙量就多。一、流域地表侵蚀降水形成的地面径流，侵蚀流域地表，造成水土流（一）层状侵蚀（片蚀）（二）沟状侵蚀（沟蚀）（三）陷穴侵蚀（四）滑坡（一）层状侵蚀（片蚀）层状侵蚀（片蚀）雨滴将坡地上的土壤或其他地表物质的颗粒溅起，落下的颗粒相对疏松且在坡地的下部相对较多。层状的漫流出现后，可将这些松散的颗粒移动，坡地表面均匀地遭受剥蚀，这就是层状侵蚀，又称片蚀。层状侵蚀不易测出，但其在整个流域坡地的表面均值发生，故为流域泥沙重要来源之一。层状侵蚀（片蚀）雨滴将坡地上的土壤或其他地表物质的颗粒溅起，第11讲-流域产沙与输沙课件沟状侵蚀（沟蚀）

在坡地上，漫流经汇聚成为束状的细沟水流，若水流紊动力足够大，便可冲刷沟底或沟岸，这就是沟状侵蚀，又称沟蚀。沟状侵蚀（沟蚀）在坡地上，漫流经汇聚成为束状的细沟水流，若第11讲-流域产沙与输沙课件第11讲-流域产沙与输沙课件陷穴侵蚀土层因内部出现空洞失去支撑而下塌称为陷穴侵蚀。在中国的黄土高原，此种侵蚀非常普遍。黄土非常疏松且含有大量的可溶性碳酸盐，土体的垂直节理极为发育。雨水渗入土体中，碳酸盐即被溶解，久而久之，内部形成空洞，上部土层失去支撑，下垮形成陷穴。陷穴侵蚀土层因内部出现空洞失去支撑而下塌称为陷穴侵蚀。滑坡斜坡上的土体或岩体因种种原因在重力的作用下，沿一定的软弱结构面发生整体下滑称为滑坡。滑坡斜坡上的土体或岩体因种种原因在重力的作用下，沿一定的软弱二、河床冲刷（一）河底冲刷在河道中，水流下切，使底床加深，这就是河底冲刷。主要发生在河流的上游和中游。（二）河岸冲刷在河道中，水流左右摆动，冲蚀侧岸，其中以冲蚀岸滩最为显著，这就是河岸冲刷。多发生在河流的中下游，使河道的横断面变化。二、河床冲刷（一）河底冲刷从河槽冲刷而来的这部分泥沙，随同流域地表侵蚀而来的泥沙一道，构成河流输移泥沙的总体，除部分可能沉积到水库、湖泊或下游河道之外，大部分将远泻千里而入海。一般来说，流域地表侵蚀是泥沙的最主要的来源，而河床冲刷则相对次要。从河槽冲刷而来的这部分泥沙，随同流域地表侵蚀而来的泥沙一道，6.2泥沙的特性6.2.1泥沙的粒径和颗粒级配泥沙的形状棱角峥嵘、极不规则。中等和较粗的泥沙颗粒，经常沿着河底运动，相互碰撞和摩擦的机会较多，故多呈球形或椭圆形。因此在计算粒径时，常可近似地视为球体或椭球体。6.2泥沙的特性6.2.1泥沙的粒径和颗粒级配※泥沙颗粒的大小通常采样粒径D来表示。xe㈠球体等容粒径定义：体积与泥沙颗粒容积相等的球体直径。公式：常用单位：mm。而公式中V是指泥沙的体积（mm3）。㈡椭圆体的等容粒径定义：长、中、短轴的算术平均值或几何平均值。公式：1.单个泥沙的粒径※泥沙颗粒的大小通常采样粒径D来表示。xe㈠球体等容粒径定义河流上游一般比降大

，因此挟运的泥沙粒径较大；而下游一般比降小，挟运的泥沙粒径较小。河流上游一般比降大，因此挟运的泥沙粒径较大；而下游一般比降天然的泥沙是由大小不一、形状各异的许多颗粒组成的群体，很少是均匀的。泥沙粒配曲线反映沙样粒径的粗细及其组成的均匀性。2.泥沙颗粒级配天然的泥沙是由大小不一、形状各异的许多颗粒组成的群体，很少是泥沙颗粒级配曲线中，横坐标为泥沙颗粒直径，纵坐标为小于此种粒径的泥沙在全部泥沙中所占的百分数。右图中，有Ⅰ、Ⅱ两组沙样，试比较一下两种沙样的区别。沙样Ⅰ的组成要粗些、均匀些；沙样Ⅱ的组成要细些、不均匀些。泥沙颗粒级配曲线中，横坐标为泥沙颗粒直径，纵坐标为小于此种粒6.2.2泥沙的比重和容重1.泥沙的比重（γs）泥沙样品中各个颗粒的实有重量之和（Ws）与所有沙粒的实际体积（无孔隙的体积，V）之比，也就是无孔隙的单位体积的泥沙样品的重量，称为泥沙的比重（g/cm3）。泥沙的比重随沙粒的成分而变，变化范围不大，大致在2.60-2.70g/cm3之间。实际应用上，取其平均值2.65g/cm3。6.2.2泥沙的比重和容重1.泥沙的比重（γs）2.泥沙的容重（干容重）单位体积（包括孔隙）烘干泥沙的重量称为干容重或容重（γ0）。比重和容重有一定的关系。其关系为：e为孔隙比，沙样中孔隙的体积与沙样颗粒体积之比。e=V孔隙/(V总-

V孔隙)2.泥沙的容重（干容重）6.2.3泥沙沉降速度泥沙在静水中均匀沉降的速度称为泥沙的沉降速度，又称为水力粗度，以cm/h计。泥沙的比重大于水的比重，泥沙在静水中沉降时，除了受到重力的作用之外，还受到水流的阻力作用。当泥沙开始沉降时，所受到的重力大于所受的阻力。随着沉降的进行，泥沙的沉降速度不断增大，但其所受的阻力的大小也不断增大。至某一时刻，泥沙所受的阻力与其所受的重力大小相等，泥沙以均匀速度沉降，这一速度就是所谓的泥沙的沉降速度。6.2.3泥沙沉降速度泥沙在静水中均匀沉降的速度称为泥沙的泥沙的沉降速度的计算公式为：CD为阻力系数，其值与泥沙所在的水流状态有关。沉降速度的大小在一定的程度上可反映出泥沙的粒径，因此又称为泥沙的水力粗度。泥沙的沉降速度的计算公式为：水流有层流和紊流两种状态。(1)层流层流——在岩石空隙中渗流时，水的质点作有秩序、平行而互不混杂的流动。层流示意图水流有层流和紊流两种状态。(1)层流层流示意图(2)紊流紊流——在岩石空隙中渗流时，水的质点作无秩序、互相混杂、互相碰撞的流动。水作紊流运动时，水流所受到的阻力比层流状态大，消耗的能量较多。(2)紊流水作紊流运动时，水流所受到的阻力比层流状态若水流处于层流状态，泥沙的水力粗度公式变为：V为运动的粘滞系数（cm2/s）若水流处于紊流状态，泥沙的水力粗度公式变为：若水流处于层流状态，泥沙的水力粗度公式变为：泥沙的沉降速度是反映泥沙特性的一个十分重要的指标。组成河道的泥沙的沉降速度越大，其抗冲性就越强；随水运动的泥沙的沉降速度越大，其堆积于河床的倾向性就越大。泥沙的沉降速度是反映泥沙特性的一个十分重要的指标。组成河道的6.2.3泥沙的分类按泥沙的运动状态分类：推移质：堆积在河底或沿河底朝下游方向运动的泥沙称为推移质。推移质颗粒较大，水力粗度大于水流垂直向上的脉动分流速，故不能悬浮于水中。悬移质：悬浮于水中并随着水流运动的泥沙称为悬移质，又称悬沙。悬移质颗粒较小，沉降速度小于水流垂直向上的脉动分流速，故能悬浮于水中。6.2.3泥沙的分类按泥沙的运动状态分类：流域产沙与输沙流域产沙与输沙引言什么是泥沙？随河水运动和组成河床的松散固体颗粒，叫做泥沙。随水流运动的泥沙，又称固体径流。河流泥沙是重要的水文现象之一。河流泥沙对于河流水情及河流的变迁有着重要的影响，防洪、航运、灌溉、发电、港口码头等水利工程的建设都必须考虑河流泥沙问题。引言什么是泥沙？黄河泥沙黄河泥沙第11讲-流域产沙与输沙课件6.1河流的泥沙的来源河流泥沙主要来源于两个方面：一、流域地表侵蚀二、河床冲刷

6.1河流的泥沙的来源河流泥沙主要来源于两个方面：一、流域地表侵蚀降水形成的地面径流，侵蚀流域地表，造成水土流失，携带大量泥沙直下江河。流域地表的侵蚀程度，与气候、土壤、植被、地形地貌及人类活动等因素有关。如若流域气候多雨、土壤疏松、植物覆被差、地形坡陡以及人为影响如毁林垦地现象严重等，则流域地表的侵蚀就较严重，进入江河的泥沙量就多。一、流域地表侵蚀降水形成的地面径流，侵蚀流域地表，造成水土流（一）层状侵蚀（片蚀）（二）沟状侵蚀（沟蚀）（三）陷穴侵蚀（四）滑坡（一）层状侵蚀（片蚀）层状侵蚀（片蚀）雨滴将坡地上的土壤或其他地表物质的颗粒溅起，落下的颗粒相对疏松且在坡地的下部相对较多。层状的漫流出现后，可将这些松散的颗粒移动，坡地表面均匀地遭受剥蚀，这就是层状侵蚀，又称片蚀。层状侵蚀不易测出，但其在整个流域坡地的表面均值发生，故为流域泥沙重要来源之一。层状侵蚀（片蚀）雨滴将坡地上的土壤或其他地表物质的颗粒溅起，第11讲-流域产沙与输沙课件沟状侵蚀（沟蚀）

在坡地上，漫流经汇聚成为束状的细沟水流，若水流紊动力足够大，便可冲刷沟底或沟岸，这就是沟状侵蚀，又称沟蚀。沟状侵蚀（沟蚀）在坡地上，漫流经汇聚成为束状的细沟水流，若第11讲-流域产沙与输沙课件第11讲-流域产沙与输沙课件陷穴侵蚀土层因内部出现空洞失去支撑而下塌称为陷穴侵蚀。在中国的黄土高原，此种侵蚀非常普遍。黄土非常疏松且含有大量的可溶性碳酸盐，土体的垂直节理极为发育。雨水渗入土体中，碳酸盐即被溶解，久而久之，内部形成空洞，上部土层失去支撑，下垮形成陷穴。陷穴侵蚀土层因内部出现空洞失去支撑而下塌称为陷穴侵蚀。滑坡斜坡上的土体或岩体因种种原因在重力的作用下，沿一定的软弱结构面发生整体下滑称为滑坡。滑坡斜坡上的土体或岩体因种种原因在重力的作用下，沿一定的软弱二、河床冲刷（一）河底冲刷在河道中，水流下切，使底床加深，这就是河底冲刷。主要发生在河流的上游和中游。（二）河岸冲刷在河道中，水流左右摆动，冲蚀侧岸，其中以冲蚀岸滩最为显著，这就是河岸冲刷。多发生在河流的中下游，使河道的横断面变化。二、河床冲刷（一）河底冲刷从河槽冲刷而来的这部分泥沙，随同流域地表侵蚀而来的泥沙一道，构成河流输移泥沙的总体，除部分可能沉积到水库、湖泊或下游河道之外，大部分将远泻千里而入海。一般来说，流域地表侵蚀是泥沙的最主要的来源，而河床冲刷则相对次要。从河槽冲刷而来的这部分泥沙，随同流域地表侵蚀而来的泥沙一道，6.2泥沙的特性6.2.1泥沙的粒径和颗粒级配泥沙的形状棱角峥嵘、极不规则。中等和较粗的泥沙颗粒，经常沿着河底运动，相互碰撞和摩擦的机会较多，故多呈球形或椭圆形。因此在计算粒径时，常可近似地视为球体或椭球体。6.2泥沙的特性6.2.1泥沙的粒径和颗粒级配※泥沙颗粒的大小通常采样粒径D来表示。xe㈠球体等容粒径定义：体积与泥沙颗粒容积相等的球体直径。公式：常用单位：mm。而公式中V是指泥沙的体积（mm3）。㈡椭圆体的等容粒径定义：长、中、短轴的算术平均值或几何平均值。公式：1.单个泥沙的粒径※泥沙颗粒的大小通常采样粒径D来表示。xe㈠球体等容粒径定义河流上游一般比降大

，因此挟运的泥沙粒径较大；而下游一般比降小，挟运的泥沙粒径较小。河流上游一般比降大，因此挟运的泥沙粒径较大；而下游一般比降天然的泥沙是由大小不一、形状各异的许多颗粒组成的群体，很少是均匀的。泥沙粒配曲线反映沙样粒径的粗细及其组成的均匀性。2.泥沙颗粒级配天然的泥沙是由大小不一、形状各异的许多颗粒组成的群体，很少是泥沙颗粒级配曲线中，横坐标为泥沙颗粒直径，纵坐标为小于此种粒径的泥沙在全部泥沙中所占的百分数。右图中，有Ⅰ、Ⅱ两组沙样，试比较一下两种沙样的区别。沙样Ⅰ的组成要粗些、均匀些；沙样Ⅱ的组成要细些、不均匀些。泥沙颗粒级配曲线中，横坐标为泥沙颗粒直径，纵坐标为小于此种粒6.2.2泥沙的比重和容重1.泥沙的比重（γs）泥沙样品中各个颗粒的实有重量之和（Ws）与所有沙粒的实际体积（无孔隙的体积，V）之比，也就是无孔隙的单位体积的泥沙样品的重量，称为泥沙的比重（g/cm3）。泥沙的比重随沙粒的成分而变，变化范围不大，大致在2.60-2.70g/cm3之间。实际应用上，取其平均值2.65g/cm3。6.2.2泥沙的比重和容重1.泥沙的比重（γs）2.泥沙的容重（干容重）单位体积（包括孔隙）烘干泥沙的重量称为干容重或容重（γ0）。比重和容重有一定的关系。其关系为：e为孔隙比，沙样中孔隙的体积与沙样颗粒体积之比。e=V孔隙/(V总-

V孔隙)2.泥沙的容重（干容重）6.2.3泥沙沉降速度泥沙在静水中均匀沉降的速度称为泥沙的沉降速度，又称为水力粗度，以cm/h计。泥沙的比重大于水的比重，泥沙在静水中沉降时，除了受到重力的作用之外，还受到水流的阻力作用。当泥沙开始沉降时，所受到的重力大于所受的阻力。随着沉降的进行，泥沙的沉降速度不断增大，但其所受的阻力的大小也不断增大。至某一时刻，泥沙所受的阻力与其所受的重力大小相等，泥沙以均匀速度沉降，这一速度就是所谓的泥沙的沉降速度。6.2.3泥沙沉降速度泥沙在静水中均匀沉降的速度称为泥沙的泥沙的沉降速度的计算公式为：CD为阻力系数，其值