清华河流动力学概论第2章课件2
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河流动力学概论(清华版)习题第二章1. 等容粒径、筛分粒径、沉降粒径的定义各是什么?为什么筛析法得到的泥沙颗粒粒径接近于它的等容粒径? 答:(1)等容粒径为与泥沙颗粒体积相同的球体直径。
如果泥沙颗粒的重量W 和容重γs (或体积V )可以测定,则其等容粒径可按下式计算:113366n s V W D ππγ⎛⎫⎛⎫==⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭(2)如果泥沙颗粒较细,不能用称重或体积法确定等容粒径时,一般可以采用筛析法确定其筛分粒径。
设颗粒最后停留在孔径为D 1的筛网上,此前通过了孔径为D 2的筛网,则可以确定颗粒的粒径范围为D 1<D <D 2。
(3)对于粒径小于0.1 mm 的细砂,由于各种原因难以用筛析法确定其粒径,而必须用水析法测量颗粒在静水中的沉速,然后按照球体粒径与沉速的关系式,求出与泥沙颗粒密谋相同、沉速相等的球体直径,作为泥沙颗粒的沉降粒径。
(4)对形状不规则的泥沙颗粒,可以量测出其互相垂直的长、中、短三轴,以a ,b ,c 表示。
可以设想颗粒是以通过中轴筛孔的,因此筛析所得到的颗粒的中轴长度b 。
对粒径较粗的天然泥沙的几何形状作统计分析,结果可以表达如下式:()13b abc =即中轴长度接近(实测结果为略大于)三轴的几何平均值。
如果把颗粒视为椭球体,则其体积为6V abc π=等容粒径为()11336n V D abc π⎛⎫== ⎪⎝⎭因此,如果上述各假设成立,则筛析法所得到的泥沙颗粒粒径(颗粒恰好通过的孔径)接近于它的等到容粒径。
2. 100号筛的孔径是多少毫米?当泥沙粒径小于多少毫米时就必须用水析法做粒径分析? 答:查表2-2知100号筛的孔径是0.149 mm ,当泥沙粒径小于0.1 mm 时就必须用水析法做粒径分析。
3. 什么是颗粒的形状系数?答:有时采用形状系数(shape factor )来综合表示颗粒形状特点,定义如下:SF =4. 密度、容重、干容重在概念上有什么区别? 答:颗粒的密度ρs 即颗粒单位体积内所含的质量,国际单位制单位为kg/m 3或g/cm 3,工程中常用t/m 3。
《河流动力学》课程教学大纲英文名称:河流动力学(River Dynamics)课程编号:080820047总学时:32适用对象:水文与水资源工程专业本科第三年先修课程:水力学,自然地理学,水文测验学大纲主撰人:大纲审核人:一、课程性质、作用、教学目标1.本课程为水文与水资源工程专业的一门必修专业基础课。
2.目的是使该专业学生了解冲积河流在自然状态下以及受人工建筑物影响以后所发生变化的基本特性。
流域上产生的泥沙进入支流、干流河道后,对河道的水流运动、河道演变及沿河的工业、农业、生活取排水工程有重要影响。
领会学习处理复杂问题的思路及方法,能初步掌握河流泥沙运动的基本规律,分析水流泥沙运动与河道演变对环境的影响,在一定意义上,它也是一门专业课。
通过本课程的学习,让本专业的学生掌握泥沙运动的观测、采集、分析、计算方法,运用所学知识去分析工程中遇到的泥沙问题。
二、教学内容基本要求第一章绪论授课学时:2基本要求:了解河流动力学的研究对象、研究任务、研究方法。
介绍该学科的发展过程,学科的性质、地位、作用,介绍典型工程泥沙问题实例。
第二章河道水流授课学时:4基本要求:2-1 了解河道水流的基本特性:二相性、三维性、非恒定性、非均匀性。
2-2 了解紊动切力:紊动切力的概念、表达式及沿水深的分布规律。
2-3 了解明渠水流垂线流速分布:流速分布的层区,对数流速分布公式介绍。
2-4 掌握明渠水流阻力:阻力的表达形式及相关关系。
2-5 了解明渠水流能量的内在结构:单位水体提供能、消耗能和传递能之间的关系沿垂线分布,挟沙后的能量变化。
重点:水流基本特性和水流阻力难点:水流的能量结构第三章河流泥沙基本特性授课学时:8基本要求:3-1 掌握泥沙的物理特性:泥沙的粒径、沙样的级配曲线、泥沙的形状、容重;3-2了解细颗粒泥沙表面物理化学性质:双电层结构与结合水膜,絮凝与分散现象;3-3了解浑水的基本特性:浑水的含沙量、流型、粘滞性;3-4掌握泥沙的沉降速度:球体的沉降机理、泥沙的沉速公式及影响因素;3-5掌握河流泥沙的分类:按泥沙粒径大小、泥沙运动及造床作用分类;重点:泥沙的物理特性和泥沙的沉速难点:泥沙表面物理化学性质第四章推移质泥沙运动授课学时:4基本要求:4-1了解泥沙起动:起动的机理、泥沙起动的希尔兹关系、起动流速公式、起动的随机性、非均匀泥沙的起动;4-2了解推移质输沙率:均匀沙推移质输沙率公式、各类公式的基本思路、非均匀沙泥沙的处理。