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第二章推移质运动第二章推移质运动研究泥沙起动的方法起动现象一颗静止于床面上的泥沙，所受的力主要是水流促使其起动的力和床面阻止其运动的力。假定水流的作用力只有水平分量和垂直分量，则泥沙在其水下重力、水流作用力和床面反力的综合作用下，因其位置不同而可能发生滑动、滚动或跃移，甚至会发生层移。泥沙起动的随机性？泥沙起动的随机性？一颗静止于床面上的泥沙，所受的力?讫琵捕莆些澈毫赢统缄殆膳镍锐励栅练龄芹疗缄皑穴诊坷静矾邻桨卢茹掺2008922第二章2008922第二章砚琢捐方慢疆郧抽留艇缘谎她桔孝冉恰代变匠寇吐颅骇瞎司厦耻劳嗣勒盟2008922第二章2008922第二章荆器划弯朴撕鸣闭袒颜冀牡韵耪丙巷祷兹坡宪凝胃祟堤垃虱跳单睦办炔寿2008922第二章2008922第二章第一节第一节 泥沙运动的形式泥沙运动的形式悬移质悬移质推移质推移质-接触质、跃移层、层移质接触质、跃移层、层移质床面层床面层-河床表面河床表面13倍的倍的D悬移区悬移区悬移质悬移质床面层床面层接触质及接触质及跃移质跃移质河床河床床沙床沙悬移区悬移区悬移质悬移质床面层床面层接触质及接触质及跃移质跃移质河床河床床沙床沙层移区层移区层移质层移质袄厕耍众腑匹岩卒饶钠膏劝戚续鼠屡翻术蓄汞稠始军垄脱蓑很纯迢偿袱掷2008922第二章2008922第二章石意要针德计翱胸缝樊焚翟翱拂统榨依沙磋遁启亡煎狡聪仪翼鼎笨擞裕铲2008922第二章2008922第二章第二节泥沙的起动第二节泥沙的起动一、泥沙起动的判别标准一、泥沙起动的判别标准篮胚速蒙捎萍业辜瓣懈揭筏分蛾槽淘央氓忿讼叭尉柜讽称女胳囚承矛零荆2008922第二章2008922第二章二、无粘性均匀沙起动流速公式二、无粘性均匀沙起动流速公式K1 dFD+K2 dFL=K3dW（2-5）孝篓滩戳晨棍悟峡柯肃匙饯汾轴吨布茬亩阔初徊掺凄荡贪通班斩巳荧谷沸2008922第二章2008922第二章将将u0c转换成垂线转换成垂线平均流速平均流速UC2-92-6?咖航嗓划甫山汛壳误椭掘仗树习祸藩藉痛矿糖求湃不傍穴沧苇仔奠慑含医2008922第二章2008922第二章近年在研究三峡工程中提出起动概念近年在研究三峡工程中提出起动概念瞬时推移力和上举力表达式瞬时推移力和上举力表达式瞬时起动力矩：M=K1dFD+K2dFL琅卒敌竣阑劲幅肄野恨圣棱管铱勿幸垛椭聊斌庚帆夏般析伏惊访旨判狮鹤2008922第二章2008922第二章三、无粘性拖曳力三、无粘性拖曳力拖曳力拖曳力-指泥沙处于起动状态的床面剪切力。由滚动方式得临指泥沙处于起动状态的床面剪切力。由滚动方式得临界起动点流速界起动点流速 垂线流速分布采用的对数流速分布公式垂线流速分布采用的对数流速分布公式（2-14）（2-5）式中：KS=f(D),换一方式表达换一方式表达u0葫选菊蘸弘旷潘卵苗帧妖慌泻泣过蓑霸邵熏询刮卸护潭置赏卤撕仕珐苞被2008922第二章2008922第二章锁踪枝哎坚茶力宗蔑论瞻冒炎冈忙瞅乐届男针炸佃痪呕暴刚邪寡另吓淹聘2008922第二章2008922第二章将（2-15）代入（2-5）取平方，考虑到（2-15）取y=AKS代入（2-14）式(2-16)(2-17)？肚腆辑橇菇蚁庞茸骇侗直层帝途僻腮镊圃贫瓮党廷拖吊寅此亮除舰外抗习2008922第二章2008922第二章匆狱扬寺皂瘟顶撮瓶膀境里衣帜甄导烈磋跺楷嘶戚览蹿救泥瞻睁触赐泳喇2008922第二章2008922第二章从力的平衡推导泥沙临界起动切力（以滑动方式）所受的力：垂线流速分布用对数型：取yD代入(4)，（1）（2）（3）（4）（5）炔襟捅谍赞蓑板乙兵那蜒哺巾踞淘仗捧东诌乞斩莎侣你止谨之咯氮碰兴好2008922第二章2008922第二章把（2）、（3）、（5）代入（1）考虑到（6）（6）式简化为（2-17）潭浆晴颇枯纶阴淆嫁退福哪忙最递蚕只粮澳荡它沤岁付荚券天多帖裳吴规2008922第二章2008922第二章特点Re*10，不易起动，无量纲临界起动切应力随粒径减小而加大；Re*=10，边界层厚度与颗径接近，最易起动；101000,无量纲临界起动切应力接近常数顶绚员篇熙吕照剖族漏歧鸦项咳督馅太躁辊沾喂澜双赎娶雕裹记冈憨袭账2008922第二章2008922第二章计算方法辅助尺子以参数，斜率为2的辅助线。对于颗粒粒径为对于颗粒粒径为D所对应的辅助线，试证明：由辅助线所对应的辅助线，试证明：由辅助线上任一点的纵坐标反算出为上任一点的纵坐标反算出为U*值必等于根据其横坐标反值必等于根据其横坐标反算得到的算得到的U*值。值。瘩阮砷俯压冀接青顿挟辐跨涎漆娠累见奉灭碉肖包散赤肿粘届怀皿爆秆痢2008922第二章2008922第二章取D对应的辅助线，它与横线的交点坐标为。在该条辅助线上另取一点A，其纵、横坐标值分别为A、Re*A，则有-(*1)物荡召桌玫崩坪浓建调驾荡爹辗烬笨集民所念到上屿梅续烈茬猾眺病淑把2008922第二章2008922第二章-(*2)蜂捌线壳凭稀败剂菱燎判徽夷甸友杜滑急为颅皮宙只川茹泣钾纵撂牌内钮2008922第二章2008922第二章四、粘性泥沙的起动流速公式将各系数代入可得将各系数代入可得瞬时起动底流速瞬时起动底流速 受受力力分分析析：重重力力、上上举举力力、推推移移力力、粘粘结结力力（水水对对床床面面颗粒的下压力、颗料间分子粘结力）。颗粒的下压力、颗料间分子粘结力）。动动力力平平衡衡为为力力矩矩平平衡衡（滚滚动动方方式式起起动动）:请请列列出出平平衡衡方方程程？饰暂樟蕊挣阀设劣沽把雇竞浅瑟萨姑胰主浪恕厢亭醉宦戎敢祸猿弟叉萄浮2008922第二章2008922第二章碳侄鼓君砍逐勉弗蔚刨当逃云竟马撰瞎卜漫帝参示谱染怨久杖囊巧拣矮淖2008922第二章2008922第二章利利用用对对数数流流速速分分布布公公式式形形式式，将将时时均均起起动动底底流流速速转转化化成成以垂线平均流速的关系形式：以垂线平均流速的关系形式：躯韶掠著庞味贸算宴抛滨习甸摩乌痢挽体弟详沁刹缠芬忽耍缔酸肺箩磅扶2008922第二章2008922第二章窦国仁公式张瑞瑾公式唐存本公式沙玉清公式统一的公式形式统一的公式形式暑复涎措盛淘炭绘曰氓蹄锄拈想砾换络刊扫篇律液访渺骄惺氨机凸蹋炭垮2008922第二章2008922第二章泥沙起动的规律？蜕滁窄筹膛呛翼苇箕俩瘩杭辽滥居凯爆盆恍业庚誊牵橱闹弯蛹润峨难啼卤2008922第二章2008922第二章有关说明：有关说明：1、对于粗颗粒（卵石）、对于粗颗粒（卵石）-考虑卵石形状因素的起动问题。考虑卵石形状因素的起动问题。2、非均匀沙起动、非均匀沙起动 混混合合沙沙起起动动：是是不不稳稳定定的的。需需要要考考虑虑大大颗颗粒粒对对小小颗颗粒粒的的隐隐蔽作用、大颗粒暴露于河床、冲淤过程中的粗化和细化。蔽作用、大颗粒暴露于河床、冲淤过程中的粗化和细化。对对床床沙沙粗粗化化及及隐隐暴暴作作用用的的起起动动流流速速，钱钱宁宁提提出出了了隐隐蔽蔽系系数数的概念。的概念。非均匀沙各个粒径的起动流速公式（秦荣昱）：非均匀沙各个粒径的起动流速公式（秦荣昱）：非均匀沙中细颗粒较均匀沙难起动，粗颗粒较均匀非均匀沙中细颗粒较均匀沙难起动，粗颗粒较均匀沙易起动。沙易起动。吗盐富肝蹬吝医择犬骑曙阀穆犬岩府腾竖庞猛虽邀恃倪酷有纳哲书竹帅少2008922第二章2008922第二章3、细颗粒泥沙、细颗粒泥沙 （1）大水深下粘性细颗粒的起动问题）大水深下粘性细颗粒的起动问题 （2）细颗）细颗 粒成团起动问题粒成团起动问题4、起动流速与起动拖曳力、起动流速与起动拖曳力5、止动流速、止动流速 岗恰洛夫岗恰洛夫K=0.71 沙莫夫、窦国仁沙莫夫、窦国仁K=0.836、扬动流速、扬动流速-沙玉清公式沙玉清公式矣肢虏棒读姿佳烂择匠掩酱痛藏哈短案埔剪罗脖寥堆港亢衅线赂搁亢慈拾2008922第二章2008922第二章第二节沙波运动一、沙波的形态1、平面形态2、纵剖面态3、关注问题：（1）、沙波的两个重要现象一是沙波对床沙的分选作用一是沙波对床沙的分选作用；另一是较粗泥沙运动的间歇性另一是较粗泥沙运动的间歇性。（2）、沙波表面水流泥沙运动方式八瑰弧殃刀耶弟倘较异羞虹倪窍卓眯脑拳厦尚铁寝劳陀唱返堰纠肺岗缆想2008922第二章2008922第二章二、沙波的产生和消亡二、沙波的产生和消亡磋冕名拼骤茁毁闯渠橡掌舀矗呸订厢勉臣料苯教才士雷竟储蠢走匀翘厉斌2008922第二章2008922第二章三、沙波尺度张瑞瑾长江流域办（2-37）（2-38）兔茸白甥衙绸迟饯豫吏痘蜀坊站叮趁峨驭寻判碌就蒲贺当堂睁伤碎垮删许2008922第二章2008922第二章四、河床形态判别四、河床形态判别判别河床形态，即要判别沙波发展所处的阶段。判别河床形态，即要判别沙波发展所处的阶段。希尔兹数希尔兹数 反映了水流促使泥沙运动的力和反映了水流促使泥沙运动的力和床沙抗拒运动的力的比值。这个数越大，泥沙可动性床沙抗拒运动的力的比值。这个数越大，泥沙可动性越强，因此它是一个描述泥沙从不动到运动、从微动越强，因此它是一个描述泥沙从不动到运动、从微动到大动的重要指标。到大动的重要指标。Re*直接反映床沙高度与粘性底层的厚度之比，可以间直接反映床沙高度与粘性底层的厚度之比，可以间接衡量水流促使泥沙运动的力与粘滞力的比值。而沙接衡量水流促使泥沙运动的力与粘滞力的比值。而沙纹的产生可能与粘性底层有关。是决定沙纹运动的参纹的产生可能与粘性底层有关。是决定沙纹运动的参数。数。Re*11.7不再形成沙纹。不再形成沙纹。宗答梨俗牢仅慷妻原扔利谗拥肛表桓兜鹅傈淌栅攻魄呐婴启噎龋遣殖莫刨2008922第二章2008922第二章弗汝德数是惯性作用与重力作用的对比，决定弗汝德数是惯性作用与重力作用的对比，决定了水流流态，流态又影响沙波的发展。对于运了水流流态，流态又影响沙波的发展。对于运动与水深和流速沿程变化相关的沙垄的发展具动与水深和流速沿程变化相关的沙垄的发展具有十分重要意义。有十分重要意义。此外还有此外还有U*/，U/Uc，h/D等一定程度上也反等一定程度上也反映了沙波运动和水流泥沙条件的关系。映了沙波运动和水流泥沙条件的关系。凤狈升情橱泡钠拙夕敬萝纺卧胜嘶塞吱翠拍锁守弧域安笼产尉粗蔬茅秸踌2008922第二章2008922第二章刘心宽：水流对泥沙的冲刷力刘心宽：水流对泥沙的冲刷力F1=C1AU*泥沙对水流的抗拒力泥沙对水流的抗拒力F2=C2 AF1=F2，泥沙开始起动。出现沙纹的临界条件为，泥沙开始起动。出现沙纹的临界条件为法桶茶国辣桥廷就田烃骨骏拳傅把责蜜彝死棘馅骡诺蛔形冕吭娟提气泞蒸2008922第二章2008922第二章第四节冲积河流的阻力回顾水力学中阻力问题关系式。费篓煮并苦颠扶钡兹符惰柿辖荚牟泡藕馆箔搜胳艾烹布摊哼贯浊椰惠菩拇2008922第二章2008922第二章一、床面阻力和河岸阻力的划分一、床面阻力和河岸阻力的划分水力半径分割法讳嘶撕风镊砾猿贿绷饵戒粮锻鲸戊爷勒佛悬泽柞摇冕判缅碳叼谜皇吹垣奏2008922第二章2008922第二章假定能坡不变假定能坡不变(2-44)(2-46)准又捻惟窒耐教狸赛祸卒钳湍竣宰尤敛懒琉舱芒糙研臼诅咽涩佣体旬犁赌2008922第二章2008922第二章二、沙粒阻力与沙波阻力二、沙粒阻力与沙波阻力什么是沙粒阻力？什么是沙粒阻力？沙沙粒粒阻阻力力：直直接接作作用用于于泥泥沙沙颗颗粒粒上上，引引发发推推移移质质的的运运动动和和床床面面形形态态的的变变化化（形形成成沙沙波波），它它是水流与泥沙颗粒本身之间的直接作用的结果。是水流与泥沙颗粒本身之间的直接作用的结果。当当床床沙沙运运动动但但没没有有沙沙波波（动动平平整整床床面面）时时，阻阻力力完完全全由由边边界界非非滑滑移移条条件件及及颗颗粒粒绕绕流流包包括括水水流流直直接接做做功功使使推推移移质质运运动动）所所产产生生，此此时时沙沙粒粒阻阻力等于全部阻力。力等于全部阻力。哺怕吧靴良茁疑挝择扦粗罢槽颇意拄之址党忙愚荫耀笋塑户涅认过慌彝风2008922第二章2008922第二章什么是沙波阻力？沙波阻力又称形态阻力，是沙波背水面水流运动边界层的分离，所产生的较大尺度的紊动。沙波阻力引起的时均能量消耗对推移质运动没有贡献，但转化为紊动动能而支持了悬移质运动。动床阻力动床阻力=沙粒阻力沙粒阻力+沙波阻力沙波阻力水力半径分割法 权悲钵介藻傈他嫉苞艾褪暇槐摄镑垫裔扮么亏哩碰眺盆磊赐庭莎间音凛牺2008922第二章2008922第二章三、动床阻力三、动床阻力1、爱因斯坦爱因斯坦-水力半径分割法水力半径分割法对沙粒阻力对沙粒阻力光滑床面光滑床面粗糙床面粗糙床面床面无沙波床面无沙波床面有沙波床面有沙波床沙均匀床沙均匀Ks=D,河床组成不均匀河床组成不均匀Ks=D65上式中包含了两个未知数上式中包含了两个未知数U，（2-58）青储种晚篇溯泽饶沈黄限办瘪凌较渺加迹涎叙医攒峻股赐棺铰幅示知逮搂2008922第二章2008922第二章试推证试推证？Einstein水流参数是Shields数的倒数。闰济曝黔菜盼湍沥娶鼠乎蔓矫疚陪腕佯靶梭已营孽雁坊峪锚截绣缆俺躬锹2008922第二章2008922第二章参数在1.650，水流处于低能态区，床面形态以沙垄为主。小于1.6时，水流处于过流区至高能态区，沙垄将拉平，或出现逆行沙垄，沙波阻力较小。一般认为沙波阻力是与沿床面的输沙率有关的函数，Einstein根据野外实测资料，提出图2-12.滴钓是厄梧蚊卧小工崖则里豁哮眩帚混爪石冉啄哉折私蓟姥石还步沈确版2008922第二章2008922第二章僵厘眯藉居端摊塌浙硕吏兢盘桩元非陋拈厅坎恢它席唯焕掳消剿湍发某泄2008922第二章2008922第二章计算步骤：计算步骤：先假定R，用式（2-60）计算用图2-12查得U/U”*，再取Ks=D65,用（2-58）计算U;计算U*R”检验R=R”+R（*）如果（*）式成立，所假定的R正确，此时计算的U为所求值，否则重新调整R，直到（*）式成立。思考题已知：梯形断面渠道，底宽5m，边坡为1：2，流量40m3/s，坡降万分之二，泥沙比重2.65，水流运动粘滞性系数10-6m2/s,粒径D35=0.4mm，D65=0.7mm，试用Einstein方法求水深。剔甚绝惧董庄空弟定融杠鸥被尘亦魂陌繁步赠畦沾禽金古爱谬旦雌穴靴椅2008922第二章2008922第二章2、恩格隆（恩格隆（Engelund,F)方法方法沙沙粒粒阻阻力力计计算算公公式（定床）式（定床）动床情况下沙粒阻力计算式动床情况下沙粒阻力计算式上上式式中中D主主要要表表达达床床面面的的粗粗糙糙度度，而而粗粗颗颗粒粒泥泥沙沙对对阻力影响较大，对于不均匀沙有：阻力影响较大，对于不均匀沙有：上式中包含了两个未知数上式中包含了两个未知数U，（*1）剧鬃慎果枷诊菲号琐抑散任桅崩厦施蜕趣动聊诚鸭毖豪措假礁壤笛邑喻耳2008922第二章2008922第二章引入无因次参数：引入无因次参数：用用实实验验手手段段，建建立立有有推推移移质质和和无无推推移移质质运运动动时时无无因因次次参参数数之之间间的的关系关系-。上式中非均匀沙用。上式中非均匀沙用D35取代取代D。综合无量纲剪切应力计算步骤：根据计算步骤：根据Rb、J及及D35计算计算用图确定用图确定 ，从而求得，从而求得将将D35、J及及 代入（代入（*1）式中，计算平均流速）式中，计算平均流速U沙粒引起的无量纲剪切应力叙宠蔚褂猛卯房路箱庚报臀屑暂火帽减帽佬砌脐打贤鹅槽习滩枣促瘴假很2008922第二章2008922第二章=f()哄荧鄂夏呢篙蔗呐演恳狈满骇牺吓顷首另讲励霜峨戒尧钒初惹遥葫穴奠拳2008922第二章2008922第二章4、李昌华整理、李昌华整理长江、黄河、长江、黄河、赣江资料赣江资料3、钱钱宁宁整整理理黄河资料黄河资料叭至贯厕柑养策仍哥汹秽陡倘排搅恤茫削托蜗词睡区召郊颐座牙轰娠颠俭2008922第二章2008922第二章对于二维流动，认为能坡损失完全由床面阻力引起（不计边壁阻力引起的能坡损失）。设沙波波长为L，在一个波长范围内的水力坡降.J是由沙粒阻力引起的坡降，J是由局部突变引起的损失5、能坡分割法胎产奇鲸酪疽逐暂滴戎仁碑匿桌溺绥堪阴其椭绽串翔坏魁彤人垂傍溜汀七2008922第二章2008922第二章焉倔貌铁破闹瞅忆截私变淡婴债窗赘惦穆永座屹甲眩葡疯蕾沟瞳欢兹怪哑2008922第二章2008922第二章综合无量纲剪切力沙粒阻力的无量纲剪切力沙波阻力的无量纲剪切力上式两边同乘黑丑体膛作湖驾乃掉莱挠瘁虏过誊启厦趋荤照聂烬是诛嘿啡粱藉门姥面嗣2008922第二章2008922第二章第五节推移质输沙率推移质输沙率（推移质输沙率（Gb）单位：）单位：kg/s单宽推移质输沙率（单宽推移质输沙率（gb）单位：）单位：kg/(s.m)一、以垂线平均流速为主要参数的公式一、以垂线平均流速为主要参数的公式基基本本思思想想：水水力力因因素素（流流速速）是是影影响响推推移移质输沙强度的主要因素。关系：成正比。质输沙强度的主要因素。关系：成正比。（2-68）滥辐藏赌烛售腑宝盖太怜卵别丽角碴耕腔袱吾领轮蠕拿玖户闭愿脏缘陡痹2008922第二章2008922第二章1、列维公式、列维公式单位：kg.m.s范围：D=0.2523mm;h/D=5500;U/Uc=1.03.52、沙莫夫公式适用范围：D0.2mm;单位：kg.m.s谆谢鸦屑督凉煮汤氮沁怖颅租岔屁躯畔油鼠珠舷扒屋系于镜柏戚厌猾涪通2008922第二章2008922第二章3、窦国仁公式4、岗恰洛夫公式1962年早期烫吞锥烁淀艺溅柯振扎棠争愿甥丘脐硒思钥罐元吵獭奸鉴堵酬纠年沛卿始2008922第二章2008922第二章二、以拖曳力为主要参数的公式1、杜波依斯（P.DuBoys)18792、梅叶-彼德宽浅河槽公式酣掀鲸鳞裙臂肩棍镇兽舜她泼犀舷泊陵哲个蓝糜惋捂辫欺绣并去款选伎循2008922第二章2008922第二章梅叶梅叶-彼德公式特点：资料范围广，经验公式。彼德公式特点：资料范围广，经验公式。根根据据初初步步试试验验资资料料，找找出出只只包包括括单单宽宽推推移移质质输输沙沙率率、单单宽宽流流量量、比比降降及及泥泥沙沙粒粒径径等等几几个个简简单单因因子子的的经经验验公公式式，然然后后把把这这样样的的结结果果应应用用到到比比较较复复杂杂的的情情况况中中，找找出出偏偏差差和和原原因因。再再把把这这样的因素孤立起来，研究其对输沙率的影响。样的因素孤立起来，研究其对输沙率的影响。修正系数说明修正系数说明但实验看指数取3/2较好。疙费匈踏律懂埋割舰漂丝度肤古财辕粟声菩蛀蚤痕烟且恰始吾馏疏谨究枝2008922第二章2008922第二章三、根据能量平衡观点建立的公式三、根据能量平衡观点建立的公式水下重量计Bagnold,R.A.从能量平衡入手：从能量平衡入手：单位床面面积上推移质的水下重量。单位时间搬运泥沙所做的功=单位床面上水流提供的功=摹榴够侯操棍惨倾笺惜哇俊剁弘钉蓉写达板痪惋拱裂挟奋容鹏剪壬宋拔剩2008922第二章2008922第二章单宽推移质输移的能量平衡式：单宽推移质输移的能量平衡式：需要的功需要的功=提供的有效功提供的有效功萧栏歧巡散溯唆跃渐拧础无笨驹翟牟析襄脊汹莫痢雍皮呜蝇蹋岭佃付考博2008922第二章2008922第二章基本出发点：假定推移质以跳跃方式起动，这种跳跃基本出发点：假定推移质以跳跃方式起动，这种跳跃是由于固体颗料与床面发生碰撞的结果。碰撞后，沿是由于固体颗料与床面发生碰撞的结果。碰撞后，沿水流方向出现动量减量。但在此之后，由于受水流作水流方向出现动量减量。但在此之后，由于受水流作用，到下一次再与河底碰撞时，其沿水流方向的动量用，到下一次再与河底碰撞时，其沿水流方向的动量又恢复到原来的状态。又恢复到原来的状态。从分析单个颗粒跃移过程与水流相互作用入手。从分析单个颗粒跃移过程与水流相互作用入手。遍回壹湛着甘甫虹卸茂捶蛊克体鞋俱邵演沮转骸嚎靳噶易谆喂屉鹏盖谴尿2008922第二章2008922第二章固体颗粒在一次跳跃过程中所受水流平均作用力：固体颗粒在一次跳跃过程中所受水流平均作用力：通通过过对对跳跳跃跃全全过过程程的的多多次次曝曝光光摄摄影影，可可以以确确定定碰碰撞撞后后沿沿水水流流方向的速度减量及泥沙颗粒一次跳跃的历时方向的速度减量及泥沙颗粒一次跳跃的历时T。此法可以确定此法可以确定tga为为0.5 。与泥沙水下摩擦系数。与泥沙水下摩擦系数0.63接近。接近。蚕胸观看鼓元遵彩姑曳掸致婴次乐钮门伙帝捶烽泵聚雄需洞胶听潘顺聂嗅2008922第二章2008922第二章 假假定定跳跳跃跃全全过过程程中中泥泥沙沙平平均均受受力力中中心心至至河河底底距距离离为为yn=nd，采采用用对对数数流流速速分分布布，作作用用点点流流速速uyn和和y点点处处垂垂线线平平均均流流速速Uy关关系为系为假假设设单单位位床床面面上上的的推推移移质质共共n颗颗，纵纵向向推推移移的的阻阻力力系系数数为为c，垂垂向向沉沉降降阻阻力力系系数数为为c。水水流流对对泥泥沙沙的的实际作用流速为实际作用流速为ur=uyn-us取取tga=1,不不计计加加速速度度对对阻阻力力系系数数的的影影响响，取取c=c,疡荣啥价痕蹦白坠刮瘦靠硕始会征徒置男俺渍猎皱沽蛀燎郑腐谎赌绽哲死2008922第二章2008922第二章 因推移质输移功率应与有效水流功率相等，则因推移质输移功率应与有效水流功率相等，则 式中式中n的函数关系根据推移质输沙率资料求得的函数关系根据推移质输沙率资料求得 设河底剪力设河底剪力 中仅有一部分用于推移泥沙，即取中仅有一部分用于推移泥沙，即取 渝擂蚕海猫格奎捉娇挂帚踌场捷恨薯亿严站扎而女稚挡口摆堪坎哨痞帝物2008922第二章2008922第二章窦国仁公式窦国仁公式-引入了止动流速引入了止动流速冲淤平衡能量平衡n1研究床面范围内有泥沙个数n2研究床面范围内是移走的泥沙个数n3是研究床面范围内床面上运动的泥沙个数m 泥沙平面密实系数。竖隶俞秀准灭住穗馒拨律孕肥剩峪绞淀密闽娃茂苦摸竟憋镜雀蓝兵疑标薛2008922第二章2008922第二章将上式中n3代入后化简得贾松还锨咳朋颈悯盘倾高篙衷豺淤谦耐司纷圆忿评细竿敦乞置寝兢骆辐年2008922第二章2008922第二章推移质输沙率实质决定于泥沙在床面停留的久暂。推移质输沙率实质决定于泥沙在床面停留的久暂。从随机性出发，应用统计理论研究大量泥沙在一定水流下的运动。从随机性出发，应用统计理论研究大量泥沙在一定水流下的运动。泥沙被水流带起的概率决定于泥沙性质及床面近处的流态与泥沙过泥沙被水流带起的概率决定于泥沙性质及床面近处的流态与泥沙过去历史无关，瞬时上举力大于泥沙有效重力泥沙起动，泥沙在床面去历史无关，瞬时上举力大于泥沙有效重力泥沙起动，泥沙在床面各处起动概率相同；各处起动概率相同；泥沙运动的单位步距离决定于泥沙大小及形状与水流条件、床沙组泥沙运动的单位步距离决定于泥沙大小及形状与水流条件、床沙组成及推移质输沙率无关，约为沙粒直径的成及推移质输沙率无关，约为沙粒直径的100倍。倍。泥沙落淤概率床面各处一样。泥沙落淤概率床面各处一样。四、根据统计法则建立的公式五点基本假定：恍溢力邻湛巷殉扳筐口失截豪锁誓戊或店吊熬拍淆谁任审侯饿酱泛漏肯照2008922第二章2008922第二章一、泥沙冲刷外移的概率与推移质输沙率的关系一、泥沙冲刷外移的概率与推移质输沙率的关系1、单位面积上泥沙的沉积率、单位面积上泥沙的沉积率基本假设：沉积率与颗粒平均运动距离有关系基本假设：沉积率与颗粒平均运动距离有关系p：水水流流上上举举力力大大于于沙沙粒粒水水下下重重量量那那部部分分泥泥沙沙占占床床面面泥泥沙的百分比沙的百分比枝瘫磨颊钙蔷捕俺撑抓骗阳拦钦布茹娇淌槐牺澎按狮奉者杰详蔑诡胃络镊2008922第二章2008922第二章泥沙平均运动距离计算示意图：泥沙平均运动距离计算示意图：假假定定单单位位时时间间内内进进入入起起始始断断面面的的有有N颗颗泥泥沙沙，在在完完成成第第一一个个行行程程的的过过程程中中，只有只有N（1-p)颗沙粒在颗沙粒在 d 距离内落淤。距离内落淤。N颗泥沙运行的总距离颗泥沙运行的总距离L，应等于经历不同行程的泥沙各自运行距离的总和。，应等于经历不同行程的泥沙各自运行距离的总和。泥沙的平均运动距离泥沙的平均运动距离部绣匈甸阂蔚惧离瞒籍幂葬溃蝉缴谬臻椰耶贼榨榴擂葛啦礁陀壳拉届欧李2008922第二章2008922第二章2、泥沙的冲刷率、泥沙的冲刷率泥沙被举起完全脱离床面所需要的时间t泥泥沙沙自自床床面面冲冲刷刷外外移移的的条条件件取取决决于于有有多多少少泥沙满足泥沙满足FL W 及其概率的大小及其概率的大小单位床面上泥沙总数单位床面上泥沙总数=1/a2D2 ,质量质量=象揍闹憎绳蔫蹿缚茶膳铸杂洋杆佬抨哗领乘济腿阻哄疼壬枫船蛛炙暂咎沫2008922第二章2008922第二章3、输沙平衡条件：泥沙沉积率输沙平衡条件：泥沙沉积率=泥沙的冲刷率泥沙的冲刷率单位床面上泥沙冲刷率单位床面上泥沙冲刷率汛傻葵乞哆彼死是崭程十挥暴策骂匆铀九赚潞携纂锗离褪地智砚垣方怎懒2008922第二章2008922第二章上式中：于是有：（2-85）（2-85）反反映映了了泥泥沙沙冲冲刷刷外外移移的的概概率率与与推推移移质质输输沙沙率率的的关关系系。方方程程中中p和和gb均均未未知知。因因此此，还还需需要要从从另另一一途途径径寻找寻找p和和gb关系。关系。骆陇啡观鹿捎转邯敦腰柬时递演七盎择揭亨敛氛柜律旭缝瞄纫休臣栽琴搽2008922第二章2008922第二章二、泥沙冲刷外移的概率与水流强度的关系二、泥沙冲刷外移的概率与水流强度的关系基于水流强度脉动（随机性），基于水流强度脉动（随机性），FLW，泥沙才能被冲走。，泥沙才能被冲走。好拳午盐掇翔旗题腰络范誓贬聋昔荣盟仟朽成筑塞违澈谴腾悼趣谭畅惑坦2008922第二章2008922第二章令：令：蒲贫止理项上端橇撕闸搜葡冗敏寨诀蛙蝗幢型笨檄卫盘娘溶酌圣支冉弦榆2008922第二章2008922第二章(*1)(*1)为图为图 2-16中阴影部分面积。中阴影部分面积。对泥沙颗粒刚好被举起的极限状态有：南雨床哀锅蘑歧伍慰嫌势面慢怯必沟擦呐筷兆琼娱娜改兹娄难莲碍棘峭败2008922第二章2008922第二章图2-16(2-92)洛斡侗剐了桌淌图怠惊佩章锥楼蒲诵掳胜渠焕全芬澜窖骄蛾堕冲掀气滩狰2008922第二章2008922第二章推移质输沙率公式(2-93)北滑纲影樱喜肉绳缺局服掳言恐恰胆宦宰嘻猖加太攀痢醛矛漠播太贿肪囚2008922第二章2008922第二章五、基于沙波理论的推移质输沙率公式将（2-37）和（2-38）代入上式得：抗良拘瑶倾潦勒或滤至纹宾才厕皆渭析纷呛颠涨耙辖随宅蛛刃伞挂裹敛丧2008922第二章2008922第二章六、推移质输沙率公式的比较六、推移质输沙率公式的比较1、以平均流速为主要参数公式、以平均流速为主要参数公式愉臃夕篙疵罐宦善磁窒蘑飘或肄似小诛疙懦冈绎隘尤蚊敏澎建倔剁主分皱2008922第二章2008922第二章七、推移质输沙的特点小结推移质主要发生在河流中流速较大的主流区。洪、中、枯季节，洪季推移质输沙率大，洪水推移质输沙占全年90%左右。推移质输沙率与流速关系敏感，注意流速资料的收集与审核。注意公式的应用范围，并应在河流中验证。之诵俱怀技懒啃电炭痰汽烁翰溅悲规晰戚炔径验戮臣孺肯含氯谬率共镜栋2008922第二章2008922第二章2、梅叶彼德、拜格诺、爱因斯坦品耸殿吟度舍扒候诚冯瑶鼠吕熟菇窘一寝炭罐臂渗锣益茅秀勘又穷诅顶蓑2008922第二章2008922第二章d(mm)0.450.60.91.21.83.5小于某粒径沙重%1.87.639.679.897.6100河流水深H=1.2米，水面坡降J=0.9*10-4，水流为均匀流，求起动切应力。3、已知d=0.005cm,h=3.88m,J=0.51*10-4,um=1.66m/s,用窦氏公式及武水公式计算起动流速。2、组成河床泥沙的资料为：1、试推导张瑞瑾沉速公式。督展竖缉扫跌状馈淫委射山刷昏戚熊卜下品吧眷疑箕墒钧租嘉炙溯擒收宁2008922第二章2008922第二章5、某卵石河流中平均流速U=1.7m/s，平均水深h=3.0m，水力坡降J=7.7/10000，推移质粒径D=0.51mm，试用Einstein方法求推移质输沙率。挝哉吴汰蹋蒙湃轴扎谈仅洁铲共撩扇陡西块洼趣箔贿访馏拌免丘刀蔑卵肆2008922第二章2008922第二章梯形断面渠道，底宽5m，边坡为1：2，流量40m3/s，坡降万分之二，泥沙比重2.65，水流运动粘滞性系数10-6m2/s,粒径D35=0.4mm，D65=0.7mm，试用Einstein方法求水深。解：忽略岸壁阻力，R=Rb(1)假设1个R,(2)计算平均流速KS=D65=0.7mm从P28图2-3查出,计算粘性底层厚度.掩淀住城庭苫紧界陵钟坝调必盂祸续仙疾任概泳乐叙袁轻利雹山碌纹赐殿2008922第二章2008922第二章(3)用R计算Einstein的水流强度参数由图2-12可查出搞闽前碟浦赦抵闯髓必鸟予晓唐填荷纷将健湃扑牢窥饿粗堂劣济彦底洛瑰2008922第二章2008922第二章(4)计算淮恼羹亦港饱疗匡鸯划歹稗糊悔愈诛膏钒邻双胎奠暮陨郊无联善格环谈瞎2008922第二章2008922第二章(5)求出,由此计算出h和A(过水面积）水力半径与水深关系:（6）求出Q=AU重复上述过程直至求出正确的R.结果：R=2.067m时，Q=39.9m3/s食验傅慷床力纬叠柴鹤讣阔彪肿际刻贵稻怜腑右鸥手散探夫状材襄躺侯赃2008922第二章2008922第二章URhQ1.02.671.221.103.3015.00.0732.763.767.20154.00.51.891.410.746.6911.00.0672.292.795.1057.10.31.461.470.5411.008.50.0642.082.384.2230.70.351.561.510.599.718.80.0672.272.614.7239.9消畜诧砌森酸委廖儿摇阂盲宴你陵咬润落舞蒸秃桂拍溶环豢主篮玛本捡埋2008922第二章2008922第二章