河流动力学概论(清华版)习题

1、 第六章 1. 解释 Langbein-Schumm 定律，说明为什么最大产沙量发生的半干旱草原地区，而不是沙 漠灌丛区或降雨量很大的地区。 答：书上第 123 页至 124 页。 2. 什么是流域的泥沙输移比？宜昌站以上的长江流域，泥沙输移比约为多少？ 答： 泥沙量 St 与流域中的地表侵蚀总量 Se 之比称为泥沙输移比。20 世纪 80 年代宜昌站以上的 长江流域，泥沙输移比约 0.35。 3. 说明河网密度和沟壑密度的定义。黄土高原丘陵沟壑区的沟壑密度为多大？ 答： 单位流域面积内的河道长度称为河网密度（drainage density）Du 其定义为 Du = ( å L )

2、u Au 其中， (å L) u 为级别为 u 的河道总长度。 单位流域面积内的沟道总长度称为沟壑密度。黄土高原丘陵沟壑区的沟壑密度为 1.8 7 km/km2。 4. 标注习题 6.4 图所示流域水系中河道的 Strahler 级别。 答：方法见第 127 页及图 6-7，略。 5. 在什么情况下，可以认为冲积河流处于平衡状态、形成均衡河道？说出有代表性的三种 均衡河流定义。 答： 如果河流和边岸的物质组成不改变或流域来水沙没有较大变化， 在准衡时段内， 河道依 然能够在河道平面摆动和断面有冲有淤的演变过程中达到一个稳定、 平衡的一般形态， 河道 的主要几何尺寸基本不变，此时称为河

3、流处于平衡状态，或称形成了“均匀河道” 。 以下所述是具有代表性的几种均衡河流定义： 以河道形态随时间的变化为判据 以河道内泥沙的输运过程为判据 以河道的输沙耗能效率为判据 6. 什么是造床流量？说明其在实际工程中的重要意义。为什么可以用平滩流量表示造床流 量？ 答：对某一时段内平均意义上的均衡河道形态来说，真正起到控制、主导作用的流量应是一 个中等流量。从理论上说，天然的流量变化过程所形成的均衡河道形态，可以通过在河道中 恒定施放这一中流量和相应含沙量而塑造出来，这即是 Inglis 于 1949 年所提出的造床流量 概念。 平滩水位指在滩槽分明的河流里，主槽充满之后、与新生河漫滩表面齐平的

4、水位。之 所以选择用平滩流量代表造床流量， 是由于它标志了来水来沙的动力作用从塑造主槽到塑造 滩地的一个转折点，从而在河道形态演变中有重要意义。 7. 下表是某河流断面的实测流量 Q、水面宽 B、平均水深 h 数值。试分别用最小宽深比法 和最大 dB/dh 法求其平滩水位，确定平滩流量。 Q / m3/s 500 750 1000 1250 1500 1750 2000 B/m 101 118 121 137 145 308 320 h/m 2.8 3.7 3.9 4.3 4.8 4.9 5.2 解： 最小宽深比法 绘制平均水深宽深比及平均水深流量关系曲线 可以看出，当平均水深 h = 4.7

5、 m 时，宽深比 B/h 最小，此时对应的流量 Q = 1400 m3/s 即为 平滩流量。 最大 dB/dh 法 绘制平均水深水面宽关系曲线 当 dB/dh 最大时，即平均水深水面宽关系曲线的斜率达到最大。由上图可知，此时平均水 深 h = 4.87m，再查平均水深流量关系曲线，查得其对应的流量 Q = 1600 m3/s。 8. 利用陕县站 11 年水沙资料文件，任选其中 3 年的水沙资料，列表、绘图计算有效输沙流 量的数值。并与 19871990 年期间的数值进行比较。 解：资料不全，略。 9. 沿程河相关系中，水面宽大约与特征流量的多少次方成正比？ 答： 查图 6-17 知，沿程河相关

6、系中，水面宽大约与特征流量的 0.55 次方成正比。 10. 在一条河流上， 下游测站 A 的平滩流量是上游测站 B 处平滩流量的 4 倍， 试估算测站 A 处平滩流量下的水面宽比测站 B 处大多少？ 解：因为沿程河相关系中，水面宽大约与特征流量的 0.55 次方成正比。 故 0.55 0.55 ， B下 = aQ下 B上 = aQ上 所以 B下 æ Q下 ö =ç ÷ B上 è Q上 ø 0.55 = 40.55 » 2.14355 ，即 B下 - B上 » 2.14355 - 1 = 1.14355 B上 于是

7、，估算测站 A 处平滩流量下的水面宽比测站 B 处大 1.14355 倍。 第七章 1. 判断下述说法是否正确，并给出理由和根据： “流域来沙量较大的河流，其河道将发生堆 积抬高、形成散乱游荡的河型” 。 答：上述说法是正确的。床沙质相对来量的大小对不同河型的形成起着重要作用。在床沙质 来量较多的河流中，常会发展形成游荡河型。这样的河流河身顺直，比降陡，糙率小，流量 大， 具有挟沙能力较大的特点， 以便适应流域来沙多的情况。 同时， 流域的床沙质来量越大， 河流就愈不稳定，表现为纵向冲淤幅度很大。另一方面，由于水流功率很大，来自流域的细 颗粒泥沙无从沉淀，形成河岸的物质都是无粘性的颗粒，河岸抗

8、冲性因而比较小，导致河流 的横向摆动不受约束。这两方面的结合，就使游荡型河流具有散乱多变的特点。流域床沙质 来量多少是游荡型与稳定分汊型河道的重要区别。 河流的稳定性关键在于流域床沙质来量的 多少。大量泥沙自流域进入河流下泄时，即使河流处于整体冲淤平衡状态，也会出现局部的 短暂强烈冲刷与淤积、汊道的新旧交替，使得主流来回摆动，河流就会具有游荡的特性。 2. 试说明同一条河流在上、中、下游会出现不同的河型的原因。 答：河流的上、下游河段出现不同河型的原因也可以从输沙平衡角度加以解释。河流沿程一 般有支流入汇，如果假定支流的含沙量和干流相差不大，则在支流汇口的下游，干流的含沙 量并没有变化，水量却加大了。从挟沙能力的角度考虑，每有支流注入，入汇口以下的挟沙 能力将增加而含沙量相对不变，或者说，愈到下游，随着支流的入汇和水量的增加，床沙质 的相对来量就变得愈来愈小，而输沙能力越来越大，可能会使输走的沙量大于来沙量（即河 道的冲刷） 。为了达到河段的平衡，下游河道需要不断调平比降。这种比降的调