14-15-1河流动力学答案B

１淮海工学院14-15学年第1学期河流动力学试卷(B闭卷)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.泥沙干密度和干容重泥沙干密度：泥沙烘干后质量与原泥沙整体体积的比值称为泥沙的干密度。泥沙干容重：泥沙烘干后重量与原泥沙整体体积的比值称为泥沙的干重度。2.潮区界潮流界以上潮波仍继续上溯，但由于受到河水的阻滞，潮波波高急剧减小，直至潮差等于零，此处称为潮区界3.水流挟沙力在一定的水流条件与河床组成条件的相互关系中，悬移质中属于床沙质部分的饱和含沙量，叫做水流挟沙能力。4.中值粒径即累积频率曲线上纵曲线上纵坐标取值为50%时所对应的粒径值。换句话说，细于该粒径和粗于该粒径的泥沙颗粒各占50%的重量。5.造床流量指其造床作用与多年流量过程的综合造床作用相当的某一种流量。二、简答题（共5题，每题5分，共25分）1.河口区潮汐的主要特征有哪些？1）口门处水面周期升降2）周期较长，潮波周长可达数百公里，远大于波高，属浅水长波3）在重力、惯性力和摩擦力的支配下潮波在河口区内传播是非恒定流4）潮波进入口门后会继续向上游推进5）河口区潮流的强弱可以用进潮量来衡量6）河口区潮波会发生变形。2.判别泥沙起动主要有哪几种方法？答：泥沙起动主要有两种方法：（1）流速大于等于临界起动流速（2）拖曳力大于等于临界起动拖曳力3.分析粘性细颗粒泥沙起动的影响因素粘性细颗粒泥沙起动的影响因素有：水深、粒径、细颗粒泥沙容重、床面粗糙高度、细颗粒之间的粘结力。而沙粒之间的空隙、沙粒在水平面上的投影及沙粒所受垂直压力（取决于水深h）都能影响细颗粒之间的粘结力。4.简述均匀沙推移质输沙率公式的代表方法和代表人物。（1）以流速为主要参变数，沙莫夫公式，列维公式，冈恰洛夫公式（2）以拖曳力为主要参变数，梅叶-彼德公式，阿克斯-怀特公式（3）以能量平衡观点，拜格诺公式、窦国仁公式以统计法则，（小）爱因斯坦5.简述冲积河流阻力的划分。冲积河流阻力分为沿程阻力和局部阻力。沿程阻力分为河底的床面阻力和河岸、边壁阻力；河底阻力分为沙粒阻力和沙波阻力。局部阻力分为：源于河流平面形态特征的阻力，如主流线的摆动、河湾、河谷的突然扩宽等；源于个别特大粗糙的阻力，如孤石、小岛、潜滩。三、论述题（共3题，每题10分，共30分）1.写出劳斯方程的形式，叙述其用途和成立的若干假定。并阐述公式中悬浮指标的物理意义。*uaahzzhaCzC。其成立的前提：1、垂向时均流速为0；2、流速对数分布；3、泥沙质量扩散系数与水流动量交换系数相等；4、泥沙沉速不随水深变化，为常数。*u为悬浮指标。它反映了重力作用与紊动扩散作用的相互对比关系，其中重力作用通过来表达，紊动作用通过*u来表达。悬浮指标越大，则重力作用相对较强，紊动作用难以把泥沙扩散到水体表面，悬移质将聚集在离床面不远处，于是在相对平衡情况下，含沙量垂线分布就越不均匀；反之，悬浮指标越小，紊动作用相对越强，在相对平衡状态下，含沙量分布就越均匀。2.试说明水流的流区与床面形态之间的关系。答：对应于定床水流的缓流、临界流、急流三种情况，可以将动床明渠水流的能态２分为如下三种，各自对应于不同的床面形态，如书上图3-4所示。（1）低能态流区：其床面形态包括：①沙纹；②沙垄。（2）过渡区。其床面形态是平整床面，这是从沙垄到逆行沙垄的过渡区。（3）高能态流区。其床面形态包括：①平整床面；②逆行沙垄和驻波；③急滩与深潭。非平整状况下沙质河床形态统称为沙波。3.说明下列3幅图中的浅滩类型，并描述其特点(1)(2)(3)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。四、计算题（共3题，共30分）1.某渠道具有梯形断面，边坡坡度030，渠底和边坡铺细砾石，平整无床面形态。渠道底部宽度B=5m，水深h=3m，水力坡度J=2/10000.流量Q=35m3/s.求Chezy系数，Manning系数n，Darcy-Weisbach阻力系数f。(6分)解渠中的水面宽为39.1530cot325cot2hbBm过水断面面积为59.302/3)539.15(2/)(hbBA2m湿周长和水力半径为mhbP1730sin/325sin/2mPAR80.117/59.30/断面平均流速为smAQU/14.159.30/35/剪切流速为smgRJU/0594.0)0002.080.18.9()(2/12/1Chezy系数3.600002.080.114.1RJUCManning系数0183.00002.080.114.1112/13/22/13/2JRUnDarcy-Weisbach阻力系数0215.014.10002.080.18.98822UgRJf2.长江中游某河段实测平均水深h=18m、水力坡降J=0.5/10000、平均流速U=1.4m/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=3.0m、J=3.5/10000、U=1.8m/s、D=0.05mm。若水温为1℃，求粒径为D=0.01的颗粒在各河流中的悬浮指标量值，并以Z=5为界限判断各粒径是否能够在相应的河流里起悬。(299sgDDD)解：长江中游某河段：剪切流速*9.8180.000050.093915UghJ同理得到黄河下游某河段*0.101440U颗粒沉速299sgDDD其中，水温为1℃时，取ν=1.725×10-6m2/s当0.01Dmm时26635331.725101.72510991.659.80.01105.2076410/0.01100.0110ms故5*5.20764100.0013950.40.093915ZU，所以能起悬３D/mm0.010.0250.10.251.02.5ω/m/s5.2076E-053.2540E-045.1232E-032.6776E-021.1258E-011.9495E-01长江黄河长江黄河长江黄河长江黄河长江黄河长江黄河U*/m/s0.0940.1010.0940.1010.0940.1010.0940.1010.0940.1010.0940.101Z0.0010.0010.0090.0080.1360.1260.7130.6602.9972.7755.1894.804可否悬移可可可可可可可可可可不可可3.已知海水密度3/1025mkg，水的粘滞系数sm/102-6，水流流速sm/1u，水深m2h，无粘性颗粒相对密度为2.65，粒径为0.2mm=d50，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。2)分别采用Kalinske-Friglink公式和Meyer-Peter公式计算推移质输沙率)/(,3smmqB(12分)duRe*可能用到的公式：gdsd)1(qBBgdsb)1(/2250）5.212h（log0.0621Udb2250b）10012h（log0.0621UdKalinske-Friglink公式))1(27.0exp(25050bbBgdsdqMeyer-Peter公式5.1cB）-（8解:0.2mm=d50时0.052=c沙粒阻力222501.40N/m）5.212h（log0.0621Udb0.44)1(/gdsb总阻力４22250b3.24N/m）10012h（log0.0621UdKalinske-Friglink公式计算)/(0.0000121))1(27.0exp(235050smmgdsdqbbBMeyer-Peter公式计算)/(0.0000215）-（835.1cBsmm