水流作用培训课件

水流作用培训课件一、水流剥蚀作用1.判断条件水流剥蚀也就是地表泥沙被水流带走，沙粒可以呈滑动或滚动形式运动。是否发生剥蚀可根据泥沙起动条件来判断。在水流流动时，砾石顶部和底部水流流速不同，根据伯努里定律，顶部流速高压力小；底部流速低压力大。所造成的压差产生了上举力Py，方向朝上，并通过颗粒重心。2.数量关系沙砾在流水作用下，无论是滑动或滚动，沙砾粒径总是与起动流速平方成正比。而泥砂体积或重量又与其粒径三次方成正比，因此颗粒的重量与流速间有G∝的关系。这就是为什么山区河流能够搬动粗大砾石的原因。二、水流搬运作用泥沙的搬运形式可分为推移和悬移两大类。这两种形式运动的泥沙分别称为推移质及悬移质，它们各自遵循不同的规律。1.泥沙搬运方式泥沙起动以后，在水流上举力作用下可以跳离床面，与速度较高的水流相遇，被水流挟带前进。但泥沙颗粒比水重，它又会逐渐落回到床面，并对床面上的泥沙产生一定冲击作用，作用的大小取决于颗粒的跳跃高度和水流流速，如沙粒跳跃较低，由于水流临底处流速较小，泥沙自水流中取得的动量也较小，在落回床面以后就不会再继续跳动；如沙粒跳跃较高，自水流中取得的动量较大，则落于床面以后还可以重新跳起。流速继续增加，紊动进一步加强，水流中充满着大小不同的旋涡，这时泥沙颗粒自床面跃起后，有可能被旋涡带入离床面更高的流区中，随着水流以相同速度向前运动，这样的泥沙称为悬移质(图3.3)。

图3.3河流中的泥沙随水深分布示意图推移质和悬移质之间，以及它们与河床上的泥沙之间存在着不断的交换现象。各部分泥沙之间的交换作用，使含沙量(单位体积浑水中所含的沙量，以ρs表示，单位为kg/m3)在垂线上分布成为一条连续曲线。如泥沙较细紊动较强，则泥沙分布也比较均匀；如颗粒较粗紊动较弱，则更多的泥沙集中于靠近河床附近的区域。对于任何一颗推移质来说，它的运动行程不是连续的。它被水流搬运一定距离以后，便在床面静止下来，转化为床沙的一部分，然后等待合适的时机，再一次开始第二个行程。在泥沙运动强度不大时，一颗沙粒停留在床面的时间远较它在运动中的时间长得多。2.水流挟沙力在一定的水流条件下，能够挟运泥沙的数量，称为挟沙力。它的单位与含沙量ρs(kg/m3)相同，以符号ρ0表示。如果上流来的水含沙量小于该水流的挟沙力，水流就有可能从本段河床上获得更多的泥沙，造成床面的冲刷。反之就可能发生沉积。如果来水的含沙量等于这一段河床水流的挟沙力，那么来沙量可以全部通过，河床不冲不淤。这种不冲不淤的含沙量，就是当时水流条件和泥沙条件下的挟沙力。水流挟沙力应该包括推移质和悬移质的全部沙量。由于推移质运动要比悬移质运动复杂得多，当前的测验工作仅限于悬移质方面，对于推移质测验还有不少困难，并且在天然河流中，悬移质一般成了全部运动泥沙的主体，因此，对于平原冲积性河流一说，常以悬移质输沙率代替水流的全部挟沙力。三、泥沙的堆积当泥沙的来量大于水流的挟沙力时，多余的泥沙就要沉积下来。图3.4说明在什么情况下容易发生沉积。图中摩阻流速ν*＝,其中τ0为作用在床面上的水流切应力。这样就