《泥沙的推移运动》PPT课件

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1、§4泥沙的推移运动河流动力学概论1第4章推移质运动本章主要内容21泥沙的起动；泥沙起动条件、临界状态的判断、泥沙起动临界条件起动流速、起动拖曳力计算方法及公式2沙波运动；沙波概念、断面形状及要素，沙波的类型、运动、发展消亡过程、床面形态判别。3动床阻力；河床阻力的分解及计算方法、沙粒阻力、沙波阻力、阻力综合系数4推移质泥沙输沙率；计算方法及代表性计算公式§4-1泥沙的起动一、泥沙起动的概念1定义——设想在具有一定泥沙组成的床面上，逐渐增加水流强度，直到使床面泥沙(简称床沙)由静止转入运动，这种现象称为泥沙的

2、起动.相应的临界水流条件称为泥沙的起动条件。42、泥沙的起动条件：泥沙颗粒由静止状态转为运动状态时的临界水流条件，称起动的条件。起动条件可以用流速、拖曳力和功率来表示。起动流速：当用水流垂线平均流速来表示起动条件时，该流速称为临界起动流速。起动拖曳力：当用水流剪切力(拖曳力)表示起动条件时，该剪切力称为起动拖曳力。3泥沙的起动研究的重要性泥沙的起动条件是泥沙的基本水力特性之一，同时，它又是河床冲刷的临界条件，4泥沙的起动问题复杂性泥沙的起动是一个非常复杂的问题，不仅决定于水流对泥沙的作用力，也与泥沙颗粒本身

3、的性质和床面组成的均匀程度密切相关。5研究方法随机方法与统计方法§4-1泥沙的起动无粘性均匀沙起动流速公式第四章推移质运动二、泥沙起动的特点（1）初始位置的随机性泥沙可能处于床面任一位置，其大小、形状、方位和与其它颗粒的相对位置都是随机的。（2）运动状态的随机性泥沙可能作滑动、滚动和跃移运动。（3）受作用力的随机性水流本身具有脉动，脉动本身就是随机的，水流的脉动性致使其作用在床面某一位置上颗粒上的力也完全是随机的。（4）沙粒组成的非均匀性泥沙组成的非均匀性，无明显的临界粒径。§4-1泥沙的起动无粘性均匀沙起

4、动流速公式第四章推移质运动2.2.1.3ye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（H.Kramer）的定性标准三、泥沙起动临界状态的判别(2)亚林(Yalin)的颗粒数标准(3)窦国仁的概率标准⑷输沙率标准2.2.1.3ye目前实验室通用的标准是第（2）种情形，即将部分床面上有很少量的泥沙在运动作为起动标准。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。⑴克雷默的定性标准：他将推移质运动划分为四个阶段：（1）静止——无泥沙运动，全部床沙处于静止状态；

5、（2）弱动——轻微的泥沙运动，有屈指可数的泥沙在推移运动；（3）中动——中等强度的泥沙运动，推移质泥沙运动已达到无法计数的程度；（4）普动——普遮性的泥沙运动，引起床面外形的改变。三、泥沙起动临界状态的判别ye㈢起动的判断标准⑵亚林(Yalin)的颗粒数标准：缺点：①颗粒难以数清；②作为一个标准，ε应为一常数,但当两组粒径相差10倍D2=10D1，为使ε为相同的值，则需很大的A或t。m—t时间内从床面面积A内冲刷外移的沙粒颗数§4-1泥沙的起动无粘性均匀沙起动流速公式第四章推移质运动2.2.1.3ye㈢起动

6、的判断标准⑶窦国仁的概率标准：缺点：需要知道起动底流速。§4-1泥沙的起动无粘性均匀沙起动流速公式第四章推移质运动2.2.1.3一㈢起动的判断标准⑷输沙率标准：目前常用目测和输沙率。理论上应该F=0作为标准，但无法判断，故取F=0.02§4-1泥沙的起动无粘性均匀沙起动流速公式第四章推移质运动12四、无粘性（散粒体）均匀沙的起动流速公式建立泥沙起动公式的一般步骤：第一步，确定作用力的表达式；第二步，根据起动模式，确定起动临界条件下力的平衡方程式；第三步，推导泥沙起动公式的一般结构形式；第四步，通过实验确定公

7、式中的待定系数，得出泥沙起动条件的计算公式。§4-1泥沙的起动无粘性均匀沙起动流速公式第四章推移质运动（1）泥沙受力分析就位于水平床面上的泥沙而言，促成泥沙起动的力有：上举力，推移力，脉动压力。泥沙赖以抗拒起动的力有：重力，粘结力泥沙的起动与否取决于这两类力的矛盾统一状态。§4-1泥沙的起动无粘性均匀沙起动流速公式第四章推移质运动14粘结力当泥沙粒径很细，颗粒间的空隙非常小，沙粒表面包裹着一层薄膜水，当两颗泥沙相接触时，薄膜水形成公共水膜。这样颗粒间会由于分子的引力产生一种力，这种力称为粘结力。2.2.2.

8、1§4-1泥沙的起动无粘性均匀沙起动流速公式xe第四章推移质运动①有效重力W′②拖曳力FD③上举力FL㈠泥沙受力分析2.2.2.2ye㈡受力计算⑴有效重力W′§4-1泥沙的起动无粘性均匀沙起动流速公式第四章推移质运动2.2.2.2ye㈡受力计算⑵拖曳力FD§4-1泥沙的起动无粘性均匀沙起动流速公式第四章推移质运动2.2.2.2xe㈡受力计算⑶上举力FL§4-1泥沙的起动无粘性均匀沙起动流速公式第四章推移质运动床面