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第一章 泥沙特性;本章知识要点： 泥沙的几何特性 泥沙的组成与粒配曲线 细颗粒泥沙的物理化学特性 泥沙的重力特性 泥沙的水下休止角 泥沙的沉降速度;;;;;; 泥沙运动力学的不成熟性的原因 1、现象本身的复杂性 泥沙运动一般属于两相流的范畴，泥沙在水流作用下发生运动，又反过来影响水流，二者互相制约，互相影响，构成一些不同于一般水流的性质。 如果水流中含有小于0.01mm的颗粒，颗粒表面的物化性质起着重要作用，这是水流已不属于牛顿流体。 泥沙运动一般又属于动床水流的范畴，组成边界的就是可动的泥沙颗粒，边界在水流作用下发生变形，又反过来影响水流，形成了的第二套反馈系统。对动床水流，其糙率、水流结构、泥沙运动的强度及分布，均与床面形态息息相关，而后者又随着水流强度的变化而变化。; 2、量测中存在不少实际问题。 水流携带泥沙以后，大大增加了水流的浑浊度，使得直接观测泥沙运动比较困难。 在泥沙运动中，最重要的是靠近床面附近的一个区域，这里的流速梯度和含沙量梯度都比较大，水流的势能在此集中转化为紊动的动能，床沙和推移质之间以及推移质和悬移质之间的交换也在此进行。 由于床面层的厚度不是很大，远远不到水深的十分之一，现有的测流取沙仪器往往不能深入到这个区域。对于动床来说，当量测仪器靠近床面还会引起局部的扰动，会使该处的边界条件及水流情况发生变化。 在浑水中紊动特性的测量技术迄今为止尚未完全过关。 在天然河道中，由于水流的多变及具有三维性的特点，量测中的困难更大。; 学习特点 ①在研究中不得不对问题做出某些假定，进行一些简化，广泛使用半经验的或经验的方法。 ②同一问题得到的公式各不相同。 ③弄清物理概念，分析影响因素，注意建立条件和适用范围。 ④选定公式后进行计算时，要留意有关变量的量纲及其相互关系，不可随心所欲地取用单位。 ⑤在解决实际问题时，要从实际出发，重视和掌握第一手资料。;可供直接饮用的河流和淡水湖泊 10.17万 ;地下; 河流是河道和水流两部分相互作用下的水流泥沙运动。河道由泥土、沙砾、???石和顽石等组成，统称为泥沙。 1、河道水流的两相性：水（连续介质）和沙（非连续介质的颗粒群体）。 （1）重力、（2）惯性力、（3）阻力 2、河道水流的三维性：河道断面不规则，顺直段很短，宽深比小，尤其是弯曲河流。 3、河道水流的非恒定性：来水来沙随时间变化；河床处于不断的变化中。 4、河道水流的非均匀性： 5、不平衡输沙；;河道水流的流型：河道水流的雷诺数一般都比较大，其流型一般居于阻力平方区。 河道水流的主流与副流：主流（又称正流、元生流）是水流沿着河槽总方向的流动 。 与主流相对应的有副流（又称次生流）。如环流次生流：在比较顺直的河段中，当流量随时间变化剧烈时，常常产生微弱的环流。 分散流：河流涨水时，两岸水位低于断面中间水位，产生河底水流向两岸分散的两个环流，两岸淤积，中间冲刷。 集合流：河流退水时，产生的向河底集聚的两个微弱环流，两岸冲刷，中间淤积。 河湾水流：是河道中常见的水流现象，一种三元流动。实际是横向运动与纵向运动结合的螺旋流。;不同情况下的环流结果;河道水流的流速分布 卡曼-普兰特尔（Th.von.Darman-L.Prandtl）对数流速分布公式 对数及反三角函数流速分布 指数公式; 河流泥沙的来源与几何特性 ; 按导致土壤侵蚀的外营力种类划分;流域地表水土流失的严重程度是用侵蚀模数M来表示的，它表示流域上每平方公里地面每年冲蚀的泥沙量。黄土高原的M大于1000t/(km2.a)。相当于地面每年普遍被冲走0.6mm以上厚的土层。陕北个别地区M高达10000t/(km2.a)。我国南方流域M一般100t/(km2.a)左右。 河流中泥沙的含量随区域水土流失情况的不同差异很大。黄河干支流河道实测最大含沙量达到1500kg/m3，平均为300kg/m3。 土壤侵蚀计算（USLE)： 影响土壤侵蚀的因素：分为自然因素和人类活动。;土壤侵蚀的危害;§1－1 泥沙的几何特性 ; 分类方式：依据颗粒大小 我国水利工程界分类：;二、泥沙的几何特性;2. 泥沙的粒径表达方式;筛分粒径（筛径） 沙粒的中轴长度是比较接近等容粒径的，因此筛析法所测的粒径可近似地看成等容粒径。 两筛之间泥沙颗粒的粒径可以用两筛网孔径的算术平均值或几何平均值计算。;沉降粒径（沉径） 粉沙和粘粒，难以用筛析法确定其粒径，而必须通过测量颗粒在静水中的沉速，然后按照粒径与沉速的关系，反求出与泥沙粒径。 这样所求出的粒径实质上是与泥沙颗粒密度相同、沉速相等的球体直径。;泥沙粒径测量和计算方法 尺量法（称重法，适用于卵石以上的较大颗粒）