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Chap1 泥沙特性本章知识要点：泥沙粒径表达形式泥沙的组成与粒配曲线比表面积的意义双电层与结合水泥沙干容重及其影响因素泥沙沉速与层流、紊流、过渡区絮凝现象●泥沙来源：①流域地表冲蚀而来；②从原河床上冲起的。
●土壤侵蚀最严重的黄河中游的黄土高原永定河和西辽河流域，相当于地表每年普遍冲掉0.6毫米的厚度，加上人类活动，如盲目开垦等，含沙量很高的正是黄河中游的一些干支流，年均含沙量高达300公斤/m 2以上，而南部一些省份，年均含沙量不足1公斤/m 2。
§1－1 泥沙的几何特性一、泥沙的粒径●泥沙的不同形状与它们在水流中的运动状态有关，较粗的沿河底推移前进，碰撞机会多，动量较大易磨损；反之不易磨损而保持棱角峥嵘的外貌。
为比较不同泥沙颗粒的形状、大小的异同，必须有某些指标对它们进行对比。
泥沙的形状的表达方式●球度系数：（因为泥沙接近于球体，所以以球体作参照物）与沙粒等体积的球体的表面积与泥沙的实际表面积之比（与球接近的程度）。
研究表明，球度系数相等的两颗泥沙，在水中的流体动力特性大致相同。
由于球度系数难以测定（V 可用排水、称重法确定，但表面积难以测定），常用泥沙的长、中、短三个轴a, b, c，按下式近似表示：Φ=（1942年克来拜因提出）●形状系数：ab c S P =1、等容粒径：泥沙颗粒的大小通常用泥沙颗粒直径来表示，泥沙颗粒形状不规则，难以确定泥沙的粒径，实际中采用等容粒径来表示。
即：与泥沙颗粒体积相等的球体直径。
（泥沙体积可用称重、排水等方法测出：W V g ρ=）——对比水力学中表面粗糙度∆的确定136V d π⎛⎫= ⎪⎝⎭ 式中：V 为泥沙颗粒的体积。
2、算术平均粒径：用长、中、短轴（a 、b 、c ）的算数平均值来表征泥沙粒径1()3d a b c =++3、几何平均粒径：d = 当泥沙形状为椭球体时，等容粒径与几何平均粒径相同（V=лabc/6=лd 3/6）4、中轴长度：接近而偏大于几何平均粒径（较粗天然沙测量的结果）5、筛径：仅对于单颗的卵石、砾石等可以通过称重，再除以泥沙的重率，得到体积而后求其等容粒径，或直接量测其三轴长度，再求其平均值。
第一章工程概况西汉水位于秦岭和太白山之间，属长江流域，系嘉陵江一级支流。
西汉水有南北二源，南源发源于寨子山，源海拔高程1920m，北源发源于长板梁，源地海拔高程2020m，于天水市秦城区西南七十多公里的天水镇汇合始称西汉水，横跨天水、西和、礼县、武都、康县、陕西略阳县，自东北向西南流经天水镇、盐官镇、礼县，于顺利峡折转向南经江口、龙林桥、茅坝、药木院与陕西略阳县两河口汇入嘉陵江.西和县卢家庄至赵家沟段防洪工程位于西汉水干流,西和县蒿林乡境内.1．1水文1。
1．1水文、泥沙特性工程区位于甘肃省西和县境内，该地区地处陇南山地北部的岷峨山了东麓，东北属黄土梁、峁沟壑区。
圸西部属岷峨山地，山大沟深，由于各地海拔相关较大,气候也有明显的差异变化。
工程治理段的气候特性以西和县气象局的观测资料为代表。
根据西和县气象局资料统计，年平均气温8.4℃，最高气温在7月份，月平均19.8℃；最低为1月份，极端最高气温33.5℃（出现于1966年6月19日），极端最低气温-24.6℃（出现于1975年12月15日);多年均降雨量为550mm,主汛期6～9月份降雨量为435。
05mm，占全年的79.1%，年平均蒸发量为1262。
55mm,干旱指数1。
49,无霜期为152天，最大风速15m/s，最大积雪深度10cm,最大冻土深度42mm。
工程区上游西汉水顺利峡水文测站于2001年上迁至礼县县城附近,上迁后礼县站的流域面积3184 m3/s，与顺利峡站（F=3439 m3/s ）相差不大，将2002年~2010年9年资料直接用面积比推至顺利峡断面.西汉水大桥水文实测系列为1976～2010年，采用顺利峡～大桥站同步洪峰流量相关，将大桥丫洪峰流量延长为1959～2010年,共52年资料系列。
工程末端以上集水面积与大桥水文站的敬意面积只占大桥水文站的集水面积不到1%，因此工程段设计洪水可直接移用大桥站的成果,设计洪水成果见表（1）水沙关系基本协调，即年来水量大，来沙量也大；来水量小，来沙量也小；（2）来沙量年际变化大；(3）年内分配不均匀。
Chap 1 泥沙特性河流动力学河流动力学河流动力学河流动力学河流动力学河流动力学河流动力学河流动力学河流动力学河流动力学河流动力学河流动力学河流动力学河流动力学几何特性 物理化学特性 重力特性 水力特性重点内容形状、大小、群体组合双电层、絮凝容重、干容重沉速级配河流动力学絮凝容重沉速各种大小颗粒所占比列泥沙的密实程度颗粒能堆成的最陡坡度河流动力学泥沙的几何特性河流动力学河流动力学一、泥沙的粒径• 表示泥沙大小– 粗颗粒泥沙♥ 等容粒径：(排水法) ♥ 算术平均值： ♥ 几何平均值：D=( )1 3 36 V 1/ 3 πD = (a + b + c) D = abc河流动力学石– 细颗粒泥沙♥ 筛析法 ♥ 水析法：如比重计法 ♥ φ－分级法，海洋部门常 用沙– 泥沙颗粒分级标准（水利 工程界）粘性沙图. 泥沙颗粒分级标准河流动力学因为定义、量测方法等均不尽相同， 在提及粒径时需说明其测量和计算方法河流动力学河流动力学河流动力学河流动力学河流动力学河流动力学二、沙样组成与粒配曲线1. 粒配曲线 2. 粒径尺度 3. 沙样的均匀程度级配曲线、累积频率曲线平均粒径分选系数河流动力学粒径尺度-需要选用一个合适的刻度方法来度量泥沙粒径石沙最大颗粒与最小颗 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。
粘性沙河流动力学无穷多的泥沙颗粒，粒径分布是怎样量出来的？Q: 筛析法不能得到某 个颗粒具体的粒径，有 什么用处？筛析法得到介于两个筛子(孔径分别是D1和和D2 )之间的颗粒重 量，即D1至D2这一范围内(粒径组：D1<D<D2 ，size group)的重量。
据此可以计算粒径的累积概率分布。
河流动力学各粒径组沙洋重量百分比就是该组沙洋重量除以总重量。
沙样总重 W =∑Wi各粒径组沙样重量各粒径组沙样平均粒径Wn Wn +1 d n −1dnDn = d n −1d n Dn +1 = d n d n +1d n +1河流动力学Wn 各粒径组重量百分比 = ∑Wi当相邻两个筛子的孔径无限接近时，则得到粒径的概率密度pp ( D)对于颗粒粒径分级 很细的情况(上下两筛的 孔径非常接近，筛子个 数很多)，频率直方图可 以连成光滑曲线，成为 频率曲线(sizefrequency distribution curve)，即粒径的概率密 度分布。
《河流动力学》课程报告专题一：泥沙的特性一、概述泥沙运动的基本规律和河道的演变基本规律是河流动力学这一学科的主要部分。
因此研究泥沙的特性，并对影响泥沙运动特性直接相关的因素进行概念定义、参数化和尺度化等工作，显得十分重要。
以此为基础可以更有效集中的来分析其中的规律性。
当然这其中也应该考虑到泥沙运动本身的复杂性，孤立因素的考虑必须与整体实际分析相结合，本部分概念的介绍以及相关参数的确定过程体现了这一理念。
本部分主要涉及泥沙的粒径、密实重率、干容重和水力粗度这几个概念。
二、主要知识要点1.泥沙粒径的确定方法、特征值及其意义泥沙的粒径是用以量度泥沙颗粒的大小的。
由于泥沙颗粒本身形状不规则，大小不等，所以需要用等容粒径（或球状粒径）来表示泥沙颗粒的大小。
等容粒径即是容积与泥沙相等的球体的直径，可测出容积后用相关数学公式进行换算。
不过测容积本身比较复杂，实际工作中常用筛分析法、比重法等来确定泥沙的粒径。
并用粒配曲线来更清晰地表明泥沙各大小颗粒的组成情况，可以清楚地判断其粒配是否均匀。
根据粒配曲线，可以采用粒径的某种特征值来表达沙样粒径的相对大小，常用的有两个，一个是中值粒径（粒配曲线中与纵坐标50%相应的粒径），一个是平均粒径（分组并加权平均计算的方法得出）。
粒径大小是泥沙的一个重要特性。
粗粒泥沙没有粘粒，细沙则具有粘性，因此粒径不同会表现出不同的运动状态；较细的泥沙有较大的空隙率和较小的干容重，泥沙多半是棱角峥嵘的。
应注意问题：（1）粒径分析应该细致进行，保证结果的精度，以建立可靠的粒径资料。
（2）天然河道往往上有泥沙粗下游细，不能把泥沙的沿程磨损作为主要因素去解释这一现象，主要原因可归结到不同的水流情况。
2. 泥沙的密实重率、干容重以及影响干容重的因素泥沙的密实重率，是泥沙各个颗粒实有的重量与泥沙各个颗粒实有的体积的壁纸，一般说来变化不大，常取γs=2650kg/m3泥沙的干容重γ'是沙样烘干后的重量与原状沙样的整个体积（包括泥沙颗粒实体和空隙）的比值。
