论文：用科氏力讨论河道冲刷现象

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1、2012年西北工业大学《物理力学》课程论文姓名林文祥论文题目用科氏力讨论河岸冲刷现象学号2012300037学院、班级教育实验学院E龙班邮箱823096380qq.com论题：用科氏力讨论河岸冲刷现象摘要本文主要用科氏力讨论河岸冲刷现象：河道的一边往往比另一边冲刷得更厉害；在力学机理上解释河岸冲刷现象；定量分析科氏力对河岸的影响；讨论了河岸冲刷现象的应用（码头的修建、防洪堤）等。关键词：科氏力河岸冲刷定量分析一、河岸冲刷1.1河岸冲刷现象在地球上的众多河流中几乎都能看到河岸冲刷现象。一般而言，地表上的河流的河岸冲刷对河流流向的右岸影响程度大，常常在河流的右

2、岸修建码头以及防洪堤。我国河流众多，尤其是长江、黄河这些大江大河，河岸冲刷使河岸岸坡受到水流冲刷，严重时威胁防洪大堤的安全，甚至直接使防洪堤决裂而造成严重后果。因此，进一步加强对河流冲刷机理的分析，探索其形成原因和规律对防洪减灾和江河的合理治理有重要意义。1.2河岸冲刷因素造成河岸冲刷的因素有很多，主要有两方面因素：岸坡土质方面和河流动力方面。现在本文从河流动力方面对河岸冲刷现象进行研究。一、物理原理——科氏力2.1.1科氏力的含义科氏力又称科里奥利力，地转偏向力。为了描述旋转体系的运动，需要在运动方程中引入一个假想的力，这就是科里奥利力。引入科里奥利力之

3、后，人们可以像处理惯性系中的运动方程一样简单地处理旋转体系中的运动方程，大大简化了旋系的处理方式。由于人类生活的地球本身就是一个巨大的旋转体系，因而科里奥利力对地球上的物体运动会有影响。当然，河流的运动也不例外。2.1.2科氏力的定量计算科里奥利力的计算公式如下:　　F=2mv'×ω　　（2.1.2）　式中F为科里奥利力；m为质点的质量；v'为相对于转动参考系质点运动速度（矢量）；ω为旋转体系的角速度（矢量）；×表示两个向量的外积符号（v'×ω：大小等于v*ω,方向满足右手螺旋定则）。2.2.1河岸冲刷的分析由于地球的自转运动，河流在流动过程中会受到科氏力

4、的影响由科氏力的计算公式（2.1.2）知道地球上的河流会受到科氏力的影响，但是影响的程度与河流所处的纬度以及河流本身的特征（流速，密度）有关。实际上，河岸只受到科氏力的一个分力，沿河岸方向垂直作用于河岸。下面通过分析做出结论。一、结论地球上的河流除赤道外，都会受到科氏力的作用而导致河道的一边往往比另一边冲刷得更厉害。并且，在北半球，河流的右岸会受到水流更严重的侵蚀，因为水流受到科氏力的作用而偏向于右岸。在南半球，河流的左岸会受到更强的侵蚀，因为科氏力对河水的作用。但在赤道上，由于河流受到的科氏力方向垂直地表，因此对河岸没有作用。越靠近赤道，同等条件下科氏力

5、对河岸的冲刷作用程度越小。二、讨论及建议河岸冲刷现象除了科氏力的作用之外，还有其他的作用因素。但是科氏力的作用影响地球上运动物体的运动方向和强度，对河流的影响在于河岸的冲刷现象。根据这个原理，我们可以采取相应措施来趋利避害，从而达到人与自然的和谐相处。码头的修建：在北半球，江河的码头一般考虑在河流走向的右岸修建，因为右岸在科氏力的作用下被流水冲刷严重，水位较高，适合停泊较大的船只。另外，河岸右侧水位较左岸深，便于航行，适合作为航道。在南半球应该考虑在河流走向的左岸修建。防洪大堤：由于科氏力的影响，河水侵蚀右岸严重，所以在修建防洪堤时应该在河流走向的右侧加固

6、防洪大堤，减小坡度，设置护堤物来确保大堤的安全。一、参考文献【1】.《自然哲学的数学原理》.牛顿.2011.5.译.【2】.《数学建模》.谭永基.2004.复旦大学.【3】.《工程制图》.孙根正.西北工业大学【4】.《大学物理学》.张三慧2008.清华大学【5】.《中文学术期刊》.科技论文格式