14-15-1河流动力学答案A

１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)题号一二三四五六七八九总分核分人分值得分一、名词解释（共5题，每题3分，共15分）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)(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。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２2.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）汊道的交替兴衰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：42122DCFDD泥沙水下重量63DgWs在匀速下沉时阻力FD与有效重力W相等.阻力系数DDCRe24，则层流区的球体沉降速度公式为：2181Dgs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32.65/kgm,5Mkg故11133366650.1533122650nVMDm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D50=0.2mm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）433000101.251.2020101000sWhmA（2）433000102.1430.7020101000sWhmA3.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/s,D=0.05mm。a)求其床面剪切应力0、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85.41025.08.9)10002650(6.19)()(/14.0)/(6.1900008.0258.9100032/1DghJDsmUPaghJhJss351025.01000008.0258.9Re36DghJDU096.0258.95.1ghUFr黄河３88.31005.0.08.9)10002650(14.3)()()/(14.332/1DghJDUpghJhJssa8.21005.0100002.06.18.9Re36DghJDU38.06.18.95.1ghUFrb)两条河流的摩阻流速分别为长江中游：smU/14.0)/(2/1黄河下游：smU/056.0)/(2/1一半水深处长hyhyUm*，对于黄河和长江分别有：长江中游smhyhyUm/35.02*黄河smhyhyUm/009.02*4.已知无粘性颗粒相对密度为2.65，粒径为D=10.0mm，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)D=10mm时61.1271Re=0.06702.9)(Dsc098.0*ccuD=1.0mm时2.40Re=0.037598.0)(Dsc0245.0*ccuD=1.0mm时27.1Re=0.090939.0)(Dsc00969.0*ccu