第七讲河道阻力

妨碍河道行洪总结引言河道是自然界中的重要水文要素，其作用十分重要。

河道的主要功能之一是行洪。

行洪是指河道在暴雨、洪水等自然灾害来临时，承受大量水流的能力和过程。

然而，在实际情况中，我们经常会发现一些妨碍河道行洪的情况。

本文将对这些妨碍河道行洪的因素进行总结和分析。

妨碍河道行洪的因素1. 具体地形河道所经过的地形特点是影响河道行洪的重要因素之一。

如果河道地势较高而河道本身较窄，就会造成河流水位上涨，进而导致河流水量增大，增加了行洪的风险。

此外，如果河道地势陡峭、多峡谷地形，水流速度也会增加，加重了行洪的威胁。

2. 城市化进程随着城市化进程的不断推进，城市化现象对河道行洪产生了巨大影响。

大量的建筑物、道路和排水系统的建设改变了自然河道的原貌，加剧了行洪风险。

例如，城市中大量的硬化地面，如水泥路面、建筑物和停车场等，导致降雨无法自然渗透入地下，使得雨水很快流入河道，进而加大了河道的水流量，形成洪水。

3. 河道淤塞河道淤塞也是妨碍河道行洪的重要因素之一。

河道淤塞是指由于沉积物、垃圾和植被等的堆积，导致河道断面变窄、水流速度减缓的现象。

如果河道淤塞严重，那么在洪水到来时，河道的水流容量将大打折扣，行洪能力将受到极大的限制。

此外，淤塞还使得水流在河道内的分布不均匀，增加了沿岸地区的淹水风险。

4. 河道中的障碍物河道中存在的障碍物也是妨碍河道行洪的重要因素。

这些障碍物包括浮木、岩石、建筑物和桥梁等。

这些障碍物会阻碍水流的正常通行，增加河道的水流阻力，进而影响河道的行洪能力。

此外，由于障碍物的存在，水流可能会形成漩涡，引发局部的水位上涨，加剧洪水的危险性。

影响妨碍河道行洪的结果1. 水灾风险的增加妨碍河道行洪导致的直接结果就是水灾风险的增加。

行洪受阻，河道的水位上涨，增加了沿岸地区的淹水风险。

在严重情况下，洪水可能会席卷城市和农田，对人类、动物和农作物造成严重损失。

2. 生态系统破坏河道是一个复杂的生态系统，其中存在着众多的动植物。

河流总阻力=摩擦阻力+形态阻力一、概述河流是自然界中重要的水域系统，对于生态环境以及人类社会发展都具有重要意义。

而河流的流动受到各种阻力的影响，其中包括摩擦阻力和形态阻力。

本文将从理论与实践的角度探讨河流总阻力的计算方法及影响因素。

二、摩擦阻力1. 摩擦阻力的定义摩擦阻力是指水流在河道中因与河床和河岸的摩擦作用而产生的阻碍水流流动的力量。

摩擦阻力与水流的速度成正比，河道的粗糙程度和水流的黏度也会影响摩擦阻力的大小。

2. 计算方法摩擦阻力可根据流体力学理论和实验数据进行计算，通常采用Prandtl-Colebrook公式或Nikuradse公式来计算摩擦阻力的大小。

这些计算方法需要考虑水流的流速、粘度以及河道的粗糙度等因素。

3. 影响因素河流的摩擦阻力受到多种因素的影响，包括水流速度、河道横截面形状、水的粘度、河床和岸边的材质等。

不同的河流具有不同的摩擦阻力特征，因此在工程实践中需要针对具体情况进行分析和计算。

三、形态阻力1. 形态阻力的定义形态阻力是指水流由于河道的形态变化而产生的阻碍水流流动的力量。

河流的曲折、弯曲、河床起伏等形态特征都会对水流产生影响，形态阻力是由这些形态特征引起的。

2. 计算方法形态阻力的计算方法相对复杂，通常需要进行水工模型试验或者数值模拟分析。

通过测量水流在不同形态条件下的流速和水位变化，可以得到形态阻力的大小。

3. 影响因素河流的形态阻力受到河道曲率、河床起伏、河道交叉等因素的影响。

不同形态特征会对水流产生不同的阻力作用，因此在河道设计和水利工程规划中需要充分考虑形态阻力的影响。

四、河流总阻力的计算河流总阻力是摩擦阻力和形态阻力的综合效应，其计算需要综合考虑摩擦阻力和形态阻力的大小和分布特征。

通常可以采用专业的水工模型试验或数值模拟方法来进行河流总阻力的计算，以更精确地评估水流在河道中的阻力情况。

五、结论河流总阻力的计算涉及多个复杂的因素，其中摩擦阻力和形态阻力是影响水流阻力的重要因素。

河流动力学第一章泥沙特性1、等容粒径：体积与泥沙颗粒相等的球体的直径。

设某一颗泥沙体积为V ，则等容粒径3/1)6(πV D =泥沙粒径可用长轴a ，中轴b ，短轴c 的算术平均值表示)(31c b a D ++= 假设成椭球体，用几何平均值表示3abc D =2、粒配曲线的作法：(图1-1 p6)①通过颗粒分析（包括筛分和水析），求出沙样中各种粒径泥沙的重量②算出小于各种粒径的泥沙总重量③在半对数坐标纸上，将泥沙粒径D 绘于横坐标（对数分格）上，小于该粒径的泥沙在全部沙样中所占重量的百分数p 绘于纵坐标（普通分格）上，绘出的D~p 关系曲线即为所求的粒配曲线。

3、粒配曲线特点曲线坡度越陡，表示沙样内颗粒组成越均匀，反之，不均匀。

4、粒配曲线特征值1）中值粒径50D ：是常用的特征值，它表示大于和小于该种粒径的泥沙重量各占沙样总重量的50%，即粒配曲线的纵坐标上找出p=50%，其对应的横坐标即为50D 2）平均粒径50D ：是沙样内各泥沙粒径组的加权平均值。

即粒配曲线的纵坐标（p ）按其变化情况分成若干组，并在横坐标（D ）上定出各组泥沙相应的上、下限粒径min max D D 和 以及各组泥沙在整个沙样中所占重量百分数i p ∆，然后求出各组泥沙的平均粒径32min max min max i min max D D D D D D D D i +++=+=或∑∑==∆∆=n i i n i i im pp D D 11n —为划分组数；2502σe D D m =，其中σ—沙样粒径分配的均方差，9.151.84ln D D =σ 当σ为零时，沙样均匀，50D D m =，一般沙样不均匀，σ总是大于零，因此，通常50D D m >3）分选系数（非均匀系数）25750D D S =，若0S =1，则沙样非常均匀，越>1，则越不均匀。

5、影响泥沙的孔隙率的因素①沙粒的大小 ②均匀度 ③沙粒的形状 ④沉积的情况 ⑤沉积后受力大小 ⑥历时长短泥沙越细，孔隙率越大；泥沙越均匀，孔隙率越大；越接近球体，孔隙率越大。

近期长江下游河床阻力变化特征冲积河流阻力是泥沙运动力学的基本问题,它与河流的泄流能力及挟沙能力直接相关。

其与一般定床明渠水流阻力不同,由沙粒阻力、沙波阻力、边壁阻力等组成。

其中,沙粒阻力和沙波阻力又统称为河床阻力,在宽深比较大的天然河流中,它是冲积河流阻力最为重要的组成部分。

河床阻力反映了水流对河床作用力的大小,决定着泥沙运动的强度。

近年来,人类活动作为第三驱动力对于长江下游的影响日益增大,尤其是长江三峡及南水北调等工程的兴建,导致上游来沙减少约2/3,三峡大坝下游,河床沉积物粗化的河段有不断下移的趋势,势必会引发长江下游河道河床阻力自适应调整。

因此,亟需重新认识和研究新形势下长江下游河床阻力的分布特征,为该河段的航道整治,航运安全及防洪提供较为可靠的参考依据。

影响河床阻力的因素有河床的糙率、形状、水力半径和水深、水流流态和含沙量等,为获得更为精确的河床阻力参数,本文通过对2014年至2016年间长江九江至长江口河段河床床面沉积物、形态、水深和流速开展粒度样品现场采集与室内分析、多波束测深系统、双频ADCP的测量与分析,计算九江至长江口河段河床阻力,探讨长江下游河床阻力的分布特征及影响因素分析。

另一方面,河床阻力系数尤其曼宁系数是数值模拟的一个重要参数,直接控制着流量、速度、深度等水力要素的模拟结果和精度,在天然河道、明渠、管道的过水能力计算、洪水演进预报准确度和精度发挥关键作用。

因此,基于以上实测数据计算的河床阻力系数,通过Delft3D数值模型模拟分析在超警戒水位下,长江南京河段洪水位与流量过程,以期为防洪管理提供较为可靠的技术和数据支撑。

主要研究结果如下:(1)三峡蓄水前(2003年),长江下游自九江至吴淞口河道沙粒阻力最大134 N/m~2,最小2.2 N/m~2,平均沙粒阻力为54.6 N/m~2。

而三峡蓄水后(2014~2016年),长江下游自九江至吴淞口河道河床沙粒阻力最大40 N/m~2,最小5.8 N/m~2,平均沙粒阻力为20 N/m~2。

[文章编号]1009-2846(2008)09-0001-03北方河流冰期水流阻力分析孙建儒,孙景春[收稿日期]2008-03-28[作者简介]孙建儒(1982-)男,大专,现从事水文水资源勘测工作。

(吉林省白城水文水资源勘测局,吉林 白城 137000)[摘要] 本文通过由流速分布推求冰期河道冰盖糙率系数,提出了由流速分布推算冰盖及河床糙率的计算方法,同时考虑冰盖影响区与河床的流速分布,确定最大流速位置,阐述了冰盖对水流的阻力是研究河道冰情演变及其运动规律的依据。

并对河道冰期形成冰盖,其阻力使河道水位升高、过流能力降低、水位流量关系改变。

流速分布推算冰盖及河床糙率的计算方法进行了分析。

为北方地区基层测站的冰期测验工作提供参考。

[关键词] 北方河流;冰期水流阻力;冰盖及河床糙率;流速分布;河道冰情[中图分类号] T V13112+2[文献标识码] B1 导 言常期的工作实践,我们不难得知,冰盖的形成使河道水力现象发生改变,引起水流阻力增加从而导致河道过流能力下降及能量损失增加。

对于宽浅式河道,假定冰盖很薄,则水力半径几乎减小到明流水力半径的一半。

从而给河道的冬季运行带来一系列问题:若封冻河道中流量剧烈增加,将引起冰盖破碎形成冰塞、冰坝;明流条件下建立起来的水位、流量关系不适于封冻河流。

冰盖形成对河道过流能力和泥沙运动将产生明显的影响。

结冰河道的糙率是反映河道阻力大小的主要参数。

是计算冰盖下流速、水位和流量的重要因素。

因为,冰盖下表面糙率很难直接量测得到,一般只能由流速分布进行间接估算,冰盖下的过流断面由于水中冰的堆积而发生变化。

所以冰期河道的水面比降与恒定均匀明流条件下的水面比降相等的假定并不完全正确,当有大量水中冰堆积或水流要素急剧改变时,河床糙率在有冰盖存在时,与明流条件下相比有显著的不同,这些影响因素均随时间而变。

要想掌握盖面冰对水流的阻力,研究河道冰情演变及其运动规律,则有必要对冰期河道阻力问题进行分析与探索。

地理专题复习常考知识补充<一>冲淤平衡一、冲淤平衡原理及其应用(“冲”，即侵蚀搬运，“淤”，即淤积沉积。

)冲淤平衡:是指在一定时间内，某一河段上游来沙量等于本河段水流挟沙力，下泄的沙量与进入河段的沙量基本保持相等的现象。

河床的冲淤实际上就是上游来沙量与本河段的水流挟沙力不平衡引起的。

(根据定义，冲淤平衡取决于两个变量，一是上游来沙量，二是河段的水流携沙力(河段泄沙量)冲淤平衡需求这两个变量基本相等。

）（在一定时间内，上游来沙量=本河段水流挟沙力= 下泄的沙量。

)(1)冲淤平衡原理的理解和应用①当上游来沙量大于本河段的水流挟沙能力时，产生淤积，河床升高;当上游来沙量小于本河段的水流挟沙能力时，产生冲刷，河床降低。

②同一河段:河流的侵蚀和堆积往往“你强我弱”，交替进行;流量大时(汛期)，以侵蚀为主;流量小时(枯水期)，以堆积为主。

③河口区域:河流和潮汐(海浪)的共同影响，两个的强弱“此消彼长”:流水沉积+海浪侵蚀;流水侵蚀+海浪堆积。

同时会引起海岸线进退变化。

(流水沉积+海浪侵蚀;流水侵蚀+海浪堆积)淤积原理上游来沙量>本河段水流挟沙能力，所以产生淤积，河床升高;——冲淤量=淤积量-冲刷量冲淤量>0,以淤积为主十冲淤量<0,以冲刷为主-冲淤量=0,冲淤平衡冲刷原理上游来沙量<本河段水流挟沙能力:所以产生冲刷，河床下降;交替原理挟沙力>含沙量,以冲刷为主；挟沙力<含沙量,以淤积为主；挟沙力=含沙量,冲淤平衡同一河段，河流的侵蚀与堆积往往是交替进行。

流量大时(汛期)，以侵蚀为主;流量小时(枯水期)，以堆积为主。

(这是一般情况下的结论，具体情况还需根据实际的资料和数据判断)二、类型(1)纵向平衡:即来水含沙量与河段挟沙能力平衡。

分为不冲不淤平衡以及冲淤平衡;主要研究的是河水深度的变化问题。

(2)断面平衡：是指在对抗流水侧蚀与堆积过程中，由于河段情况特殊，断面形状并(2)、断面平衡:没有改变。

（2)、崩岩或滑坡急流滩:由于两岸或一岸山岩崩塌坠人江中，堵塞江流，使其过（3)、溪口急流滩:由于两岸溪沟，在山洪暴发时冲出大量泥石，沉积于溪沟口， (4)、石梁急流滩:由于河床上的纵向、横向石梁或者河底上凸，在中、枯水位期堵塞 2.按成滩水位期分类(1)、枯水急流滩:河底的浅脊岩坎，在枯水期阻滞水流的作用明显，形成急流，特点：在枯水期时成滩，水位越枯，滩势越凶险，(2)在中水期，随着流量的增大，水位的上升，水流受阻，产生急流特别是该障碍物适淹时，阻水更严重，滩势最凶险，待水位增高，淹没障碍物，水势畅通，滩势即消失。

特点：在中、水位时成滩，在当季水位期滩势最凶险，高于该水位即漂滩，低于该水位时，滩势消失。

(3)、洪水急流滩在洪水期，流量猛增，峡谷河段河床狭窄，泄水不畅，迫使水流在峡内加速通过，当峡内有岸嘴突出或礁石阻流时，则出现急流。

特点：一般在洪水期成滩，水位越高滩势滩势越凶，涨平或退水，滩势便能减弱，退到成滩水位以下时，滩势消失。

3.按急流滩平面形态分类(1)、单口急流滩:指一岸岸嘴或石坝、石梁伸人河床，缩窄过水断面，凸岸一侧产生急流埂水，断面横比降向彼岸倾斜，形成水流扫弯的急流滩， (2)、对口急流滩:指两岸岸嘴互相对峙伸人河槽形成卡口;或一岸凸嘴，另一岸有岩脚、卵石坝伸入河槽，形成两岸均有急流埂水，断面横比降由两岸指向河心的急流滩。

对口滩：河心一线水面的坡降最小在错口滩：则以对岸附近的水面的坡降最小;2、横比降分布特点在滩口形成斜流束状的强较(1)单口急流滩水面横比降：由突嘴向彼岸一侧倾斜(2)对口急流滩水面横比降：自两岸向河心倾斜;(3)错口急流滩和多口急流滩水面横比降：由凸岸一侧向对岸倾斜，并具有弯曲河段的水流特征。

3.急流滩河段的水流结构在滩嘴下形成主流区、回流区、紊动区等三个区域。

(1)主流区:(2)紊动区(夹堰区):即主流区与回流区之间的水域。

①滩嘴岸形陡峭的紊动区:两种不同流向、流速大小悬殊的水流，在交界面上摩擦，不断产生泡水、漩涡，水流高度紊动，在紊动区内不存在夹堰缓流带；③滩嘴下方沱区面积大的紊动区分裂扩散迅速，水势趋于，有较宽夹堰缓流流带；(3)回流区:在滩嘴下方凹进沱区内形成的与回流，4.急流滩河段面流流态分布及(1)、急流滩面流流态分布:(2)、急流滩河段航行水域的划分:①三角水，即滩嘴水流边界层的脱离处，由斜流、枕头泡和回流出水三种不同流向的水流交汇所形成的三角形静水区，又称“三叉水”;位于分界水以上、夹堰内侧的局部水流，称为二、急流滩河段引航基本方法作要领一般有挂主流航法、循夹堰缓流带航法(大包小、外穿里航法)、挂半沱出半腮航法(半腮出角航法)、循分界面航法(里穿外航法)和循回流航法(满腮出角航法)1.挂主流航法当紊动区水流紊动剧烈，不存在夹堰缓流带，沱楞上泡水汹涌，枕头泡内压力强，回流出水无力，上行船舶可选择挂主流流路航行；2.循夹堰缓流带航法（大包小、外穿里）适用于：夹堰缓流带较宽，水流紊动程度和内压力较弱时，用于：一般急流滩河段，尤其适用于大型船舶(队)及操纵性能较差的船舶；适用于：紊动区及沱楞上泡漩交混恶，而回流沱区大，回流流带宽，又有适航宽力，则可选择里穿外航法，以5.循回）若沱区大，回流面积宽，流线较顺直，三角水域有适航宽度和深度，斜流及披头水与滩嘴的交角较小时，可采用循回流流路进滩，但此航法，由于是从回流出水与枕头泡之间驶出迎斜流上滩，易造成窝凼、困边、出角大张或挖岸等事故，故一般不采用；(二)、下行航路的作要领下行船则应挂高水势一岸下行，使船位落位于预定航线上。

含淹没植被河道阻力系数的计算方法
河道阻力系数的计算方法是一种动态的分析过程，通过分析不同的河流环境，
评估河流恢复、维护和改进的可行性，以实现可持续发展的目的。

计算河道阻力系数的基本原理是：“水力阻力与水流速度成比例”。

即河道阻力系数是水流速度与水力阻力之比。

河道阻力系数是在某一特定状况下河流速度与水力阻力之比。

它有助于识别河
流的水力学特性，进而把握河流发展的趋势，设计有效的环境治理方案。

首先，应该确定河流横断面和节点处的水深和水流速度，以及河流横截面内植
被的状况等，以计算河道阻力系数。

其次，河流横截面应根据植被的形态和水流速度等参数，进行多种参数分析，
如用面积、曲线长度、节点处水深等进行多个参数计算，从而估计出河道阻力系数。

第三，应该采用不同的类型植物组合，如复合植物、堤防植物、流口植物等，
进行横断面分析，确定不同类型植被的水力学特性，进而计算出河道阻力系数。

最后，应根据河流横断面水力学特性以及河道阻力系数，结合河流横断面外观
信息，综合评估河流恢复、维护和改造的可行性，以实现河流的可持续发展。

总之，河道阻力系数的计算方法是动态的。

通过对不同的河流环境分析，结合
河道横断面水力学特性，根据河流横断面的具体条件来评估不同的植被参数加以计算出河道阻力系数，以实现可持续发展的目的。

水阻力计算公式单位：咱们老百姓也能懂在咱们农村，大家伙儿平时聊天，说的都是地里的庄稼、家里的琐事，很少会聊到啥高深的科学知识。

但今天，我偏要跟大家伙儿聊聊一个听起来挺高大上的话题——水阻力计算公式单位。

别怕，咱不说那些复杂的术语，就用咱平时说话的方式，看看能不能把这个事儿说明白。

首先啊，咱们得知道啥是水阻力。

咱们平时游泳、划船，或者看那些运动员在水里比赛，都会感觉到水好像有种力量在拽着咱们，不让咱们前进，这股力量就是水阻力。

那为啥会有水阻力呢？说白了，就是因为水有黏性，咱们在水里一动，就会跟水产生摩擦，这股摩擦力就是水阻力。

那水阻力的大小是咋算出来的呢？这就得用到水阻力计算公式了。

不过啊，咱们先别急着背公式，先弄明白公式里的那些单位是啥意思。

要不然啊，就算公式背得滚瓜烂熟，也不知道咋用。

先说第一个单位，速度。

速度嘛，咱都懂，就是快慢的意思。

比如说，咱骑自行车，骑得快就是速度大，骑得慢就是速度小。

在水阻力计算公式里，速度的单位通常是米每秒，就是说每秒钟走了多少米。

这个单位挺直观的，咱们平时也能感觉到。

再说第二个单位，面积。

面积嘛，就是多大的地儿。

比如说，咱家的院子，多大的面积心里都有数。

在水阻力计算公式里，面积的单位是平方米，就是说多大的一个正方形或者长方形，边长是一米的那种。

这个单位也挺好理解的，咱平时量地、盖房子，都离不开它。

然后啊，还有个单位叫密度。

密度是啥呢？就是单位体积里有多少东西。

比如说，咱平时说的铁重、木头轻，其实就是铁的密度大，木头的密度小。

在水阻力计算公式里，密度的单位是千克每立方米，就是说每立方米有多少千克的水。

这个单位虽然听起来有点绕，但咱想想也知道，水多了阻力肯定大，水少了阻力肯定小，密度这个单位就是用来衡量水多少的。

最后啊，还有个单位叫黏度。

黏度嘛，就是液体流动的快慢。

比如说，蜂蜜就比水稠，流动得慢，这就是黏度大。

在水阻力计算公式里，黏度的单位是帕斯卡秒，这个单位听起来有点专业，但其实它就是用来衡量水流动快慢的。

空调水系统的水力计算时间：2021.02.13 创作：欧阳总根据舒适性空调冷热媒参数，应对冷热源装置、末端设备、循环水泵功率等进行考虑，因此，空调冷水供回水温差应大于等于5℃。

一、沿程阻力（摩擦阻力）流体流经一定管径的直管时，由于流体内摩擦力而产生的阻力，阻力的大小与路程长度成正比的叫做沿程阻力,即(1-1)若直管段长度l=1m时，则式中λ——摩擦阻力系数，m；——管道直径，m；R——单位长度直管段的摩擦阻力（比摩阻），Pa/m；——水的密度，kg/m3；——水的流速，m/s。

对于紊流过渡区域的摩擦阻力系数λ，可由经验公式计算得到。

当水温为20℃时，冷水管道的摩擦阻力计算表可以从《实用供热空调设计手册》中查询。

根据管径、流速，查出管道动压、流量、比摩阻等参数。

计算管道沿程阻力时，室内冷、热负荷是计算管道管径大小的基本依据，对于PAU机组管道管径进行计算时，应考虑其提供的仅为新风负荷，室内负荷是由风机盘管承担。

所以这种空调末端承担负荷应计算精确，以避免负荷叠加。

同时应清楚了解水管系统的方式，如同程式，异程式。

不同的接管方式对沿程阻力具有一定的影响。

在计算工程中，比摩阻宜控制在100-300Pa/m，通常不应超过400Pa/m。

二、局部阻力（一）局部阻力及其系数在管内水的流动过程中，当遇到各种配件如阀门、弯头等时，由于涡流而导致能量损失，这部分损失习惯上称为局部阻力（）。

(2-1)式中——管道配件的局部阻力系数；——水流速度，m/s。

常用管道的配件可以通过相应的表格进行查询。

根据管道管径的不同以及管道上的阀门、弯头、过滤器、除污器、水泵入口等能出现局部阻力的类别进行查询，得到不同的局部阻力系数，再利用公式计算出局部阻力。

对于三通而言，不同的混合方向及方式，会出现不同的阻力系数，且数值相差比较大。

因此，查询三通阻力系数时，应根据已有的混合方式进行查询，进而得到更准确的局部阻力系数。

在实际计算水管局部阻力时，应先确定管道上的管件种类、数目，尤其是水管接进机组、水泵、末端。