14-15-1河流动力学答案A

11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）题号—二三四五六七八九总分核分人分值得分一、名词解释（共5题，每题3分，共15分）•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•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〃•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'•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。•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。•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）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。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Shields数的含义及其物理意义。T◎二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c（Y一丫）》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。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、粘结力等阐述河床演变的基本原理输沙的不平衡性。当上游来沙量大于本河段水流输沙能力时，本河段将发生淤积；当上游来沙量小于本河段水流输沙能力时，本河段将发生冲刷。三、论述题（共2题，每题10分，共20分）1•叙述江苏沿海泥沙颗粒的类型，并阐述该种泥沙的特性。1）细颗粒泥沙又称作粘性泥沙，其颗粒大小属于粘土或胶质范畴。2）由于其比表面积较大，其界面化学效应极为突出。3）水体化学条件的变化可导致细颗粒泥沙的絮凝或分散。细泥沙在输运、沉降和再悬浮过程中都会发生化学变化，其起因主要是组成细颗粒泥沙的粘土矿物表面带有电荷。4）细颗粒泥沙具有双电层5）细颗粒泥沙存在电动特性，即在固体泥沙表面和液相界面形成双电层后，在电场或力场的作用下，固体颗粒或液相相对于另一相作出相对位移时所表现出的电学特性、6）双电层存在两种电位差，一为表面电位，二为电动电位

2•顺直（微弯）型、弯曲型、分汉型、游荡型四种河道的河床演变规律。顺直型河道演变特点：1）浅滩与深槽交替发生冲淤；2）边滩和深槽同步顺流下移;3）河床周期性展宽和缩窄游荡型河道演变特点：1）多年平均情况下，河床不断淤积抬高，形成“地上河”；2）汛期主槽冲刷，滩地淤积，非汛期则相反3）沙洲移动迅速，河道外形经常改变,冲淤变化幅度达；4）主槽经常摆动，摆动速度和幅度很大。弯曲型河道演变特点：1）凹岸崩退和凸岸淤长2）河湾发展和河线蠕动3）裁弯取直和河湾消长；4）撇弯切滩。分叉型河道演变特点：1）洲滩的移动和分合2）河岸的崩塌和弯曲3）汉道的交替兴我3•推导stokes公式（附必要的文字说明）。并阐述该公式适用的范围。解：假定泥沙颗粒为球体，则泥沙在沉降时受到的水体阻力为：Z71C兀D2F=—Cpco2D2D4泥沙水下重量W=(p24在匀速下沉时阻力畀与有效重力W相等.阻力系数C=寸，则层流区的ddReD球体沉降速度公式为:18yv四、计算题（共4题，每题10分，共20分）1.比重为2・65的石块质量为5kg,求其等容粒径。4分解：因为P=2.65kg/m3^M=5kg厂6V、3_4.厂6V、3_4.3_r6x5]♦兀丿UpJ(兀X2650丿故Dn13=0.153312加2.一次洪水后，在一段长20km、宽1000m的河道中产生的泥沙淤积以重量计共为3000万tf。试求：（1）设淤积物为粒径D5o=O・2mm的沙粒，干密度为1・20t/m3,该河段的平均淤积厚度为多少？（2）若设淤积物为粒径D50=0.3mm的粉沙，干密度为0.70t/m3,则该河段的平均淤积厚度又是多少？（6分）=1.25m(!)从丄=3000x2=1.25mY1.20x20x103x1000(2)A/z=WY'.A(2)A/z=WY'.A3000x104——2143tyi0.70x20x103x1000*19.6©—Q—19.6©—Q——485(Y-y)D(p-p)D(2650-1000)x9.8x0.25x10-3'ss込也込更竺迺空0.25x10—35Re=一—=-——*vv10-63•长江中游某河段实测平均水深h=25m,水力坡降J=0.8/10000,平均流速u=1.5m/s,床沙质平均粒径为D=0.25mm。黄河下游某河段的一组实测值则为：h=1.6m,J=2/10000,u=1.5m/s9D=0.05mmoa）求其床面剪切应力t。、Shields数、沙粒剪切雷诺数和Froude数。b）计算不同河流中一半水深处的动量交换系数值。两条河流均为宽浅型，因此河流的床面剪切应力计算式中，水力半径R可用水深h代替。采用长江中游的数据，计算得到长江t=yhJ—pghJ—1000x9.8x25x0.00008=\9.6Paou=(T/p)i/2二0.14m/s*TPghJFr二丄二出二0.096ylghJ9.8x25黄河33t=yhJ=pghJ=3.14poU=(t/p)1/2=*t0=o=(Y-Y)D(p—p)DPghJ3.14(2650—1000)x9.8x0.0.05x10-3—3.88D=10mm时Re=1271.61*0=0.06t=0(y—y)D=9.702csRe*UDJghJD=*=V9.8X16XO.00°2x0.05x10-3二2.810-6Fr1.5=0.38Jgh<9.8x1.6b)两条河流的摩阻流速分别为长江中游：U=(t/p)1/2=0.14m/s*黄河下游：U=(t/p)1/2=0.056m/s*h—y一半水深处长匕=KUy，对于黄河和长江分别有：m*hh—y长江中游£=kUy=0.35m2/sm*hh—y黄河£=kUy——-=0.009m2/sm*h4•已知无粘性颗粒相对密度为2.65,粒径为D=10・Omm,1・0mm和0・1mm求1)根据Shilds曲线，分别求其临界起动Shields数、临界起动切应力及剪切流速。(12分)u=—=0.098*c弋pD=1.0mm时Re=40.2*0=0.037t=0(y—y)D=0.598cs■tu=*=0.0245*c飞pD=1.0mm时Re=1.27*0=0.09t=0(y—y)D=0.0939csu=匕=0.00969*cp86HH

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