河流动力学复习资料

河流动力学-复习资料第一章泥沙特性1、等容粒径：体积与泥沙颗粒相等的球体的直径。设某一颗泥沙体积为V，则等容粒径泥沙粒径可用长轴a，中轴b，短轴c的算术平均值表达假设成椭球体，用几何平均值表达2、粒配曲线的作法：(图1-1p6)①通过颗粒分析（包括筛分和水析），求出沙样中多种粒径泥沙的重量②算出不不小于多种粒径的泥沙总重量③在半对数坐标纸上，将泥沙粒径D绘于横坐标（对数分格）上，不不小于该粒径的泥沙在所有沙样中所占重量的百分数p绘于纵坐标（一般分格）上，绘出的D~p关系曲线即为所求的粒配曲线。3、粒配曲线特点曲线坡度越陡，表达沙样内颗粒构成越均匀，反之，不均匀。4、粒配曲线特性值1）中值粒径：是常用的特性值，它表达不小于和不不小于该种粒径的泥沙重量各占沙样总重量的50%，即粒配曲线的纵坐标上找出p=50%，其对应的横坐标即为2）平均粒径：是沙样内各泥沙粒径组的加权平均值。即粒配曲线的纵坐标（p）按其变化状况提成若干组，并在横坐标（D）上定出各组泥沙对应的上、下限粒径以及各组泥沙在整个沙样中所占重量百分数，然后求出各组泥沙的平均粒径n—为划分组数；，其中—沙样粒径分派的均方差，当为零时，沙样均匀，，一般沙样不均匀，总是不小于零，因此，一般3）分选系数（非均匀系数），若=1，则沙样非常均匀，越>1，则越不均匀。5、影响泥沙的孔隙率的原因①沙粒的大小②均匀度③沙粒的形状④沉积的状况⑤沉积后受力大小⑥历时长短泥沙越细，孔隙率越大；泥沙越均匀，孔隙率越大；越靠近球体，孔隙率越大。6、颗粒比表面积：颗粒表面积与其体积之比，对于球体，其表面积颗粒比表面积间接地反应了颗粒受到的物理化学作用于重力作用的相对大小。细颗粒沙粒的比表面积很大，因此，细颗粒表面的物理化学作用明显尤其突出，从而对泥沙运动产生重要的影响。7、吸附层（固定层）：表面带负电荷的细颗粒泥沙在具有电解质的水中，由于静电引力作用，吸引水中反号电荷（带正电荷）的离子，这种被牢固吸附在紧邻颗粒表面周围的反离子层。扩散层：吸附层的离子电荷局限性以平衡颗粒表面的所有电荷，因此在吸附层外尚有一层与颗粒表面电荷异号的反离子层。双电层：颗粒表面离子层及其周围的反离子层（吸附层及扩散层）构成颗粒的双电层，双电层外属中性水。粘结水：在泥沙颗粒表面负电荷的作用下，靠近颗粒表面，在吸附层范围内的水分子便失去了自由活动的能力而整洁的、紧密地排列起来粘滞水：围绕在粘结水外面，在扩散层范围内的水分子因距颗粒表面较远，受到的引力较小，水分子的排列比较疏松，仅有轻微的定向。粘结水和粘滞水统称为束缚水。束缚水外的水分子几乎不再受静力引力作用，在重力作用下能自由流动，称为自由水。8、泥沙的干容重（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℃9、干容重的影响原因？①泥沙粒径：粒径较粗的泥沙干容重大，变化范围小；反之，粒径较细的泥沙干容重小，变化范围大。②泥沙淤积厚度影响：泥沙的淤积深度越深，琪干容重越大，变化范围越小；反之，淤积深度越浅，其干容重越小，且变化幅度越大。③淤积历时的影响：干容重随淤积历时的增长而趋向于一种稳定值，较粗颗粒淤积历时不长，其干容重就趋向稳定，且初始干容重与最终干容重比较靠近；而细颗粒泥沙趋向稳定所需的时间要长的多，初始干容重与最终干容重相差甚远。10、泥沙沉速:泥沙沉速反应着泥沙在与水流互相作用时对机械运动的抗拒能力。沉速越大，则沉淀的倾向越强。因此，沉速是泥沙的重要特性之一。11、影响沉速的原因①泥沙的形状，越靠近球体，沉降越大，形状越扁平，越小，阻力系数越大，沉速越小。②水质对沉速的影响，反应在絮凝，所有影响絮凝的原因均影响沉降。水质对沉降的影响重要是对D<0.03mm的细颗粒泥沙而言的。在小含盐度的范围内，絮团的平均沉降因含盐度的增长而迅速增大；当含盐度超过某一数值后，含盐度的深入增长，对平均沉降的影响不大。含沙量越大，曲线转折处对应的含盐度越小。由（图1-8书p19含盐度）可见，在含盐度超过10‰后，不一样状况的絮凝沉速相差不大，一般在0.4~0.5mm/s左右。③含沙量对沉速的影响因浑水容重加大而引起的沙粒有效重力减小也有重要影响。这些将使得泥沙沉速减小。细颗粒泥沙形成絮团，沉速随含沙量增大而逐渐增大，直到15kg/m3左右为最大；含沙量超过15kg/m3后，沉速随含沙量增大而减小。第二章推移质运动1、泥沙在水流中的运动形式可分为哪两类？定义各是是什么？推移质（接触质、跃移质、层移质）和悬移质。接触质：滑动或滚动的泥沙，在运动中一直保持与床面接触。跃移质：在床面附近以跳跃形式前进的泥沙。床面层：在流速较低时，同一种河床构成，其接触质或跃移质的运动范围，仅限于河床表层以上大概1~3倍泥沙粒径的区域。层移质：河床表层如下的泥沙，在水流拖曳力的作用下，将成层移动或滚动，运动速度由上而下逐次递减。推移质实质上是指在河底附近，以滚动、滑动、跳跃或层移形式前进，其速度远不不小于水流速度的泥沙。悬移质则是悬浮在水中运动，速度与水流速度基本相似的泥沙。2、泥沙起动：河床上静止的泥沙颗粒，伴随水流条件的增强，到一定条件时开始运动的现象。3、泥沙起动条件？床面泥沙由静止状态转变为运动状态的临界水流条件。泥沙的起动条件可以用流速、拖曳力、功率来表达。用水流垂线平均流速来表达的，叫起动流速；用拖曳力表达的，叫拖曳力（起动切应力或起动剪切力）；用水流功率表达的叫起动功率。4、起动拖曳力：指泥沙处在起动状态的床面剪切力。其值等于泥沙起动时，单位面积床面上水柱重量在水流方向的分力，即：为水的容重；J为水面比降；为水的密度；为摩阻流速。5、希尔兹曲线特点：①曲线为马鞍形，在沙粒雷诺数附近，亦即近壁层流层厚度与床沙粒径靠近时，泥沙最轻易起动。②床面处在光滑区时，泥沙受近壁层流层的隐蔽作用，需要更大的拖曳力才能使之运动。在时后来，曲线成为一条45°的斜线。③当，近壁层流层不起隐蔽作用，伴随粒径加大，泥沙重量增大，加强颗粒稳定性，拖曳力也对应加大。6、沙波运动：当推移质运动到达一定的规模时，河床表面便会形成波状7、沙波从平面形态分的四种类型：①带状（顺直）沙波②继续蛇曲（弯曲）状沙波③新月形沙波④舌状沙波。8、沙波表面附近的水流流速是沿程变化的，波峰处流速最大，波谷处流速最大，波谷处流速最小。9、沙波运动的两个重要现象：一是沙波对床沙的分选作用，二是较粗泥沙运动的间接性。越细的泥沙越向上，形成上细下粗的分层淤积，这就是沙波运动对泥沙的分选作用。10、床面阻力包括沙粒阻力和沙波阻力。其中，沙粒阻力系床面沙粒的摩阻而引起，也称表面阻力。沙波阻力属形状阻力，沙粒阻力和沙波阻力就是一般所说的动床阻力。11、河床阻力有床面阻力和河岸阻力两部分构成。求床面剪切力和河岸剪切力有两种措施：一是爱因斯坦的水力半径分割法；另一种是能坡分割法。12、推移质输沙率：在一定的水流及床沙构成条件下，河道处在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；一般状况下推移质输沙率以通过单位宽度的数量表达，称为单宽推移质输沙率。13、推移质输沙率的研究途径大体分为五类：①以流速为重要参变数②以拖曳力为重要参数③根据能量平衡观点④从记录法考虑⑤沙波运动规律14、建立以垂线平均流速为重要参变数的公式的基本思绪是：认为影响推移质输沙强度的重要水力原因是流速，流速愈大，则推移质输沙率愈大。15、以拖曳力为重要参数的公式，其基本认识是拖曳力与起动拖曳力的差值愈大，推移质数量率也愈大。16、泥沙的沉积率：单位时间单位面积的床面上沉落的泥沙的质量；泥沙的冲刷率：单位时间上从单位面积的床面上冲起的泥沙量。第三章悬移质运动1、泥沙按照其运动形式的不一样，可分为推移质和悬移质；而按照其相对与床沙构成的粗细及来源的不一样，运动泥沙又可分为床沙质和冲泻质。2、床沙质：悬移质中较粗的一部分以及绝大部分推移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；床沙质与河床的冲淤变化有亲密的联络，因此又称“造床质”。3、冲泻质：悬移质中较细的一大部分以及推移质中的极小部分是床沙中很少或几乎不存在的，它们来源于上游的流域冲蚀，是被水流长途携带输送到本河段的。冲泻质泥沙与床沙几乎不发生互换，同河床演变关系不亲密，因而也有把冲泻质称为“非造床质”的。4、“床沙质与冲泻质”以及“推移质与悬移质”是对运动中两套不一样的命名，不可将它们混淆。床沙质与冲泻质中，都可以同步包具有推移质与悬移质；反之，在推移质与悬移质中也可以同步包具有床沙质与冲泻质。5、单位体积浑水中所含泥沙的数量成为含沙量或含沙浓度，工程中常用S表达，其含义为体积比含沙量：重量比含沙量：6、（填空题）首先，紊动扩散作用是泥沙上浮；另首先，重力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。两者相比，当重力作用占优势，则悬移质向床面下沉的倾向超过向水面上浮的倾向，水流含沙量将逐渐增长，河床随之冲刷。当两者作用相称则含沙量将维持不变，河床不冲不淤。7、（简答）二元恒定均匀流中，平衡状况下含沙量沿垂线分布的基本微分方程式的求解所需的假定：只有当含沙量不大时成立，并①认为是一种常值，泥沙扩散系数沿垂线而变；②泥沙扩散系数与动量互换系数相称也可看做；③挟沙水流的流速分布遵照对数分布规律，并取8、（重要简答题），指数z是一无因次数，又称为“悬浮指标”，试用其物理意义阐明其数值大小对含沙量沿垂线分布的影响：指数z决定了悬移质含沙量沿水深分布的均匀程度。它反应了重力作用与紊动扩散作用的互相对比关系，其中重力作用通过来体现，紊动作用通过来体现。Z越大，则重力作用相对越强。在相对平衡状况下，含沙量垂线分布越不均匀；反之，z越小，紊动作用相对越强，在相对平衡状态下，含沙量垂线分布就越均匀。9、扩散理论的合用条件：泥沙颗粒较细、含沙浓度不大时，扩散理论所得的成果比较符合实际。一般的冲积平原河流正是属于这种挟沙状况，因而扩散理论在实际中得到了广泛的应用。10、悬移质输沙率是指一定的水流与河床构成条件下，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。11、常把悬移质单宽输沙率用平均含沙量表达，,是一定水流与泥沙条件下，河流处在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，其单位为kg/m³或N/m³。，=单宽输沙率，q=单宽流量推广到断面平均状况：，=断面输沙率，Q=断面流量12、为何在计算推移质、悬移质输沙率时水力半径只取，摩阻流速只取？，和分别是同沙粒阻力对应的那一部分摩阻流速与水力半径。这是由于床面存在沙波时，河床阻力分为沙粒阻力和沙波阻力两部分。前者是水流作用于沙粒并在其周围绕过时受到的表面阻力，与此对应的传递到床面的那一部分水流势能所产生的紊动漩涡直接发源于床面沙粒附近，对推移质的搬运自然起着直接的作用；又由于该处靠近河底，含沙量梯度较大，这种紊动对泥沙的悬浮也有明显的影响。至于后者，它是水流绕过沙波而受到的形状阻力，水流因沙波而导致的紊动漩涡重要产生在沙波顶峰下游的分离面上。该处距床面泥沙尚有一段距离，这样的紊动漩涡对推移质的作用就不如前者那么直接；又由于该处距床面已经有一段距离，含沙量梯度大大减缓，这种紊动对悬移质运动也不起决定性的作用。13、临界含沙量系数K及指数m随而变，他们按照悬移质具有制紊作用的观点对该式的建立进行了论述。所谓制紊作用：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。14、不冲不淤临界含沙量：的影响原因有哪些？答：U—断面平均流速；R—水力半径，在宽浅河道中可以平均水深h替代，—床沙质沉速；（g—为重力加速度；）为一无因次数，它是无因次数与之比。其中是水流弗劳德数，可代表水流紊动强度；代表相对的重力作用。因此代表了紊动作用与重力作用的对比关系。15、恒定非均匀流中平均含沙量的沿程变化规律：S为计算断面含沙量；x为计算断面至进口处的距离；为进口断面含沙量；分别为进口断面与计算断面的水流挟沙力，现为非均匀流，故两者不一样。物理意义：进口断面泥沙费饱和量经距离x后的残存量；是水流沿程变化引起的该河段挟沙力变化对出口含沙量的影响。16、总输沙率：在一定水流与河床构成条件下，单位时间内可以通过河段下泄的沙量；习惯上将总输沙率称为水流输沙能力或水流挟沙能力，有时也成为水流挟沙力。推移质输沙率与悬移质中床沙质输沙率之和叫做床沙质总输沙率；把推移质输沙率与所有悬移质包括冲泻质在内的输沙率之和叫做全沙总输沙率。第四章异重流1、异重流：指两种或以上密度相差不大、可以相混的流体，在条件合适时因密度差异而产生相对运动。2、就异重流的位置而言，分三类：一种是较重的流体在较轻的流体下面运动，称为下异重流（浑水异重流和盐水异重流）；另一种是较轻的流体在较重的流体上面运动，称为上异重流（温差异重流）；再一种是在较重与较轻的流体间存在第三种流体的运动，称为中异重流（天空中云层的运动）3、产生浑水异重流的主线原因？清浑水密度的差异。4、异重流的特性①与一般水流相比，浑水异重流的一种最重要的特性是重力作用明显减小。由此可见，异重流浑水与清水的密度差一般都非常小，就惯性作用而言，密度可以当作没有变化；但另首先，较重的浑水在清水下面运动时，下面的浑水被清水所包围并受到清水浮力的作用，密度差既然很小，浮力作用就显得尤其大，以致浑水受到的有效重力将明显减少。②由于重力作用明显减弱，惯性力的作用便相对显得十分突出。③由于重力作用的减弱，使得阻力作用相对地也显得十分突出。5、异重流的运动特点①明显减小的重力作用于相对突出的惯性力作用，是一种流可以轻易的爬高并超越障碍物，这在一般水流中是很少见的。②由于阻力作用的相对突出，异重流要维持长距离的运动，必须要有较大的能坡，或者清浑水交界面在沿水流方向必须有足够的坡度。6、形成河渠异重流的主线原因？主线原因在于两种水体有密度差。盲肠河段内的水体基本上处在静止状态，通过沉淀，含沙很少，其密度靠近清水。此时，若与之相连的河水具有一定的含沙量，则由于两部分水体在密度上的差异，在交界面上将形成压力差。口门处含沙量越大，水越深，越靠近底部，压力差就越大，外部含沙量高的河水就也许沿底部潜入盲肠河段内，形成异重流。由于异重流流速较小，挟沙能力下降，泥沙便逐渐淤积，较粗的泥沙首先沉淀。较细的泥沙浆沿程淤积在盲肠河段内部。通过淤积而逐渐变清的潜流抵达闸门后，转而上升，由水量平衡的规定，上升水流到水面成为面流，以相反方向流向口门。如此循环往复不已的输沙导致了盲肠河段的严重淤积。7、可采用哪些措施来防止或减少挖入式河港与盲肠式引航道的淤积？①选址要避开凸岸，避开洪水时大范围的回流区及缓流区，尽量放在具有稳定深槽的一侧。②为减少淤积，港池口门出口方向一般指向下游，并减小口门轴线与主流交角的大小，减少回流淤积。③应尽量缩小口门宽度。必要时，采用窄口门，口门以内再采用合适扩大宽度的平面布置方式。④防止不必要地加大口门水深。8、采用哪些工程措施可以防止或减少异重流与回流的淤积？①长期故意识地维持这样的小股外泄水流将明显减少异重流的淤积②设轻型聚氯乙烯帷帘，平时帘顶置于水面，过船时将防淤帘减少。③设水力门帘的设想：在盲肠河段的口门，底部敷设水管，从水管顶部一系列开口处喷出高压水柱以阻挡异重流并减弱回流，从而减少淤积。④合理安排疏浚时间和次序，疏浚时间一般选在退水期，次序：先口门内后口门。第五章河床演变1.河床变形从演变体现形式上可分为纵向变形和横向变形（1）纵向变形是指河道沿流程所发生的变形，即河床纵剖面的冲淤变化（2）横向变形也称平面变形，即河床沿着与水流垂直的水平方向发生变形2.河床变形从河道演变的发展过程来说，可分为单向变形和复归性变形（1）单向变形是指河道在相称长的时期内只是单一地朝某一方向发展的演变现象。在这个期间内，河道只为冲刷发展，或只为淤积发展。严格的单向变形是不存在的。（2）复归性变形是指河道周期性往复发展的演变现象。3.河床演变的基本原理河床演变的主线原因可以归结为输沙的不平衡。当上游来沙量不小于本河段水流输沙能力时，本河段将发生淤积，河床升高。反之，当上游来沙量不不小于本河段的输沙能力时，本河段将产生冲刷。纵向输沙不平衡将引起河床纵向变形，横向输沙不平衡将引起河床横向变形，局部输沙不平衡将引起河床局部变形。平衡状态只是临时的，相对的。所谓输沙平衡只是对较长时间内的平均状况而言，或者只是对较长河段内的平均状况而言，因而只具有相对的意义。4.制约和影响河道演变的重要原因：（1）河段的来水量及其变化过程（2）河段的来沙量，来沙构成及其变化过程（3）河段的河谷比降（4）河段的河床形态及地质状况5.平原河流中根据其形态和演变特性可分为：弯曲河道，分汊河道，顺直（微弯）河道，游荡河道，四种重要类型6.弯道的水流特性：表层水流流向凹岸，而底层水流则由凹岸流向凸岸，形成一封闭的环状水流，这种环状水流与纵向水流结合形成螺旋流。7.水面横比降：凹岸方向的水面增高，凸岸方向的水面减少，形成水面横比降横比降为离心加速度与重力加速度的比值。8.弯道环流：横比降一般在弯道顶点附近达最大值，向上下游两方向逐渐减小。9.弯道水流动力轴线水流动力轴线为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。它反应了水流最大动量所在位置，对河床演变有重大影响。重要特点：它在弯道进口段或者在弯道上游的过渡段，常偏靠凸岸，进入弯道后来，即逐渐向凹岸转移，至弯顶稍上部位才偏靠凹岸，主流开始迫近凹岸的位置叫做“顶冲点”。主流线“低水傍岸”，“高水居中”；顶冲点“低水上提”，“高水下挫”10．弯道横向流速分布：弯道表层水流的横向流速指向凹岸，底层水流的指向凸岸。11.弯曲河段的演变规律凹岸崩退和凸岸淤长河湾发展和河线蠕动裁弯取直和河湾消长12.裁弯后的河床演变过程重要有：新河发展老河淤废上游河段的变化：裁弯后引起上游水位降落，比降加大，从而使河段有所冲深下游河段的变化：裁弯后将引起下游河段的水流动力轴线发生变化撇弯切滩：当河湾因土质不均匀，发展受到限制时，会形成曲率较大的锐弯，在合适条件下，主流线有凹岸改趋凸岸，凹岸产生回流，泥沙在凹岸落淤，这种现象称为撇弯。切滩是指在弯曲河段，水流由边滩漫过，冲刷滩上微弱部位，使滩体一部分与边滩脱离成新滩的现象。撇弯的同步必然发生切滩，而切滩时未必发生撇弯。13.河有关系冲击平原河流在挟沙水流与河床长期互相作用下，通过河流的自动调整作用，也许形成与所在河段详细条件相适应的某种均衡形态。在这种均衡形态的有关要素之间，以及它们和体现来水来沙条件及河床地质条件的特性物理量之间，常存在某种函数关系。这种关系称为河流的河有关系或均衡关系。14.造床流量造床流量是指其造床作用与数年流量过程的综合造床作用相称，对塑造河床形态起着控制作用的某一种流量。确定造床流量的措施：平滩流量法（平滩水位法）其中平河漫滩水位的流量为第一造床流量，平边滩水位的流量为第二造床流量。计算法：将某断面历年观测到的所有流量提成若干级，求出每级流量的平均值Q确定各级流量出现的频率P绘制该河段的流量~比降关系曲线，求出各级流量对应的比降J计算出各级流量的绘制Q~关系曲线从图中查出地的最大值，对应于此最大值的流量Q即为所求之造床流量对应于最大峰值的流量约相称于数年平均最大洪水流量，其保证率为1%~6%，水位约与河漫滩高程齐平，一般称此流量为第一造床流量。对应于次大峰值的流量略不小于数年平均流量，其保证率为24%~25%，水位约与边滩高程相称，一般称此流量为第二造床流量。第六章潮汐河口的水流泥沙特点及河床演变1、潮汐河口的分段（1）、潮汐河口段是河流注入到海洋的过渡区域。（2）、河口口门一般是指河口段数年平均中潮位纵坡降线与平均海平面交点所在位置。（3）、时尚界是指当潮波推进抵达某一地点时，涨时尚速和径流下泄流速相抵消，潮水便停止倒灌，此处称为时尚界；潮区界是指时尚界以上潮波仍继续上溯，但由于受河水阻滞，时尚波波高急剧减小，直至潮差等于零，此处称为潮区界。（4）、自口门到潮区界之间的河段称为感潮河段。2、潮汐河口的分类（1）、按河口的形态特性分类：三角港河口、三角洲河口；（2）、按河口区的动力和来沙特性分类：强潮海相河口、强潮陆相河口、湖源海相河口、陆海双相河口；（3）、按潮汐强弱分类：习惯上常称潮差不小于4m的为强潮河口，2~4m的为中潮河口，不不小于2m为弱潮河口3、潮波变形重要表目前：潮差的变化、涨落潮历时不对称、时尚速和潮位过程曲线出现相位差。4、盐淡水混合类型：高度成层型（盐水楔型）、弱混合型、强混合型5、盐淡水混合对河口区水流和泥沙运动的影响滞留点：在没有密度梯度的河口上段，在涨潮和落潮期间内，从表层究竟部，水流都是净的下泄流。河口下段受密度梯度的影响，径流重要从表层排走，底部水流涨潮的总水量不小于落潮，产生了净的上溯流。因此在一种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，沿程必有一种净泄量为零的地点，即滞留点。滞留点随径流与时尚对比关系的变化而变化。6、滞留点位置的求得措施（书P147/图6-14图6-15重要）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，每个等分以一种测点替代。在各测点都进行全时尚速测量，绘出各测点的流速过程线，分别求出涨、落时尚流速曲线与时间坐标轴所包围的面积Af和Ae，如下图所示（图6-14图6-15），再按下式计算参量φ：7、泥沙絮凝、絮散和团聚（1）、絮散：从外海进入河口区的泥沙一般已经发生絮凝。但当这些絮凝体经水流的紊动扩散作用而抵达淡水区后，也许发生“絮散”现象，即由絮凝体分散成为较细颗粒的泥沙。（2）、团聚：细颗粒泥沙通过海洋生物的脏腑时，颗粒表面便吸附了脏腑分泌的粘液。于是细颗粒泥沙便互相粘结在一起，形成较大团粒，这就是团聚作用。8、泥沙运动的滞后现象与沉降时差和冲刷时差有关（1）、由于泥沙从水体中沉降落到河底需要一种过程，泥沙并不就在这个断面上沉降下来，而是向前运动一段距离才能落到河底，这段时差即沉降时差。（2）、当水流再次上升到止动流速时，泥沙仍停留床面不动，直到流速继续上升到超过启动流速时，泥沙才会进入运动状态，这段时差即冲刷时差。第七章河床变形计算1、河床变形是通过两个方面进行的首先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纵向的冲淤变化；另首先是通过该河段河岸抗冲击力和水流冲刷力之间的对比关系使河流产生横向变形。比表面积颗粒表面积与其体积之比。颗粒比表面积间接地反应了颗粒受到的物理化学作用与重力作用双电层颗粒表面离子层及其周围的反粒子层构成颗粒的双电层干容重如取未经扰动的原样沙洋，量出它的体积，然后在烘箱内经100-105°C的温度烘干后，其重量(或质量）与原样沙洋整个体积之比，称为泥沙的干容重（干密度）影响干容重（干密度）的原因①泥沙粒径：泥沙粒径愈小，颗粒间孔隙率愈大，干容重就愈小②泥沙淤积厚度：泥沙的淤积厚度愈深，其干容重愈大，变化范围愈小；反之，淤积深度愈浅，其干容重愈小。且变化幅度愈大③淤积历时：干容重随淤积历时的增长而趋向于一种稳定值，较粗颗粒如卵石、砾石及沙粒等（D>0.1mm），淤积历时不长，其干容重就趋向一种稳定值，且初始干容重与最终干容重比较靠近泥沙运动现象泥沙在水流中的运动形式分为推移质和悬移质两大类型。其中推移质又分为接触质、跃移质和层移质三种。在床面附近以跳跃形式前进的泥沙，叫做跃移质悬移质则是悬浮在水中运动，速度与水流速度基本相似的泥沙推移质实质上是指在河底附近，以滚动、滑动、跳跃或层移形式前进，其速度远不不小于水流速度的泥沙。泥沙的起动河床上静止的泥沙颗粒，伴随水流条件的增强，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变为运动状态的临界水流条件，就是所谓的泥沙的起动条件。泥沙的起动条件可以用流速，拖曳力或功率来表达起动拖曳力所谓起动拖曳力，是指泥沙处在起动状态的床面剪切力。其值等于泥沙起动时，单位面积床面上水柱重量在水流方向的分力，即：希尔兹曲线曲线特点：①曲线为马鞍形②床面处在光滑区时，泥沙受近壁层流的隐蔽作用，需要更大的拖曳力才能使之运动。③当，即时，近壁层流层不起隐蔽作用，伴随粒径的加大，泥沙重量亦增大，加强了泥沙颗粒的稳定性，使起动拖曳力亦对应加大。9.扬动流速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。沙波运动当推移质运动到达一定的规模时，河床表面便会形成波状起伏并向下有移动，这种泥沙颗粒在床面的集体运动，称为沙波运动。沙波大体可以分为四种类型：①带状（顺直）沙波②断续蛇曲（弯曲）状沙波③新月形沙波④舌状沙波沙波运动的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床面阻力、河床阻力床面阻力包括沙粒阻力和沙波阻力河床阻力由床面阻力和河岸阻力两个部分构成13.输沙率一定的水流及床沙构成条件下，河道处在不充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，以表达。影响推移质输沙率的原因：①重要水利原因是流速，流速愈大，则推移质输沙率愈大②拖曳力与起动拖曳力的差值愈大，推移质输沙率也愈大③当拖曳力不变而出现沙波时，实测资料表明推移质输沙率会减少沉积率、冲刷率沉积率：单位时间内单位面积的床面上沉落的泥沙质量冲刷率：单位时间内单位面积的床面上冲起的泥沙质量床沙质、冲泻质床沙质：悬移质中较粗的一部分以及绝大部分托一直是从床沙中被带起进入运动的泥沙，因此成为床沙质，又称为造床质冲泻质：悬移质中较细的一大部分以及推移质中的极小部分是床沙中很少或者几乎不存在的，它们来源于上游的流域冲蚀，是被水流长途携带输送到本河段的，因此称为冲泻质含沙量单位体积浑水中所含泥沙的数量称为含沙量或含沙浓度体积比含沙量重量比含沙量泥沙扩散假定为是一种常量②泥沙扩散系数与动量互换系数相称悬浮指标指数z是一无因次数，又称为‘悬浮指标’。它反应了重力作用与紊动扩散作用的互相对比关系，其中重力作用通过来体现，紊动作用通过来体现，z越大，则重力作用相对越强，紊动作用难以把泥沙扩散到水体表面，悬移质将汇集在离床面不远处，于是在相对平衡状况下，含沙量垂线分布就与不均匀。反之，z越小，紊动作用相对越强，在相对平衡状态下，含沙量垂线分布就越均匀。当z≧4时，以悬浮形式运动的泥沙已为数很少。悬移质输沙率悬移质输沙率是指一定的水流与河床构成条件下，水流在单位时间内所能携带并通过河段下泻的悬移质中床沙质泥沙的数量。携沙力在一定水流泥沙条件下，河流处在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，用表达，其单位为摩阻流速U*和R’b分别是同沙粒阻力对应的那一部分摩阻对应的那一部分摩阻流速与水力半径。这是由于床面存在沙波时，河床阻力分为沙粒阻力与沙波阻力两部分。前者是水流作用于沙粒并在其周围绕过是受到的表面阻力，于此对应的传递到床面的那一部分水流势能所产生的紊动漩涡直接发源于床面沙粒附近，对推移质的搬运自然起着直接的作用；又由于该处靠近河底。含沙量梯度较大，这种紊动对泥沙的悬浮也有明显的影响。至于后者，它是水流绕过沙波而受到形状阻力，水流因沙波而导致的紊动漩涡重要产生在沙波峰顶下游的分离面上。该处距床面泥沙尚有一段距离，这样的紊动漩涡对推移质的作用就不如前者那么直接；又由于该处距床面已经有一段距离，含沙量梯度大大减缓，这种紊动对悬移质运动也不起决定性的作用。总之，在存在沙波时，沙粒阻力对推移质及悬移质的输送起着重要的作用，这就是爱因斯坦体系输沙率公式中，摩阻流速要采用U’*的道理23.制紊作用所谓制紊作用，是指悬移质的穿在将使水流的紊动减弱，水流的阻力损失减小平均含沙量S由上式可求出距进口x处，计算断面的平均含沙量S。输沙率在一定水流与河床构成条件下，单位时间内可以通过河段下泻的沙量称为总输沙率；它是河床处在不冲不淤平衡状态，水流可以输送的包括悬移质和推移质在内的所有能量。为区别起见，把推移质输沙率与悬移质中床沙质输沙率之和叫做床沙质中输沙率；把推移质输沙率与所有悬移质包括冲泻质在内的输沙率之和叫做全沙总输沙率异重流异重流是指两种或两种以上密度相差不大，可以相混的流体，在条件合适时因密