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7.有一条灌溉渠道，断面如图所示，通过粘性土壤地区，泥沙组成的平均粒径为0.03mm ，渠道长10公里，渠道坡降为1/3000，问引取清水，渠道水深为2m 时，会不会发生冲刷？如果发生冲刷，应如何修改渠道？（n=0.02） 解：（1）计算渠道水流的实际平均流速渠道过水断面面积：m mh bh A 825.12122=⨯+⨯=+=， 湿周：m 21.825.11211222=⨯+⨯+=++=h m b χ， 水力半径：m 97.021.88===χA R ， 根据谢才公式和曼宁公式计算渠道水流的实际平均流速：m/s .J R n RJ C U 89.03000197.00201121322132=⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯=== （2）计算渠道泥沙起动流速由于泥沙组成的平均粒径为0.03mm ，属于粗粉土，所以采用考虑粘性的张瑞瑾公式计算渠道泥沙起动流速了：m/s 59.0)1003.0(210000000605.01003.065.16.171003.0210000000605.06.172172.03314.032172.014.0=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯+⨯+⨯⨯⨯⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++-⎪⎭⎫ ⎝⎛=---d h d d h U s c ρρρ由于U ＞U c ，即渠道实际平均流速大于泥沙起动流速，所以渠道会发生冲刷。
（3）为减少冲刷，可采用减缓渠道坡降的途径来修改渠道。
10.河道左岸有一座灌溉引水闸，闸底高出河底2米，当河道流量为1000m 3/s ，河宽为100m ，水深为5m ，水温为20℃时，问粒径为1mm 的泥沙会不会进入渠道？哪种粒径的泥沙会进入渠道？（河道断面接近矩形） 解：（1）若要使粒径为1mm 的泥沙进入渠道，需使河道断面平均流速大于或等于泥沙扬动流速，即s U U ≥，其中：河道断面平均流速： /s 251001000m A Q U =⨯==，泥沙扬动流速： 1193.010151.151.1561361⨯⎪⎭⎫⎝⎛⨯=⎪⎭⎫ ⎝⎛=-z d h z U s ω （水温20℃时，粒径1mm 的泥沙沉速s cm / 93.11=ω）。
淮海工学院14 - 15 学年第 1 学期河流动力学试卷(A开卷)专业年级：港口航道与海岸工程12(1)一、名词解释（共5题，每题3分，共15分）1.体积含沙量和重量含沙量体积含沙量Sv：泥沙颗粒的体积/浑水总体积质量含沙量Sw：泥沙所占重量/浑水总体积2.泥沙粒径累积频率分布曲线横坐标表示泥沙颗粒粒径大小，纵坐标表示小于某一粒径id的泥沙质量（或颗粒数目）与泥沙总质量（或总的颗粒数目）的百分比3.沙粒阻力在水流作用于床面额全部切应力中，只有一部分直接作用在颗粒上，引发推移质的运动和床面形态的变化，这一部分叫做沙粒阻力。
4.河相关系冲积河流的河床在水流与河床的长期作用下，常取得与所在水文、泥沙条件相适应的最适合的外形，表征这些外形的因素（如河宽、水深、曲率半径等）与水力、泥沙因素（如流量、比降、泥沙粒径等）之间常存在某种函数关系，这种关系称为河相关系。
5.潮流界潮波和潮流上溯的过程中，既受到河床阻力的影响，又受到径流下泄的阻碍，潮汐的能量逐渐消耗。
当潮波推进到达某一地点时，涨潮流速和径流下泄流速相抵消，潮水便停止倒灌，此处为潮流界。
二、简答题（共5题，每题5分，共25分）1．河流的分类河流分为：山区河流、平原河流、潮汐河流。
平原河流根据形态、演变特征可分为：弯曲河道、分叉河道、顺直河道、游荡河道。
2．河口的分类，并说明钱塘江、黄河、黄浦江和长江分属何种河口？潮汐河口的分类：一、按河口形态特征分类1）三角港河口2）三角洲河口。
二、按河口区的动力和来沙特征分类1）强潮海相河口(钱塘江)2）弱潮陆相河口（黄河）3）湖源海相河口（黄浦江）4）陆海双向河口（长江）。
三、按潮汐强弱分类1）感潮河口2）中潮河口3）弱潮河口3．Shields数的含义及其物理意义。
Dscc)(γγτ-=Θ为无量刚临界起动切应力，该值越大，泥沙的可动性愈强，因而它可以看作床沙运动状况的一个重要指标，决定了推移质运动的强度。
4．位于水平河床上的非粘性泥沙而言，促成泥沙起动的力有哪些？赖以抗拒的力有哪些？粘性颗粒起动时还需考虑粘结力，粘结力的影响因素？促成泥沙起动的力有：上举力、推移力、脉动压力等，赖以抗拒的力有：重力、粘结力等5. 阐述河床演变的基本原理输沙的不平衡性。
作业一1. 有一（1=0.Im,从水深li=10m 的水面抛入7K 中，水的流速若不考 虑动水流动的影响，求卵石沉到河底的水平距离？解：d=0.1m=100mm>2mm,^用沙玉清紊流区公式co=l.14 J —_ gd = 1.14 ^1.65x9.8x0.1 = 1.45 in /ss=ut=lx6.90=6.90 m故卵石沉到河底的水平距离为6.90m.2. 什么是泥沙沉速？球体的沉逮与等容泥沙的沉速是否相同？为什么？答：单颗粒泥沙在足够大的静止清水中等速下沉时的速度，称为泥沙的沉速。
球体的 沉速与等容泥沙的沉速不相同。
因为泥沙的形状复杂，沉降中受到的阻力较球体沉降 阻力大，同粒径的沉速有所减小。
答：当水质中含有较多的细颗粒泥沙，特别是含有复奈化学成分时，泥沙不再以单颗 粒的形式下沉，而是结成一团下沉，这种现象称为絮凝现象。
影响泥沙絮凝作用的因 素包括泥沙粒径、矿物成分.含沙量及水质等。
4.试比较岗恰洛夫、沙玉清.弓瘵瑾的泥沙沉速公式，说明在层流.紊流.过渡区中 泥沙沉速的计算公式有何不同？如何判别层流、紊汛 过渡区这三种绕流状态？答：比较岗恰洛夫、沙玉清和张瑞瑾的泥沙沉速公式可得，三者在层流区的计算公式 形式一样，其中岗恰洛夫和沙玉清的公式完全一致，阻力系数Cd 都取的"24,而张瑞 瑾取的1/25.6。
三者在紊流区的泥沙沉速公式形式也完全一致，仅阻力系数取值不一 样，最后简化而得的岗恰洛夫公式为3=1. 06可号1皿，抄玉清公式为 3= 1.14J 牛绻，张瑞瑾公式为3=1.04寸牛匕如 三者在过渡区的公式差异最 大，岗恰洛夫对比了滞流区沉速公式的结构形式，认犬过渡区公式几个变量的方次应 该介于滞流区和紊流区之间，取的d 的方次为1,比工的方次为2/3八的方次由-1逐Y2/3 1/ _ 1/渐増至0,最后取过渡区沉速公式的结构形式为3邙务（节丄严d, R 为无量纲系 数，是表征粒径和温度变化改变粘滞性影响的一个附加因素；沙玉清在研尢过渡区泥 沙沉降规律时引逬了两个新的判数，即沉速判数S 。
河流动力学作业二《河流动力学》课程报告专题二：推移质1 概述沿河床床面滚动、滑动或跳跃前进的泥沙称为推移质。
推移质主要有以下特点：运动具有间歇性，与静止的床沙经常发生交换，前进速度远较水流速度小，属于运动泥沙中的较粗部分，会引起河床表面形成起伏的沙坡。
关于推移质运动，主要分以下三个部分内容讨论：泥沙起动、沙波运动以及推移质输沙率。
2 泥沙的起动在一定泥沙组成的床面上，逐渐增加水流强度，直到使床面泥沙由静止转入运动，这种现象即为泥沙的起动。
相应的临界水流条件称为泥沙的起动条件。
表达起动条件的形式一般有两种：起动流速或起动拖拽力。
就起动条件而言，均匀沙和非均匀沙，散体和粘性泥沙，平底和斜坡均各具特点。
由于起动标准存在不确定性，加上天然河流非均匀床沙起动的复杂性，作为河流泥沙动力学中一个最基本概念——起动条件，远未达到圆满解决的程度。
2.1 泥沙起动的物理机理2.1.1 作用在泥沙颗粒上的力水流作用下，床沙受到两类作用力：一类为促使泥沙起动的力如水流的推力和举力，另一类为抗拒泥沙起动的力如泥沙的重力及存在于细颗粒之间的粘结力。
此外，河水与地下水互相补给时河床内部出现渗流，床面泥沙还承受渗透压力（一般情况下渗透压力较小，不予考虑）。
水流推力是水流绕过考察颗粒时出现的肤面摩擦及迎流面和背流面的压力差所构成，水流举力则是水流绕流所带来的颗粒顶部流速大压力小、底部流速小压力大造成的，它们分别可用公式表达。
粘结力可分为原状粘土的粘结力和新淤粘性细颗粒的粘结力两类。
影响前者大小的因素较多，难以用数学关系简单表达，目前主要靠现场取样测定。
后者形成粘结力的原因无一致看法。
一种看法认为这种粘结力源于薄膜水仅能单向传压的特性，属于一种附加压力；另一种看法认为这种粘结力主要来自范德华力。
2.1.2 泥沙起动的随机性：沙粒形状及沙粒在群体中的位置都是随机变量，床面不同部位的瞬时起动底速或起动拖拽力也为随机变量。
2.1.3 泥沙起动的判别标准实验室广泛采用一种定性标准，即大体相当于克雷默所谓的“弱动”定为起动标准。
武汉大学水利水电学院2010-2011学年第1学期期末考试《河流动力学》试卷A卷学号姓名年级/专业分数一．简述题（共6题，满分40分）1．简要论述床沙质和冲泻质的概念及其河流动力学意义。
mm的泥沙都视为冲泻质，对此你有何意见？[本题满分8分]床沙质：悬移质中较粗的一部分以及绝大部分推移质来自相邻的上游段及本河段的河床，是从床沙中被带起进入运动的泥沙；床沙质与河床的冲淤变化有密切的联系，所以又称“造床质”。
冲泻质：悬移质中较细的一大部分以及推移质中的极小部分是床沙中很少或几乎不存在的，它们起源于上游的流域冲蚀，是被水流长途携带输送到本河段的。
2. 冲积河流中的沙波是向下游传播的。
请结合下图，运用水沙动力学基本原理予以解释。
[本题满分8分]沙波的迎流坡坡面的流速是沿程增加的，故在这个区域里的任何一处，来沙量将小于去沙量，因而发生冲刷；沙坡的背流坡坡面上为横轴环流所占领，泥沙基本上只进不出，因而发生淤积。
沙波迎流面冲刷，在背流面淤积的综合结果，形成整个沙坡向下游爬行的运动态势。
3. 试论影响非均匀沙起动的主要物理机理 (力学效应)。
[本题满分6分]不同粒径的起动拖曳力是独立的，仅与粒径大小有关，粒径越大的泥沙，所需起动拖曳力越大，但同时，某些粒径较小的泥沙可以隐蔽在大粒径泥沙中，具有隐蔽效应，此时粒径越小越难起动。
所以重力作用和隐蔽作用的综合效益。
4．设某冲积河流水沙运动与河床基本处于平衡状态。
现在河道中游某处修建一水库。
试应用张瑞瑾明渠水流挟沙力概念定性地解释水库淤积与大坝下游河床冲刷的原因。
[本题满分6分]当挟沙水流到达坝前，水深增大，比降平缓，流速降低，所以悬移质水流挟沙力减小，泥沙沉降淤积；同理，大坝下游水深小，流速增大，悬移质水流挟沙力增大，需大坝下游的床沙补充，故而造成何床冲刷。
5．异重流在特定条件下可能运行很远的距离。
试结合下图论述其物理机理。
[本题满分6分]1）异重流的三个特性：重力作用显著降低、惯性力作用相对突出、阻力作用相对突出。
河流动力学三基试题参考答案一、基本概念1.泥沙输移比：某流域出口控制站实测的河流泥沙总量St与该流域的地表物质侵蚀总量Se之比，称为泥沙输移比。
2.推移质：泥沙以群体形式运动时，以滚动（包括层移）、跃移形式运动的颗粒统称为推移质。
3.悬移质：把悬浮在水流中，基本上与水流以相同速度作悬移运动的泥沙统称为悬移质。
4.高含沙水流：是指水流挟带的泥沙颗粒非常多，含沙量很大，以至于该挟沙水流在物理特性、运动特性和输沙特性等方面基本上不再像一般挟沙水流那样用牛顿流体描述。
5.异重流运动：两种或两种以上的流体相互接触，而流体间有一定的但是较小的重度差异，如果其中一种流体沿着交界面方向流动，在流动过程中不与其它流体发生全局性掺混现象的运动。
6.泥沙的水下休止角：将静水中的泥沙颗粒堆积起来，其堆积体边坡形成的稳定倾斜面与水平面的夹角称为泥沙的水下休止角。
7.含沙量：单位体积浑水中固体泥沙颗粒所占的比例，一般有重量含沙量和体积比含沙量。
8.等容粒径：与泥沙颗粒体积相同的球体直径。
9.中值粒径D50：累计频率曲线上纵坐标取值为50%时所对应的粒径值。
10.算术平均粒径D m：各粒径组平均粒径的重量百分比的加权平均值。
11.风化作用：岩石和矿物在地表环境中，受物力、化学和生物作用，发生体积破坏和化学成分变化的过程，称为风化作用。
12.泥沙的沉速：泥沙在静止清水中沉降速度达到恒定极限速度时，对应的沉速叫做泥沙的沉速。
13.泥沙的干容重：一般把单位体积沙样干燥后的重量称为干容重。
14.泥沙的容重：泥沙颗粒的实有重量于实有体积的比值（即排出空隙率在外）。
15.推移质输沙率：在一定水力、泥沙条件下，单位时间内通过过水断面的推移质数量称为推移质输沙率，用G b表示，单位一般用kg／s或者t／s。
16.泥沙的起动：设想在具有一定泥沙组成的床面上，使水流的速度由小到大逐渐增加，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起动。
《河流动力学》期末考试复习-单选题第一章绪论1.河流的发展变化是（）与河床相互作用的结果。
［单选题］* A水流（正确答案）B泥沙C河床D河流2.（）是河流动力学研究的核心内容。
［单选题］*A水流紊动B河床演变C泥沙运动（正确答案）D在实际工程中的应用第二章水流的紊动3.紊流中各水层的（）不断进行交换产生了紊动应力。
［单选题］*A热量B质量C动量（正确答案）D含沙量4.在紊流中，总切应力应为：（）。
［单选题］*du T —/——+pU V加AB C D （正确答案） （），将不同壁面条件对数流速分布公式合成一个公式第三章泥沙特性 6.泥沙等容粒径的表达式（）。
［单选题］*5.爱因斯坦于1950年引入的形式。
［单选题］*A 摩阻流速u*B 校正参变数x （正确答案）C 粘性底层厚度8A（正确答案）d-A+c)B7.对于粘粒和粉粒，可采用的量测方法是（）。
［单选题］* A直接测量法B筛析法C水析法（正确答案）D筛析法和水析法都可以8.根据泥沙粒配曲线可以看出，沙洋组成最均匀的是（）。
［单选题］*A曲线aB曲线bC曲线cD曲线d（正确答案）第四章推移质运动图（9题-15题）9.如图所示，a表示（）。
［单选题］*A静止河床（正确答案）B层移区C床面层D悬移区10.如图所示，b表示（）。
［单选题］*A静止河床B层移区C床面层（正确答案）D悬移区11.如图所示，c表示（）。
［单选题］*A静止河床B层移区C床面层D悬移区（正确答案）12.如图所示，d表示（）。
［单选题］*A推移质B悬移质（正确答案）C床沙质D冲泻质13.如图所示，e和f表示（）。
［单选题］* A推移质和悬移质B床沙质和冲泻质C接触质和跃移质（正确答案）D层移质和河床质14.如图所示，g表示（）。
［单选题］*A推移质B悬移质C床沙质D床沙（正确答案）15.如图所示，h表示（）。
［单选题］*A推移质（正确答案）B悬移质C床沙质D河床质16.随着水流强度的逐渐增加，沙波运动各阶段的顺序正确的排列是（）。
第二次作业
1、已知某河流床沙d90=0.9mm，推移质平均粒径D=0.5mm，比降J=0.0004，单宽流量q=3m3/(m . s)，水深h=1.89m。
忽略岸壁影响，试用Meyer-Peter 公式计算推移质单宽输沙率。
2 已知：梯形断面渠道，底宽b=5m，边坡系数m=2，流量Q=40m3/s，坡降J=0.0008，运动粘滞系数ν=10-6m2/s，泥沙粒径D35=0.3mm，D65=0.9mm，水深H=1.93m。
设断面平均流速U由沙粒阻力决定，河床为粗糙床面，求沙粒阻力对应的水力半径R’。
3、有一沉沙池，设计水深h=3m，水温20℃，来流流量为4.5m3/s，不计紊动对泥沙颗粒沉速的影响，问：在尽量节约工程量的前提下，为保证将来水中粒径D≥0.5mm的泥沙颗粒完全除去，沉沙池的长度和宽度各应不小于多少？
4、已知宽浅型冲积河道，河宽B=850m，流量Q＝2500m3/s，比降J＝3/10000，D50＝0.06mm。
试用李昌华、刘建民方法求其平均水深和流速，并求此种情况下的糙率n和Darcy-Weisbach系数f各为多少？
1。
一动态系统的平衡状态:所有动态系统中都存在着建立和维持平衡的状态,平衡状态是指一种能力最低的状态。
地球最大的两个最大的动态系统:水文系统,地质构造系统水文系统包含哪些子系统:(1)大气层-海洋系统(2)坡面系统(3)河流系统(4)海岸线(5)冰川系统(6)地下水系统(7)风成沉积系统地貌学和河流工程学采用的时间尺度有何不同:现代地貌学----数千年至数十万年工程学------数天至数百年在此尺度上认为地质构造、地貌、气候是不变的河流的自然功能:(1)输运功能:将流域形成的径流和坡面系统侵蚀产生的泥沙像海洋排泄,同时维持河道的正常演变(2)水源功能:地表水和地下水补给源(3)汇水功能:在保证自净能力的情况下承纳工农业和城镇生活的排污(4)栖息地功能:陆生及水生生物(5)天然屏障的功能泥沙输运可以分为哪两部分:(1)坡面、沟道内的泥沙运动(2)河道内的泥沙运动泥沙输移比的概念和影响因素:(1)某流域出口控制站的实测站的河流泥沙总量St 与该流域的地表物质侵蚀总量Se 之比(St/Se)为泥沙输移比;(2)因素:小流域输移比与地表物质的矿物成分和粒径组成有关三Shields数可以看成是哪两个力的比值:shields数:Θ=τb/(γs-γ)=γHJ/(γs-γ)D 可以看做是水流作用在床面上的剪应力和床沙水下重量的比值低能态区、过渡区、和高能态区的含义以及各自床面(沙波)形态:(1)低:对应于定床水流为缓流情况的动床明渠水流的能态。
床面形态包括沙纹、沙垄(2)过:~~临界流~~床面形态是平整床面(3)高:~~急流~~床面形态包括平整床面,逆行沙垄和驻波,急流和深潭何为沙波?有哪几个发展阶段?是说明水流流区和床面形态的关系?沙波是非平整状况下沙质河床的床面形态。
发展:从丢水流能态区到过渡区再到高水流能态区,经历了平整-沙纹-沙垄-平整(过渡区) -逆行沙垄五个阶段床面形态是水流流区的判别依据明渠均匀流阻力的概念,U H J n的相互关系?对于明渠恒定均匀流,利用水流的能坡(J)断面平均流速(U)水利半径(宽浅型河道R ≈H)以及反映边壁粗糙状况的阻力系数n 这四个变量就可以求出明渠均匀流阻力方程(也叫断面平均流速);谢才:U=C√RJ沙波阻力与沙波发展过程的关系:沙波阻力一定是,沙波、沙垄阻力大;动平整的阻力小,再者沙波阻力会因为沙波—动平整—逆行沙垄而发生从大到小的变化,继而在形态变化时,阻力又增加了综合阻力:河床阻力和河岸阻力河床阻力:沙粒阻力和沙波阻力四何为泥沙起动条件?起动的水力学指标用三种方式表示?(1)当水流强度达到某一临界值时,静止于河床表面的泥沙颗粒就会开始运动, 这一水流强度临界值即为泥沙起动条件(2)三种方式:床面剪切应力、水流功率、平均流速①床面临界起动剪切应力τc满足Θc=τc/((γs-γ)D=f(U*D/ν) 时,泥沙起动②斜坡上,泥沙颗粒的临界起动条件为临界拖拽力满足下式时,泥沙起动:√(W` sinθ)2 +(F`d )2 =tanψ(W` cosθ—F L )F L 为泥沙的上举力;ψ为水下休止角;W`为泥沙的自重③当临界流速U C 满足沙莫夫公式或者其他时,泥沙起动Shields的起动拖曳力公式及shields曲线的特点F`d =tanψ(W`-F L)曲线特点:①Re* <10,不易起动,Θc随粒径的减小而增大;②Re* =10。
河流动力学-（河床演变）-测试题―、判断题：（每题2,共50'）1.对于较大河流，其上游多为山区河流，下游段多为平原河流，下游与入海口之间为潮汐河流。
［判断题］*对（正确答案）错2.山区河流一般为冲积河流，平原河流和潮汐河流一般为非冲积河流。
［判断题］*对错（正确答案）3.影响河床演变的主要因素包括：①来水条件；②来沙条件；③河谷比降；④河床形态和地质条件。
山区河流①、②两个因素起主导作用；冲击平原河流③、④两个因素常起主导作用。
［判断题］*对错（正确答案）4.较大河流的上游段多为平原河流，下游段多为山区河流，下游与入海口之间为潮汐河流。
［判断题］*对错（正确答案）5.河床演变的具体原因千差万别，但根本原因是输沙不平衡。
［判断题］*对（正确答案）错6.顺直型河道河床演变具有浅滩和深槽交替发生冲淤的特点，浅滩：枯冲洪淤；深槽：洪冲枯淤。
［判断题］*对（正确答案）错7.弯曲型河道主流线“高水傍岸、低水居中”，顶冲点“高水上提、低水下挫”。
［判断题］*对（正确答案）错8.弯道的深泓线靠近凸岸，凹岸为边滩；深槽水深和边滩宽度随弯道曲率增大而增大。
［判断题］*对错（正确答案）9.弯道水流作曲线运动，由于离心力作用使水面产生横比降，凸岸水面高于凹岸水面。
［判断题］*对错（正确答案）10.弯道水流的表层水流向凸岸，底层水流向凹岸，形成弯道环流。
［判断题］*对错（正确答案）11.弯曲河道发生撇弯时，凹岸是发生淤积的。
［判断题］*对（正确答案）错12.自然裁弯与切滩是两种不同的现象，对河势的影响，切滩比自然裁弯要强得多。
［判断题］*对错（正确答案）13.当河湾发展成曲率半径很小的急弯后，遇到较大的洪水，水流弯曲半径远大于河湾曲率半径，这时在主流带与凹岸急弯之间产生回流，使原凹岸急弯淤积，这种突变称为切滩。
［判断题］*对错（正确答案）14.自然裁弯是在两个河湾之间狭颈上进行的，切滩是在同一个河湾的凸岸进行的。
一、名词解释(每题4分，共20分)1.泥沙水下休止角;2.水流挟沙力;3.泥沙异重流;4.河道表面阻力;5.河流近口段.二、填空(每空1分，共10分)1.影响泥沙颗粒的沉降的主要因素有( )、( ) 和 ( )。
2.如果（）交换不平衡，则必然产生（）。
河床的（）是绝对的，演变达到（）是相对的。
3.河床变形是由于（）引起的，而变形又向着( )的方向发展，此现象称为河床的 ( )。
三、问答(每题10分，共20分)a) 什么是水流动力轴线，水位变化对它有何影响?b) 决定异重流运动的力主要有哪些? 这些力的相对作用情况与一般明渠水流相比有何异同?四、计算（10分）用水泵由河流(二元恒定均匀流)向水渠抽水。
已知河流水深为5m，距河床0.5m处，含沙量为49.ON/m3，水泵取水口置于水中距河床4.0m处，试问进入水渠的含沙量为多少。
若要求进入水渠的水流含沙量小于14.7N/m3，问水泵取水口应置于水中距河床什么高度范围。
[悬浮指标为0.5，zaahayyHss⎪⎪⎭⎫⎝⎛--=]开卷部分五、叙述z的物理意义，说明其数值大小对悬移质含沙量沿垂线的分布的影响（10分）六、分析天然河道的动床阻力与清水平直规整定河道定床阻力的异同。
（15分）七、绘出简图弯道横向环流分析图，推导横比降计算公式。
（说明推导过程15分）长沙理工大学试卷标准答案课程名称：河流动力学试卷编号：09闭卷部分一、名词解释(每题4分，共20分)1.泥沙水下休止角：在静水中的泥沙，由于摩擦力的作用，可以形成一定的倾斜面而不塌落，此倾斜面与水平面的夹角称为泥沙的水下休止角。
2.水流挟沙力：一定水流条件下的单位水体所能携带的床沙质泥沙数量。
3.泥沙异重流：异重流是指两种重率存在差异（因含沙量不同）但不大、可以相混的流体，在条件适宜时因重率异而产生的相对运动，在运动过程中，各层流体能基本保持其原来的面貌，不因交界面上存在的紊动掺混作用而发生全局性的混合现象。
淮海工学院14 - 15 学年第 1 学期河流动力学试卷(B闭卷)专业年级：港口航道与海岸工程12(1)一、名词解释（共5题，每题3分，共15分）1.泥沙干密度和干容重泥沙干密度：泥沙烘干后质量与原泥沙整体体积的比值称为泥沙的干密度。
泥沙干容重：泥沙烘干后重量与原泥沙整体体积的比值称为泥沙的干重度。
2.潮区界潮流界以上潮波仍继续上溯，但由于受到河水的阻滞，潮波波高急剧减小，直至潮差等于零，此处称为潮区界3.水流挟沙力在一定的水流条件与河床组成条件的相互关系中，悬移质中属于床沙质部分的饱和含沙量，叫做水流挟沙能力。
4.中值粒径即累积频率曲线上纵曲线上纵坐标取值为50%时所对应的粒径值。
换句话说，细于该粒径和粗于该粒径的泥沙颗粒各占50%的重量。
5.造床流量指其造床作用与多年流量过程的综合造床作用相当的某一种流量。
二、简答题（共5题，每题5分，共25分）1.河口区潮汐的主要特征有哪些？1）口门处水面周期升降2）周期较长，潮波周长可达数百公里，远大于波高，属浅水长波3）在重力、惯性力和摩擦力的支配下潮波在河口区内传播是非恒定流4）潮波进入口门后会继续向上游推进5）河口区潮流的强弱可以用进潮量来衡量6）河口区潮波会发生变形。
2. 判别泥沙起动主要有哪几种方法？答：泥沙起动主要有两种方法：（1）流速大于等于临界起动流速（2）拖曳力大于等于临界起动拖曳力3. 分析粘性细颗粒泥沙起动的影响因素粘性细颗粒泥沙起动的影响因素有：水深、粒径、细颗粒泥沙容重、床面粗糙高度、细颗粒之间的粘结力。
而沙粒之间的空隙、沙粒在水平面上的投影及沙粒所受垂直压力（取决于水深h）都能影响细颗粒之间的粘结力。
4. 简述均匀沙推移质输沙率公式的代表方法和代表人物。
（1）以流速为主要参变数，沙莫夫公式，列维公式，冈恰洛夫公式（2）以拖曳力为主要参变数，梅叶-彼德公式，阿克斯-怀特公式（3）以能量平衡观点，拜格诺公式、窦国仁公式以统计法则，（小）爱因斯坦5.简述冲积河流阻力的划分。
河流动力学知到章节测试答案智慧树2023年最新云南农业大学绪论单元测试1.河流动力学就是研究河流在____、____和____三者共同作用下的变化规律的学科。
参考答案:null2.泥沙运动研究的是泥沙____、____和____的机理。
参考答案:null3.钱宁先生完成的三部巨著____、____和____奠定了我国泥沙研究在世界上的重要地位。
参考答案:null4.河流动力学主要应用在以下几个方面，____、____、____、____、____。
参考答案:null5.河流动力学的研究方法有____、____、____、____参考答案:null6.（）于1879年提出的拖曳力理论被广泛应用于推移质运动的研究。
参考答案:Duboys7.河床演变的根本原因是（）。
参考答案:输沙不平衡第一章测试1.脉动流速的时均值一定为零。
（）参考答案:对2.脉动流速相对于时均流速较小，所以对于整个紊流场影响不大。
（）参考答案:错3.关于雷诺实验，以下说法正确的是（）。
参考答案:雷诺数越小，粘滞性的稳定作用越小于惯性力的破坏作用;除了外来干扰，内在的不稳定性是促使层流转化为紊流的内因4.水力光滑面就是十分光滑的壁面。
（）参考答案:错5.某一固体边界，在某一雷诺数下是光滑面，而在另一雷诺数下可能是粗糙面。
（）参考答案:对6.从19世纪以来很大一部分紊动理论的研究在于如何把脉动流速转换为时均流速，从而建立____和____之间的关系。
为了建立二者的关系，普朗特假设水团起点和终点的任何平均性质的差别，等于该性质在终点的____，这个自由行程叫做____。
参考答案:null7.影响糙壁流速分布的主要因素有（）。
参考答案:相对粗糙度;床面切应力8.影响光壁流速分布的主要因素有（）。
参考答案:水的密度;粘滞性;床面切应力9.混合长度与____无关，只是____的函数。
参考答案:null10.对于二元均匀流，。
（）参考答案:对第二章测试1.____是河流泥沙的主要来源。
河流动力学1 谷地最低点的连线成为（深泓线），或称为（溪线）2 含沙量的表示方法有（混合比含沙量）（体积比含沙量）（重量比含沙量）3 .（输沙不平衡）是引起河床演变的根本原因。
4 .河道整治规划必须遵循的原则是（全面规划）（综合治理）（因势利导）（因地制宜）（重点整治）（开发新材）5按丁坝结构型式分（抛石丁坝）（沉排丁坝）（土心抛石丁坝）6. .按洪水出现的季节及时间的不同，将汛期分为(凌汛) (桃花汛)(伏汛) ( 秋汛 )7. .根据洪水产生的原因的不同，将洪水分为(暴雨洪水) (融雪洪水)融冰洪水 (冰凌 ) (溃坝 ) )8. .反映洪水的强度和冲淤造床能力的要素(洪峰流量) 洪水总量(洪水流量)(洪峰水位)(洪水含沙量 )9. 水土保持和水库称为防洪工程措施中的(治本)措施，分洪工程和河道整治工程称为(治标 )措施10. 水库调度包括(防洪 ) 与(兴利 )。
11. 堤防的主要作用是（约束水流）（控制河势），防止河水泛滥成灾。
12. 堤身及堤基在渗流作用下，水体产生的局部破坏称为（渗透变形）。
13. 堤防按筑堤位置分为（江）堤，（河）堤，（湖）堤，（海）堤，（库）堤，（渠）堤。
14. 堤防巡查时的要求包括（五时）、（五到）、（三清）、（三快）。
15. 出现漫溢的抢护原则（水涨加堤）（水多分流）16. 出现漏洞的抢护原则（前截后导）、（临重于背）。
二．选择1.土质堤防的特点不包括（B ）。
A.散类体结构 B.抗冲刷能力高 C.施工质量影响大 D.变形量大2.下列哪项不属于漏洞的抢护方法（C ）。
A.塞堵法 B.盖堵法C.立堵法D.戗堤法3.五时不包括（C ）。
A.黎明时 B.天黑时 C.水位无变化时 D.刮风下雨时4.散浸的抢护原则为（B ）。
A.水涨加堤，水多分流B.临河截渗，背河导渗C.前截后导，临重于背D.反滤导渗，制止涌水带出泥沙5.临水截渗为哪种险情的抢护方法（B ）A.漫溢B散浸C.漏洞D.管涌6.上挑丁坝轴线与水流方向夹角成（B ）A.角度<90° B.角度>90° C.角度=90°7.对于非淹没式丁坝，当水流绕过丁坝时，上挑丁坝坝头水流流态（ A ） A.紊流B平缓C渐变8.抛石丁坝，采用乱石抛堆，表面用砌石或较大的块石抛护，在细沙河床上需用沉排护底上游伸出坝脚约4m，下游8m，顶宽一般为（ A ） A 1.5- 2.0m B 1.0-2.0m C1.0-1.5m9.若堤高在6米和10米之间，则选择坝顶宽为（B ）米 A.3B.4C.5D.610.长江的长度（B ）A 6387km B 6397km C 5464m D 6487km11.辽河的支流有（C ）A浑河,绕阳河西辽河西拉木伦河B太子河西辽河，浑河C浑河，东辽河，太子河，西拉木伦河D浑河柳河太子河12.高于中水位以上的沙滩称为（A ）A江心洲B江心滩C 浅滩D 边滩13.弯曲性河道的断面形状是（B）A抛物线形B对称三角形C马蹄形D多汊形三判断题。
第一次作业参考答案——第二章2.2 100号筛孔的孔径是多少毫米？当泥沙粒径小于多少毫米时就必须用水析法作粒径分析答：1）根据N 号筛的定义：1英寸内有N 个孔就称为N 号筛。
1英寸=25.4mm.。
可知如果网线直径为D ，则N 号筛的孔径计算公式如下:(25.4－D ×N)/N=25.4/N-D但本题并没有给出100号筛的网线直径，无法用公式进行计算。
经查表可得，100号筛孔的孔径为0.149mm （表2-2）或是0.147mm （表2-4）。
2) 对于粒径小于0.1mm 的细砂，由于各种原因难以用筛析法确定其粒径，而必须采用水析法作粒径分析。
注：第一问因为筛的网线直径可能不一样，所以以上两个答案都正确2.5什么是级配曲线？给出中值粒径，算术平均粒径，几何平均粒径的定义或定义式？ 答：1）在仅以横轴采用对数刻度的坐标上，以粒径为横坐标，以小于粒径D 的重量百分比即小于该粒径D 的泥沙颗粒重量在总重量中所占比例为纵坐标，点绘数据连成的曲线，称为累计频率曲线，亦称级配曲线。
2）中值粒径即累积频率曲线上纵坐标取值为50%时所对应得粒径值。
换句话说，细于该粒径和粗于该粒径的泥沙颗粒各占50%的重量。
3）算术平均粒径即各组粒径组平均粒径的重量百分比的加权平均值，计算公式为∑=∆•=ni iim p DD 110014）几何平均粒径是粒径取对数后进行平均运算，最终求得的平均粒径值。
计算公式为)ln 1001ex p(1∑=∆•=ni i imgp DD注：关于级配曲线的定义错的比较多，并不是以粒径的对数或是负对数为横坐标，也不是按几何级数变化的粒径尺度为分级标准……只要跟上述表达的意思一致都为正确答案。
2.6某海滩的沙粒粒度范围是 1.43.6φ=-，试给出以毫米为单位的颗粒粒径范围解：因为D 2log -=Φ，其中D 为颗粒粒径，所以可得到2D φ-=3789.0224.111===-Φ-D ，0825.0226.322===-Φ-D所以颗粒的粒径范围为0.083mm-0.379mm 。
注：此题不要忘记单位第二次作业参考答案——第二章2.21 动床模型中常采用量瓶法测量浑水浓度？量瓶的容积约为1000cm 3,每次使用前需在当时水温下精确测量其容积。
已知某次测量数据为：水温20℃，空瓶的质量为113.0g,空瓶加清水的质量为1146.14g,空瓶加浑水的质量为1149.42g,滤出瓶中浑水中的沙样烘干后得沙的质量为52.99g 。
已知模型沙的颗粒容重为1.065gf/cm 3, 20℃时清水的容重为0.9982gf/cm 3，试求量瓶体积，沙样固体的体积，浑水的体积比和质量比浓度。
解：水温20℃时，清水的重量为W=1146.14-113.0=1033.14gf清水的容重为 γ=0.9982gf/cm 3量瓶的体积为331033.141035.0031035.000.9982W V cm cm γ====沙样固体的重量为 W s =52.99gf ；模型沙颗粒容重为 s γ=1.065gf/cm 3 沙样固体的体积为3352.9949.7558749.761.065ss sW V cm cm γ==== 浑水的体积比浓度为 49.755870.048073 4.81%1035.003s v V S V ==== 浑水的重量比浓度为33352.990.051198/0.0512/51.2/1035.003s w W S gf cm gf cm kgf m V =====注：公式，单位一定不要忘记，同时注意表达方式的书写。
m ≠W, ρ≠γ，单位的换算。
还有不要混淆gf 和g 的区别，前者是重力的单位，后者是质量的单位。
1kgf=1000gf=9.8N, 指的是1千克物体所受的重力。
在计算中，重量也可以用质量来表示，单位是g ，表达符号是m.它与重量用力的表示，单位是gf ，数值上是一样的。
2.22推导例2-6中给出的重量ppm 值S 与重量比含沙量S v 的关系 已知：s w W S V ==总泥沙所占重量浑水总体积；6ppm 10S =⨯泥沙所占重量（重量）浑水总重量 求证：66101(1)10ws S S γγγ--⋅⋅=--⨯证明：[][][]6666(1)10(1)10()10(1)10s ss w m mw v v s v s v w s W W W S W V W S S S S S S S S S S γγγγγγγγγγγ----===⨯=+-⨯⨯=+-⨯⨯=+-⨯⨯⎡⎤=+-⨯⨯⎢⎥⎣⎦总总总从而求得66101(1)10w s S S γγγ--⋅⋅=--⨯证明完毕注：这个题目大家错的比较少，只有个别的同学没有证完。
主要问题在于步骤少！2.24动床河工模型设计中的一个重要参数是沉速比尺/p m ωλωω=，其中下标p 表示原型沙的沉速，下表ω表示模型沙的沉速。
为了达到原型，模型淤积部位相似，常令()1/2v h ωλλλ==，其中h λ是模型的垂向长度比尺。
已知原型沙的容重是32650/s kgf m γ=，原型沙的中值粒径是500.03D mm =，原型中水温为20℃。
模型的垂向长度比尺40h λ=，模型中用容重为31500/s kgf cm γ=的电木粉末作为模型沙。
试求：（1）试验时水温控制在20℃，则模型沙的中值粒径50D 应是多少？（2）试验中的实际水温是5℃，此时仍按（1）算出的模型沙中值粒径50D 进行试验，则试验中实际的沉速比尺ωλ是多少？（3）试验时水温控制在20℃，但模型中悬沙浓度为100kg/m 3,此时试验中实际的沉速比尺ωλ是多少？提示：沉速用层流区公式计算，粒径用50D 代表，水的物理性质如下：解：（1）原型沙粒径500.03D mm =<0.076mm ，流速可用层流区Stokes 公式计算：2118s gD γγωγν-=；模型沙粒径更小，也符合Stokes 公式；温度相同，则,p m m p γγνν==于是： ()21/2/spp p mh sm m D D ωγγλωωλγγ-⎛⎫=== ⎪-⎝⎭； m D D =代入数据得：0.030.0216m D mm ==。
（2）若试验时模型水温为5oC ，则仍有：2/pms p p m m p m s m p m pD D ωγγγνλωωγγγν-⎛⎫== ⎪-⎝⎭；（3）模型中100 6.67%1500WV sS S γ===，()()55110.06670.7082V S ωω=-=-=； 于是：()1/2001.412 1.412 1.4128.930.7082p p p h m ωωωωλλωωω===⋅===⋅ 注：这个题目大家的问题比较多。
1． 公式的选择，最好用Stokes 公式。
当然采用表2-8种其它三种层流计算公式不影响计算结果。
2． 第一问中γ的确定，水温是在都为20oC ，所以γ=998.2kgf/cm 3。
3． 第二问出现的问题最多。
尤其注意原型与模型因温度的不同，p γ，m γ，p ν，m ν取值得不同。
原型是20oC ，所以p γ=998.2kgf/cm 3; p ν=1.004⨯10-6m 2/s ；模型是5oC ，所以m γ=1000kgf/cm 3; m ν=1.514⨯10-6m 2/s4． 第三问V S 求解中，注意s γ=1500kgf/cm 3。
以及长度比尺的应用。
5． 题目不一定非要每步都计算出结果，把公式简化后再计算，不容易出错 6． 注意数字的精度，在计算过程中尽量不要四舍五入，以免最后结果不准确。
第三次作业参考答案——第三章3.7某渠道断面为梯形，底宽5.0m ，边坡1:2，坡降J=3/10000（万分之三），边壁突起高度0.008s k m =，无床面形态。
试用Einstein 的断面平均流速公式求335/Q m s =时的水深。
解：忽略岸壁阻力，即b R R =。
bb R R R '''=+ 由于无床面形态，则bR R R ''==。
计算步骤如下：（1）给出h 的初始试算值。
（2）由h 值求得水力半径R水深与面积的关系为252A h h =+。
湿周P与水深的关系为5P =+水力半径R与水深的关系为2R =。
（3）由R R '=，用R '的值计算平均流速。
（课本式3-18）5.75lg(12.27)s R k χ'=b其中s k =0.008m 。
为了从图3-10查出χ，需要用到粘性底层厚度δ'的值：64*11.6U νδ--'===' 故sk δ='（4）求出Q AU =，与给定的流量比较。
重复上述步骤，反复试算直至求出正确R 值。
试算过程如下表所示，最终试算结果为h=2.586m 时Q=353/m s注：此题与例3-3不同，没有沙波阻力，用水深作为试算值准确些 个别同学把水深与水力半径的关系写错 表格格式化问题，单位不写解：1) 水槽过水断面面积A=Bh=2.4×0.31=0.7442m 湿周P=B+2h=2.4+2×0.31=3.02m水力半径0.7440.2463.02A R m P ===剪切流速*0.056/U m s =010009.80.2460.0013 3.139RJ gRJ Pa τγρ===⨯⨯⨯=（这里不能用ｈ代替）033.1391.022()(26501000)9.80.1910s D τγγ-Θ===--⨯⨯⨯（图3-5～3-６，图3-９）3**60.0560.1910Re 10.610U Dν--⨯⨯===（图3-5～3-8）6391090.19100.0255/Dm sνω--=-=-⨯⨯= *0.0562.20.0255U ω==（图3-７）3332629.8(0.1910)67.2(10)gD ν--⨯⨯==（图3-８）0.47Fr ===（图3-９） 查图3-5，图3-6，床面形态无法得知。
查图3-7，床面形态为过渡 查图3-8，床面形态为平整 查图3-9，床面形态为沙纹-沙垄 图3-9与实测结果比较接近。
2）水槽过水断面面积A=Bh=2.4×0.20=0.482m 湿周P=B+2h=2.4+2×0.20=2.8m 水力半径0.480.1712.80A R m P ===剪切流速*0.071/U m s =010009.80.1710.0030 5.04RJ gRJ Pa τγρ===⨯⨯⨯=035.041.640()(26501000)9.80.1910s D τγγ-Θ===--⨯⨯⨯ 3**60.0710.1910Re 13.510U Dν--⨯⨯===6391090.19100.0255/Dm sνω--=-=-⨯⨯=*0.0712.80.0255U ω==3332629.8(0.1910)67.2(10)gD ν--⨯⨯==0.94Fr === 查图3-5，图3-6，床面形态无法得知。
