沉积物颗粒的性质2

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1、河流动力学基础1河流动力学基础第一章泥沙颗粒的基本性质1.风化过程与地表物质组成风化作用阶段及其产物、土壤、黄土和红壤的侵蚀特性2.泥沙颗粒的个体特性泥沙颗粒的粒径、形状、密度ρ、容重γ和比重ss3.泥沙颗粒的群体特性颗粒的粒径分布和级配曲线、粒径分布的特征值、淤积物的干容重、水下休止角、细颗粒泥沙的物理化学性质4.泥沙颗粒的沉速圆球在静止流体中的重力沉降、天然沙的沉速公式、含沙浓度对沉速的影响(群体沉速)5.含沙水体(浑水)的性质浑水的容重及含沙量、含沙水体的流型、泥沙运动形式的分类河流动力学基础2从单颗粒

2、特征到多颗粒的群体特征specificweightsizedistribution泥沙的密实程度各种大小的颗粒所占比例如何描述泥沙颗粒群体特征水下休止角床面上颗粒angleofrepose的排列方式颗粒能堆成的最陡坡度3河流动力学基础泥沙颗粒的群体特性–粒径分布(sizedistribution)–干容重(specificweight)–水下休止角(angleofrepose)–模型沙粒径尺度:需要选用一个合适的刻度方法来度量泥沙粒径自然界中泥沙颗粒粒径的变化范围极大，而且具有D=0.001mm“沙多砾少”的

3、特点。胶粒(容易破碎)D=10m极大漂石最大颗粒与最小颗粒的粒径之比可达上千万倍，颗粒重量之比更可达百亿亿亿倍以上。粒径0.004∼≤0.0040.062∼2.02∼16.0250∼16≥250(mm)0.062分类粘粒粉沙沙粒砾石卵石漂石4河流动力学基础泥沙颗粒的群体特性–粒径分布(sizedistribution)–干容重(specificweight)–水下休止角(angleofrepose)–模型沙超常个体的存在会导致不同size个体的数量分布呈偏态正态：概率峰值与均值重合几个同学非常想听一门课，但只

4、凑够了4位，于是人数大家拉来一位2.2m的“特长生”凑够五个人。他同时也把这个小班的平均身高从原来4位的1.70m2人1人1人拉高到现在5位的1.80m！(身高分布变成偏态)身高人数偏态：概率峰值1.60m1.70m1.80m与均值不重合平均身高=1.70m横坐标是线性坐标1.60m1.70m1.80m2.20m概率峰值始终在1.7m处，但均值不同。平均身高=1.80m个体之间百分之几十的差别,就造成了明显偏态。如果个体之间相差百万倍,造成的偏态可想而知。5河流动力学基础泥沙颗粒的群体特性–粒径分布(size

5、distribution)–干容重(specificweight)–水下休止角(angleofrepose)–模型沙细颗粒数量极多、而粗颗粒数量极少，在线性尺度上其粒径分布呈严重偏态宜昌河段建坝前沙卵石河道的其实，问题的关键在算术中值粒径D50=15mm于横坐标的形式分布曲线表示某特定粒偏态分布径的颗粒占多少比例0501252505001000(mm)横坐标的粒径用线性坐标表示接近正态分布宜昌河段建坝前沙卵石河道几何中值粒径D=10mm500.0010.010.11101001000(mm)横坐标的粒径用对数

6、坐标表示6河流动力学基础泥沙颗粒的群体特性–粒径分布(sizedistribution)–干容重(specificweight)–水下休止角(angleofrepose)–模型沙•线性尺度来描述粒径的分布，曲线呈严重偏态；•利用对数坐标转换，可以使其呈正态。对数尺度的概念：“φ尺度”把粒径取以2为底的对数并乘以-1，以此作为粒径的度量：φ=−log(D)ÆD=2-φmm2D(mm)1/10241/2561/321/22322561024φ=-log(D)10851-1-5-8-102这样,粒径相差几千倍的颗粒

7、，其φ尺度却是一个量级的，记录和分析时就方便准确得多。同时，在计量不同粒径的颗粒个数所占的比例时，该尺度将使概率分布曲线呈正态。7河流动力学基础泥沙颗粒的群体特性–粒径分布(sizedistribution)–干容重(specificweight)–水下休止角(angleofrepose)–模型沙各粒径组的重量百分比(偏态分布,skewed)Percentbyweight/%38mm19mmSkewedfrequency9.5mmcurve4.8mm04.89.519.038.0D/mm<4.8mmAline

8、arscale8河流动力学基础泥沙颗粒的群体特性–粒径分布(sizedistribution)–干容重(specificweight)–水下休止角(angleofrepose)–模型沙累积频率曲线(级配曲线,颗分曲线)(小于某粒径的沙重百分数)Percentfiner/%38mm10019mmCumulativefrequency9.5mmgraph4.8mm50D5004.89.519.038.0