Ch1 河道水流、泥沙特性2014021.pptVIP

第六节 泥沙分类 习题 第一章 河道水流泥沙特性思考题 ye 1、 泥沙主要有哪些特性？ 2、泥沙粒径的表示方法有哪几种？其中等容粒径如何计算？ 3、何为粒配曲线、中值粒径和平均粒径？并掌握绘制方法。 4、何为干容重？影响干容重的四个主要因素是什么？ 5、掌握容重、干容重、孔隙率之间的换算关系。 6、沉速是如何定义的？ 7、泥沙一般分哪三种沉降状态？采用什么方法判断？掌握球体层流、紊流状态的沉降公式。 8、影响天然泥沙沉速的因素有哪些？ 9、天然河道水流的基本特性？ 习题1 已知江西赣江棉津站1979年6月12日实测泥沙级配资料:(1)绘制悬移质和推移质的累积级配曲线；（2）分别确定悬移质和推移质的中值粒径，平均粒径dm,拣选系数，几何均方差。 悬移质 粒径mm 0.007 0.01 0.025 0.05 0.10 0.25 0.5 1.0 累计百分数P 24.7 31.9 48.9 63.7 90.0 95.6 99.2 100 推移质 粒径mm 0.10 0.25 0.50 1.0 2.0 5.0 10.0 20.0 累计百分数P 0.5 3.30 15.3 41.1 71.9 93.5 98.8 100 习题2 用规范公式和张瑞谨公式分别计算水温24 ℃ （相应ν＝0.01cm2/s)，粒径d分别为0.01、0.05、0.1、1.0、2.0、10.0mm的沙粒的沉降速度，取 * * * * * * * * * * * * * * * 3、絮凝与分散(DLVO理论） 泥沙颗粒越细，重力作用越弱，颗粒之间的相互作用则俞来俞重要，存在于颗粒之间的吸附水膜促使它们连接起来，同时也有排斥作用。相邻颗粒在一定条件下结合成集合体的作用为“凝聚作用”， 扩散层很薄，凝聚 作用强，反之如果 扩散层很厚，排斥 力大于吸附力，颗粒 重新分离为“分散作用”。 一、泥沙的容重与密度 第四节　泥沙的重力特性 一、泥沙的容重 泥沙矿物成分:主要是石英和长石，影响泥沙容重。 二、泥沙淤积物干容重 （1）泥沙淤积物干容重 （specific weight) 沙样烘干后（100-105℃的重量与原状沙样体积的比值。也称干密度 。由于泥沙颗粒存在孔隙，干容重一般小于个体颗粒的容重。在分析河床冲淤变化时，泥沙冲淤的重量必须通过泥沙的干容重换算为泥沙冲淤体积。 干容重变化为300～1700kg/ m3，变化范围较大。 影响干容重的主要因素有：粒径，淤积历时，埋藏的深度和环境等。 四、泥沙的孔隙率 孔隙率：泥沙中孔隙的容积占沙样总容积的百分比称为孔隙率 。 泥沙孔隙率因沙粒的大小及均匀度、沙粒的形状、沉积的情况以及沉积后受力大小及历时长短而有不同。 　对各类泥沙孔隙率： 粗沙：39％～40％， 中沙：41％ ～ 48％， 细沙：44％ ～ 49％。 影响孔隙率的因素： 1）颗粒大小；2）颗粒组成；3）颗粒形；4）泥沙沉积方式。 （1）泥沙粒径对干容重的影响； （2）干容重与淤积深度和淤积历时关系； （3）泥沙的水下休止角：静水中的泥沙由于摩擦力作用，堆积成一定角度的稳定倾斜面。 （4）干容重与淤积深度和淤积历时关系； 例题 某河段长10km，平均河宽800m，一次高含沙洪水过后的淤积物总重量为1000万t，若淤积泥沙的平均粒径为0.1mm，求该河段平均淤积厚度。 =1200kg/m3 1)、沉速概念： 　单颗粒泥沙在无边界影响的静止的清水中匀速下沉的速度。符号：ω，又称为 水力粗度。 2)、沙粒雷诺数概念 Red= 　　　　 (沙粒惯性力与水流粘滞力的对比) 一、泥沙沉降的不同形式 第五节　泥沙的沉速（水力粗度）(settling velocity) 实测资料表明，泥沙沉降的运动状态与颗粒雷诺数有关。 层流（滞性）状态下降 Red0.5, 垂线下沉，颗粒不发生摆动、转动、滚动，周围水体不发生紊乱现象 过渡状态下降 紊流状态下降 Red1000, 左摇右摆下沉，颗粒本身也转动，周围水体也紊动。 泥沙沉降的力学分析 泥沙沉降状态主要与什么参数有关？ 有效重力是重力与浮力的差 1、绕流阻力计算 xe 绕流阻力系数 采用对称绕流阻力公式：球体沉降为对称绕流，其阻力F与 2成正比： 二、球体的沉速 二、球体的沉速 CD与Red关系 曲线 ① 层流时：CD与Red为直线关系，斯托克斯(stokes)导出： ②紊流时：CD与Red为无关，基本为一常数，CD≈co