河流动力学2008-C2推移质运动for教学讲解楼.ppt

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1、08.3.5(2周)三08.3.7(2周)五08.3.10(3周)一1第二章推移质运动本章内容简介2泥沙的运动形式泥沙的起动沙波运动冲击河流的阻力推移质输沙率2.1.12.1泥沙运动的形式xe第二章推移质运动㈠泥沙的运动形式按运动形式分类：接触质推移质跃移质层移质悬移质2.1.12.1泥沙运动的形式xe第二章推移质运动㈡运动形式随水流条件的变化情况⑴接触质：流速较大但不太大，泥沙颗粒发生运动，主要形式为滑动和滚动，始终与床面保持接触，为数不多。(图2-1)⑵跃移质：流速增大,如滚动的泥沙处在上举力突然较大之处,会突然跳跃起来,进入流速较大的水流区,挟带一定距离后

2、，在重力和向下漩涡的作用下重新回到床面，如再遇同样水流条件会重复以上过程，主要以跳跃的形式前进。这是推移质运动的主要形式。(图2-1)⑶层移质：流速达到一定限度，河床表面泥沙作剪切运动，泥沙成层的移动或滚动。(图2-1)⑷悬移质：流速超过一定数值，紊动强度加强，水流中充满了大小不同的漩涡，漩涡尺寸大于粒径，向上分速大于沉速，此时，跳跃中的泥沙会进入主流区随水流同速前进。(图2-1)2.1.12.1泥沙运动的形式xe第二章推移质运动㈢推移质和悬移质的相对性悬沙？底沙？床沙？推移质和悬移质不能绝对分开，之间存在交换。⑴从河底到水面，泥沙是连续的，中间有交错部分。泥沙

3、分布具有连续性，悬沙中较粗的颗粒与推移质中较细的颗粒交错，悬沙时而滚动，底沙也时而悬浮。⑵悬沙与底沙存在着交换。水流较弱时，悬沙→底沙水流较强时，底沙→悬沙⑶运动泥沙与静止泥沙发生交换。悬沙→底沙→床沙→底沙→悬沙2.1.12.1泥沙运动的形式ye第二章推移质运动㈣推移质和悬移质物理本质上的区别※推移质和悬移质不仅运动形式和位置不同，且存在物理本质上的区别。⑴运动规律不同。推移质：运动取决于泥沙跳离床面时的受力情况。悬移质：运动不仅取决于泥沙跳离床面时的受力情况，还受悬浮作用的影响。2.1.12.1泥沙运动的形式ye第二章推移质运动㈣推移质和悬移质物理本质上的区

4、别⑵能量来源不同。浑水能量＝水流势能＋水流紊动动能＋泥沙势能推移质：能量来源于水流势能(水流带动，将水流的势能转化为泥沙动能)悬移质：能量来源于水流紊动动能(紊动动能为水流势能转化为热能的过渡形式)2.1.12.1泥沙运动的形式2.1第二章推移质运动㈣推移质和悬移质物理本质上的区别⑶对河床的作用不同。推移质：颗粒碰撞产生剪力，向上的离散力支持底沙的重量，向下的离散力，使河床受到向下的压力，增加河床稳定性，影响河床颗粒本身。悬移质：漩涡动量产生力支持泥沙重量，同时增加容重，加大静水压力，可传递到河床孔隙间的水体，影响河床颗粒间的水体。2.22.2泥沙的起动xe第二

5、章推移质运动研究历史1753年：布朗姆斯(Brahms)提出VC与重量的1/6成正比1914年：福煦海默尔(Forchheimer)讨论了泥沙级配、分选和粗化等对VC的影响1936年：希尔兹(Shields)通过量刚分析提出Shields起动曲线1950~1960年：莱恩(Lain)将起动拖曳力的概念应用到渠道设计中之后：许多学者对均匀沙、非均匀沙、粘土等的起动进行了大量的研究。2.22.2泥沙的起动xe第二章推移质运动研究的意义航道工程设计用（如束水攻沙等）坝前泄水拉沙设计用泥沙运动规律研究的基础(如大多输沙率公式均有此参数)……2.2.1.12.2泥沙的起动

6、一、泥沙起动的判别标准xe第二章推移质运动㈠泥沙的起动条件起动条件：河床表面上的泥沙颗粒由静止状态转化为运动状态时的临界水流条件，称为泥沙起动条件。一般有三种方法或称为三种参数表示：起动流速Uc起动拖曳力(临界拖曳力)tc起动功率Wc2.2.1.22.2泥沙的起动一、泥沙起动的判别标准xe第二章推移质运动㈡泥沙起动的随机性①泥沙颗粒大小、形状、方位、排列均有随机性。②水流本身具有脉动，脉动本身就是随机的。③受其它颗粒掩盖的随机性，受力情况的随机性。④泥沙组成的非均匀性，无明显的临界粒径。2.2.1.32.2泥沙的起动一、泥沙起动的判别标准ye第二章推移质运动㈢起

7、动的判断标准缺点：定性不定量，不同的人，即使是同一人在不同的情况，判断的结果差异较大。起动的随机性→确定起动条件的困难性，目前还无一致的起动标准⑴克雷默的定性标准：他将推移质运动划分为四个阶段：①无泥沙运动：泥沙完全静止②轻微的泥沙运动：个别可数的泥沙运动③中等强度的泥沙运动：

8、刷外移的沙粒颗数2.2.