河流動力學作業(yè)二

1、《河流動力學河流動力學》課程報告專題二：推移質(zhì)課程報告專題二：推移質(zhì)1概述概述沿河床床面滾動、滑動或跳躍前進的泥沙稱為推移質(zhì)。推移質(zhì)主要有以下特點：運動具有間歇性，與靜止的床沙經(jīng)常發(fā)生交換，前進速度遠較水流速度小，屬于運動泥沙中的較粗部分，會引起河床表面形成起伏的沙坡。關(guān)于推移質(zhì)運動，主要分以下三個部分內(nèi)容討論：泥沙起動、沙波運動以及推移質(zhì)輸沙率。2泥沙的起動泥沙的起動在一定泥沙組成的床面上，逐漸增加水流強度，直到使床面泥沙由靜止轉(zhuǎn)入運

2、動，這種現(xiàn)象即為泥沙的起動。相應的臨界水流條件稱為泥沙的起動條件。表達起動條件的形式一般有兩種：起動流速或起動拖拽力。就起動條件而言，均勻沙和非均勻沙，散體和粘性泥沙，平底和斜坡均各具特點。由于起動標準存在不確定性，加上天然河流非均勻床沙起動的復雜性，作為河流泥沙動力學中一個最基本概念——起動條件，遠未達到圓滿解決的程度。2.1泥沙起動的物理機理泥沙起動的物理機理2.1.1作用在泥沙顆粒上的力水流作用下，床沙受到兩類作用力：一類為促使泥

3、沙起動的力如水流的推力和舉力，另一類為抗拒泥沙起動的力如泥沙的重力及存在于細顆粒之間的粘結(jié)力。此外，河水與地下水互相補給時河床內(nèi)部出現(xiàn)滲流，床面泥沙還承受滲透壓力（一般情況下滲透壓力較小，不予考慮）。水流推力是水流繞過考察顆粒時出現(xiàn)的膚面摩擦及迎流面和背流面的壓力差所構(gòu)成，水流舉力則是水流繞流所帶來的顆粒頂部流速大壓力小、底部流速小壓力大造成的，它們分別可用公式表達。粘結(jié)力可分為原狀粘土的粘結(jié)力和新淤粘性細顆粒的粘結(jié)力兩類。影響前者大小

4、的因素較多，難以用數(shù)學關(guān)系簡單表達，目前主要靠現(xiàn)場取樣測定。后者形成粘結(jié)力的原因無一致看法。一種看法認為這種粘結(jié)力源于薄膜水僅能單向傳壓的特性，屬于一種附加壓力；另一種看法認為這種粘結(jié)力主要來自范德華力。2.1.2泥沙起動的隨機性：沙粒形狀及沙粒在群體中的位置都是隨機變量，床面不同部位的瞬時起動底速或起動拖拽力也為隨機變量。2.1.3泥沙起動的判別標準實驗室廣泛采用一種定性標準，即大體相當于克雷默所謂的“弱動”定為起動標準。弱動被定義為

5、在床面這里或那里有屈指可數(shù)的細顆粒泥沙處于運動狀態(tài)（除弱動外，還定義了中動、普動兩種運動強度）。亞林提出過相應公式作為泥沙起動判別標準，也有約定一定的推移質(zhì)輸沙率作為起動臨界狀態(tài)。整理野外及室內(nèi)觀測資料時，還有其他不同的起動條件確定法。2.2均勻沙的起動條件均勻沙的起動條件沖擊河流的沙質(zhì)河床，床沙粒配范圍較窄，主題部分粒徑差異小可近似視為均勻沙。狀沙波；新月形沙波；舌狀沙波。3.2沙波的的發(fā)展過程和形成機理沙波的的發(fā)展過程和形成機理沙波

6、有其產(chǎn)生、發(fā)展、消滅的過程，整個過程與水流的強度息息相關(guān)。沙波的形成機理迄今尚無定論，全面考察涉及以下兩方面問題：一是床面出現(xiàn)初生沙波的機理；二是初生沙波進一步發(fā)展的機理。3.3床面形態(tài)的判別標準、沙波尺度及其運行速度（略床面形態(tài)的判別標準、沙波尺度及其運行速度（略）3.4沙波運動隊河流的影響沙波運動隊河流的影響沙波運動對河流的影響很直接、很深刻。首先，沙波運動是推移質(zhì)運動的主要形式?？赏ㄟ^實測水溫斷面沙波運動的有關(guān)要素來計算推移質(zhì)輸沙

7、率，以及根據(jù)沙波運動的規(guī)律推求推移質(zhì)輸沙率的計算公式。其次，沙波對糙率系數(shù)的影響是很大的。第三，它對河道演變有重要影響。4推移質(zhì)輸沙率推移質(zhì)輸沙率在一定的水流及床沙組成條件下，單位時間內(nèi)通過過水斷面的推移質(zhì)輸了，成為推移質(zhì)輸沙率，習慣用單位kgs或ts。工程實踐中常用單寬推移質(zhì)輸沙率來表征推移質(zhì)輸移強度。推移質(zhì)輸沙率既表征水流實際挾運的推移質(zhì)輸了，又反映水流挾運推移質(zhì)的能力，在床沙組成規(guī)定的補給條件下二者通常彼此相等，即處于飽和狀態(tài)。4

8、.1推移質(zhì)概述推移質(zhì)概述推移質(zhì)的極限躍移高度是個不確定的問題。推移質(zhì)通常可劃分為殺之推移質(zhì)與卵石推移質(zhì)兩種。推移質(zhì)運動的強弱與水流強度關(guān)系極大。對于一定的水流、斷面形態(tài)和床沙組成的河床說來，推移質(zhì)運動在空間上僅出現(xiàn)在斷面的一定寬度內(nèi)，即存在所謂推移質(zhì)輸移帶。輸沙率在時間上以隨機變量形式出現(xiàn)，存在一定分布規(guī)律，通常說的推移質(zhì)輸沙率指其數(shù)學期望值。推移質(zhì)問題復雜，而且迄今缺乏精確地從天然河道中亮的推移質(zhì)輸沙率的工具和方式。理論上探求推移質(zhì)輸

9、沙率的途徑大致分為五類：以流速為主要參變數(shù)考慮問題；以拖曳力為主要參變數(shù)考慮問題；從統(tǒng)計法則考慮問題以及按照沙波運動情況考慮問題。4.2均勻推移質(zhì)輸沙率公式均勻推移質(zhì)輸沙率公式4.2.1以流速為主要參變數(shù)的推移質(zhì)輸沙率公式：認為影響推移質(zhì)輸沙率強度的主要水力因素是水流流速，流速越大，推移質(zhì)輸沙率越大。有岡恰洛夫、沙莫夫等公式。這些公式中水流速度有細微變化，就會大大影響推移質(zhì)輸沙率。4.2.2以拖曳力為主要參變數(shù)的推移質(zhì)輸沙率公式：認為拖