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)
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。
。
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。
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:沙纹;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:平整床面;逆行沙垄和驻波;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,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
过水断面面积为
湿周长和水力半径为
断面平均流速为
剪切流速为
Chezy系数
Manning系数
Darcy-Weisbach阻力系数
2.长江中游某河段实测平均水深h = 18 m、水力坡降J = 0.5 /10000、平均流速U = 1.4 m/s、床沙质平均粒径为D = 0.25 mm。黄河下游某河段的一组实测值则为h = 3.0 m、J = 3.5 /10000、U = 1.8 m/s、D = 0.05 mm。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。()
解:
长江中游某河段:
剪切流速
同理得到黄河下游某河段
颗粒沉速
其中,水温为1℃时,取ν = 1.725×10-6 m2/s
当时
故,所以能起悬
3.已知海水密度,水的粘滞系数,水流流速,水深,无粘性颗粒相对密度为 2.65,粒径为,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(12分)
可能用到的公式:
Kalinske-Friglink 公式
Meyer-Peter公式
解:时
沙粒阻力
总阻力
Kalinske-Friglink 公式计算
Meyer-Peter公式计算
本文来源:https://www.2haoxitong.net/k/doc/c940344571fe910ef12df8f5.html
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