泥沙的一般特性-文檔資料

1、1河流動力學概論河流動力學概論第第2章章 泥沙的一般特性泥沙的一般特性2主要內容主要內容1 1 泥沙的來源泥沙的來源，風化，土壤侵蝕；，風化，土壤侵蝕；2 2 泥沙的一般礦物組成泥沙的一般礦物組成及礦物特性及礦物特性3 3 泥沙的幾何特性泥沙的幾何特性，粒徑粒徑、圓度、球度、圓度、球度、粒徑級配曲線粒徑級配曲線等等4 4 泥沙的重力特性泥沙的重力特性，容重容重、比重、比重、干容重干容重、渾水容重、水下休止角、泥沙的渾水容重、水下休止角、泥沙的沉降速度沉降速度及計算公式等。及計算公式等。5 5 泥沙的物理化學特性泥沙的物理化學特性，比表面積、絮凝，比表面積、絮凝和分散等和分散等32-1 2-1

2、泥沙的來源泥沙的來源 一、巖石風化一、巖石風化 河流泥沙的最根本來源是巖石的風化河流泥沙的最根本來源是巖石的風化。 風化風化巖石和礦物在地表環(huán)境中，受各種物理、化巖石和礦物在地表環(huán)境中，受各種物理、化學和生物作用，巖石發(fā)生體積破壞和化學成份發(fā)生改學和生物作用，巖石發(fā)生體積破壞和化學成份發(fā)生改變的過程。變的過程。 風化種類：風化種類： 物理風化物理風化：巖石在原地發(fā)生的崩解巖石在原地發(fā)生的崩解 化學風化：化學風化：巖石發(fā)生的巖石發(fā)生的蝕變蝕變（溶解、水解、碳酸鹽化）（溶解、水解、碳酸鹽化） 生物風化：生物風化： 風化影響因素：氣候、巖石成分、結構構造、植被、風化影響因素：氣候、巖石成分、結構構造

3、、植被、地形、時間地形、時間 氣候是影響風化的主要因素氣候是影響風化的主要因素；風化作用作為侵蝕和搬風化作用作為侵蝕和搬運的前提條件運的前提條件452-1 2-1 泥沙的來源泥沙的來源二、二、 泥沙來源分類泥沙來源分類（1 1）流域來沙流域來沙。即流域地表的沖蝕；。即流域地表的沖蝕；u土壤侵蝕土壤侵蝕 狹義狹義指地面土壤在外營力下被分離、指地面土壤在外營力下被分離、搬運以及沉積的搬運以及沉積的整整個過程個過程 廣義廣義內外營力作用下，地表物質（包內外營力作用下，地表物質（包括土坡、母質、風化物和巖石）的分離、括土坡、母質、風化物和巖石）的分離、搬運以及沉積的搬運以及沉積的整整個過程個過程6 2

4、-1 2-1 泥沙泥沙的來源的來源三、三、土壤侵蝕土壤侵蝕 侵蝕模數(shù)侵蝕模數(shù)（輸沙量模數(shù)）（輸沙量模數(shù)） 每平方公里地面每年沖蝕泥沙量每平方公里地面每年沖蝕泥沙量（單位：（單位：t/kmt/km2 2.a.a） 含沙量含沙量 每單位體積河水中的泥沙重量表每單位體積河水中的泥沙重量表示河流的含沙量。（單位：示河流的含沙量。（單位：kgf/mkgf/m3 3）7 2-1 2-1 泥沙的泥沙的來源來源三、三、土壤侵蝕土壤侵蝕名稱名稱量綱量綱記號記號表達式表達式單位單位體積含沙量體積含沙量無無Sv無量綱無量綱重量含沙量重量含沙量有有Swkgf/m3渾水總體積泥沙所占重量 vS渾水總體積泥沙顆粒的體積

5、vS表2-1常用的含沙量表達方式8 2-1 2-1 泥沙泥沙的來源的來源三、三、 土壤侵蝕土壤侵蝕我國北方土壤侵蝕比南方嚴重，最嚴重的是黃河中游的黃土高原黃土高原、永定河永定河和西河流域西河流域。輸沙模數(shù)000t/(km2.a)。陜北的皇甫川皇甫川、窟野河窟野河、無定河無定河、延延河流域河流域，輸沙模數(shù)達到0,00020,000t/(km2.a)，相當于地面每年普遍沖刷612mm的厚度。9 2-1 2-1 泥沙的泥沙的來源來源三、土壤侵蝕三、土壤侵蝕l水土流失水土流失（soil Loss) soil Loss) 包括水和土的流失兩個方面。它與土壤侵包括水和土的流失兩個方面。它與土壤侵蝕概念不同

6、。從侵蝕作用蝕概念不同。從侵蝕作用 力來看，為水力侵力來看，為水力侵蝕，水土流失量是指離開某一范圍的地表物蝕，水土流失量是指離開某一范圍的地表物質總和，一般土壤侵蝕量大于水土流失量。質總和，一般土壤侵蝕量大于水土流失量。l土壤侵蝕與產沙土壤侵蝕與產沙（sediment yield)sediment yield) 也是兩個不同的概念，產沙是指侵蝕的土也是兩個不同的概念，產沙是指侵蝕的土壤量能夠到達流域出口的泥沙量。因此，產壤量能夠到達流域出口的泥沙量。因此，產沙小于侵蝕量，兩者之間用泥沙輸移比表示。沙小于侵蝕量，兩者之間用泥沙輸移比表示。如以長江上游宜昌，如以長江上游宜昌，2020世紀世紀808

7、0年代平均侵蝕年代平均侵蝕量為量為15.715.7億噸，同期宜昌站輸出沙量億噸，同期宜昌站輸出沙量5.495.49億億噸噸10 2-1 2-1 泥沙的泥沙的來源來源三、土壤侵蝕三、土壤侵蝕土壤侵蝕的危害表現(xiàn)為：土壤侵蝕的危害表現(xiàn)為：（1 1）水資源和土壤資源惡化。年流失耕地表）水資源和土壤資源惡化。年流失耕地表層土壤層土壤1cm1cm，流失的養(yǎng)分相當于，流失的養(yǎng)分相當于40004000萬萬t t的化的化肥量。肥量。（2 2）農田、耕地水沙為害。溝壑縱橫切割造）農田、耕地水沙為害。溝壑縱橫切割造成耕地大面積破壞。成耕地大面積破壞。（3 3）對下游水系的危害。河床抬高，防洪能）對下游水系的危害。河

8、床抬高，防洪能力下降，湖泊面積縮小，調蓄能力減小。力下降，湖泊面積縮小，調蓄能力減小。（4 4）流域內水庫淤積、庫容減少、水利設施）流域內水庫淤積、庫容減少、水利設施效率降低。效率降低。112-1 2-1 泥沙的來源泥沙的來源二、二、 泥沙來源分類泥沙來源分類。（1 1）流域來沙流域來沙。即流域地表的沖蝕；。即流域地表的沖蝕；（2 2）河床上沖起的沙河床上沖起的沙。即河床的沖刷；。即河床的沖刷； 在運動過程中，二者存在著置換作用。在運動過程中，二者存在著置換作用。（3 3）風沙風沙（一般不考慮）（一般不考慮）122-2 2-2 泥沙的礦物組成泥沙的礦物組成一、礦物成份一、礦物成份 泥沙來源于巖

9、石風化，則風化巖石的礦泥沙來源于巖石風化，則風化巖石的礦物成分決定泥沙的礦物成分物成分決定泥沙的礦物成分；不同的風化不同的風化方式對巖石礦物成分的影響程度不同，因方式對巖石礦物成分的影響程度不同，因此風化方式也影響泥沙的礦物成分。此風化方式也影響泥沙的礦物成分。 （1 1）物理風化物理風化原生礦物原生礦物 如如：石英、長石、云母等。石英、長石、云母等。 （2 2）化學風化化學風化次生礦物次生礦物 如：次生二氧化硅，蒙脫石，高如：次生二氧化硅，蒙脫石，高嶺土等嶺土等132-2 2-2 泥沙的礦物組成泥沙的礦物組成二、二、礦物的物理特性礦物的物理特性 （1 1） 比重比重 礦物容重與水容重之比。礦

10、物容重與水容重之比。 泥沙的比重一般都在泥沙的比重一般都在2.602.702.602.70之間，通常之間，通常取用取用2.652.65 （2 2） 硬度硬度 硬度是表示礦物抵抗外界機械作用的硬度是表示礦物抵抗外界機械作用的能力。能力。 綜合統(tǒng)計，長江懸沙中硬度綜合統(tǒng)計，長江懸沙中硬度55的礦物平均約的礦物平均約達達80%80%，而水輪機過流部件金屬材料硬度一般，而水輪機過流部件金屬材料硬度一般55，這是過流金屬部件受磨損的基本原因。這是過流金屬部件受磨損的基本原因。14長 軸 a中 軸 b短 軸 c泥 沙 顆 粒 形 狀1111泥沙的形狀總的來說，顆粒越大，形狀越圓滑；泥沙的形狀總的來說，顆粒

11、越大，形狀越圓滑；顆粒越小，形狀越復雜。常見的礫石、卵石外顆粒越小，形狀越復雜。常見的礫石、卵石外形一般呈橢球體。形一般呈橢球體。泥沙的幾何特征指泥沙的泥沙的幾何特征指泥沙的形狀和粒徑形狀和粒徑。2-3 2-3 泥沙的幾何特性泥沙的幾何特性152-3 2-3 泥沙的幾何特性泥沙的幾何特性一、一、泥沙的粒徑泥沙的粒徑 泥沙顆粒的大小一般用粒徑（泥沙顆粒的大小一般用粒徑（sizesize）來表示，（或：粒度）。常用的粒徑表來表示，（或：粒度）。常用的粒徑表示定義和計算方法有三種：示定義和計算方法有三種： （1 1）等容粒徑等容粒徑 （2 2）篩分粒徑篩分粒徑 （3 3）沉降粒徑沉降粒徑161212

12、沉降粒徑沉降粒徑（沉降法，（沉降法，適用于粉沙、粘土適用于粉沙、粘土）v水析法水析法篩分粒徑篩分粒徑（適用于礫石、沙粒適用于礫石、沙粒）v篩析法篩析法等容粒徑等容粒徑（稱重法，（稱重法，適用于卵石以上的較大顆粒適用于卵石以上的較大顆粒）v尺量法尺量法泥沙粒徑測量和計算方法有三種：泥沙粒徑測量和計算方法有三種：泥沙顆粒的大小，通常以泥沙顆粒的大小，通常以顆粒直徑顆粒直徑來表示，來表示，簡稱簡稱粒徑粒徑，其符號為其符號為D D（或（或d d），單位），單位mmmm。一、泥沙的粒徑一、泥沙的粒徑17313166 sWVD 1313 測定泥沙顆粒的重量（或體積）測定泥沙顆粒的重量（或體積） 計算測量方

13、法計算測量方法等容粒徑是指體積與泥沙顆粒相等的球體直徑。等容粒徑是指體積與泥沙顆粒相等的球體直徑。 定義定義、等容粒徑、等容粒徑(2-1)(2-1)18 3/cbaD 3abcD 1414、等容粒徑、等容粒徑(2-3)(2-3)用幾何平均值表示粒徑用幾何平均值表示粒徑(2-2)(2-2)用其算術平均值表示粒徑用其算術平均值表示粒徑 將泥沙看成橢球體，直接測量其長軸將泥沙看成橢球體，直接測量其長軸a a、中軸、中軸b b、短軸、短軸c c 計算測量方法計算測量方法19D篩 析 法 示 意 圖1D21515兩篩之間泥沙顆粒的粒徑可以用兩篩網(wǎng)孔徑兩篩之間泥沙顆粒的粒徑可以用兩篩網(wǎng)孔徑的算術平均值或幾

14、何平均值計算。的算術平均值或幾何平均值計算。沙粒的中軸長度是比較接近等容粒徑的，因此沙粒的中軸長度是比較接近等容粒徑的，因此篩析法所測的粒徑可近似地看成等容粒徑。篩析法所測的粒徑可近似地看成等容粒徑。、篩分粒徑（篩徑）、篩分粒徑（篩徑）20表2-1 篩號與孔徑之間的關系21篩篩 孔孔 孔孔 徑徑D D 上上 下下 兩兩 篩篩 中中 徑徑D D i i 介介 于于 上上 下下 兩兩 篩篩 孔孔 間間 的的 重重 量量 百百分分 比比 p p i i ( ( m m m m ) ) ( ( m m m m ) ) ( ( % % ) ) 1 1 . . 1 1 6 6 8 8 1 1 . . 0

15、0 0 0 1 1 0 0 . . 4 4 8 8 0 0 . . 8 8 3 3 3 3 0 0 . . 7 7 1 1 1 1 5 5 . . 2 2 9 9 0 0 . . 5 5 8 8 9 9 0 0 . . 5 5 0 0 3 3 2 2 1 1 . . 6 6 8 8 0 0 . . 4 4 1 1 7 7 0 0 . . 3 3 5 5 6 6 5 5 2 2 . . 2 2 3 3 0 0 . . 2 2 9 9 5 5 0 0 . . 2 2 5 5 2 2 1 1 8 8 . . 3 3 9 9 0 0 . . 2 2 0 0 8 8 0 0 . . 1 1 7 7 8

16、8 1 1 . . 4 4 8 8 0 0 . . 1 1 4 4 7 7 0 0 . . 1 1 2 2 6 6 0 0 . . 1 1 0 0 . . 1 1 0 0 4 4 0 0 . . 0 0 8 8 9 9 0 0 . . 0 0 5 5 0 0 . . 0 0 7 7 4 4 2626221616這樣所求出的粒徑實質上是與泥沙顆粒密度這樣所求出的粒徑實質上是與泥沙顆粒密度相同、沉速相等的球體直徑。相同、沉速相等的球體直徑。對于粒徑在對于粒徑在0.062mm0.062mm以下粉粒和粘粒，已不以下粉粒和粘粒，已不可能進一步篩分，只能采用沉降法，如：可能進一步篩分，只能采用沉降法，如：

17、比比重計法、粒徑計法、吸管法重計法、粒徑計法、吸管法等。等。 這些方法的基本原理是，這些方法的基本原理是，通過測量沙通過測量沙粒在靜水中的沉降速度，按照粒徑與沉速的粒在靜水中的沉降速度，按照粒徑與沉速的關系式換算成粒徑關系式換算成粒徑。所得粒徑實際上為具有。所得粒徑實際上為具有簡樣比重同樣沉速的球體直徑。也叫沉降粒簡樣比重同樣沉速的球體直徑。也叫沉降粒徑，或簡稱沉徑。徑，或簡稱沉徑。、沉降粒徑（沉徑）、沉降粒徑（沉徑）23 泥沙按粒徑大小分類泥沙按粒徑大小分類1 1、分類原則、分類原則 表示出不同粒徑級泥沙性質上的顯著差異和性質變表示出不同粒徑級泥沙性質上的顯著差異和性質變化的規(guī)律性；化的規(guī)律

18、性； 各級分界粒徑尺度成一定的比例。各級分界粒徑尺度成一定的比例。2 2、值分級尺度值分級尺度 把以把以mmmm為單位的粒徑取以為單位的粒徑取以2 2為底的對數(shù)并乘以為底的對數(shù)并乘以 “1 1”，從而使得都是整數(shù)，從而使得都是整數(shù)值。值。 每一分級粒徑每一分級粒徑D D可表示為可表示為 D D2 2 或或 （1-41-4） （ 為整數(shù)，為整數(shù)，D D的單位為的單位為mmmm）D2log 171724 運用該方法，可以把變化相當大的粒徑運用該方法，可以把變化相當大的粒徑范圍用變化不大的整數(shù)范圍用變化不大的整數(shù)來表示，來表示，值值越大表示粒徑越細。越大表示粒徑越細。 2n 23 22 21 20

19、2-1 2-2 2-3 2-n 粒徑 8 4 2 1 0.5 0.25 0.125 值 -n -3 -2 -1 0 1 2 3 n 1818253 3、水利工程界分類、水利工程界分類表表2-2 2-2 泥沙顆粒分級標準泥沙顆粒分級標準泥沙分類 粘粒 粉沙 沙粒 礫石 卵石 漂石 粒徑大小 （mm） 200 191926272-3 2-3 泥沙的幾何特性泥沙的幾何特性二、二、圓度圓度 指顆粒棱和角的尖銳程度。指顆粒棱和角的尖銳程度。文特沃斯（文特沃斯（wentworthwentworth）定義：顆粒最尖銳棱角的曲率半）定義：顆粒最尖銳棱角的曲率半徑除以顆粒最大內切圓的半徑徑除以顆粒最大內切圓的半

20、徑 （2-3）r r顆粒最尖銳棱角的曲率半徑，顆粒最尖銳棱角的曲率半徑，R R顆粒最大內切圓顆粒最大內切圓的半徑。的半徑。 （2-4）r ri i顆粒的平面投影圖像上各角曲率半徑顆粒的平面投影圖像上各角曲率半徑Rr RNrNi/ 沃德爾沃德爾（wadell)282-3 2-3 泥沙的幾何特性泥沙的幾何特性三、三、球度球度 反映沙粒形狀的特征系數(shù)反映沙粒形狀的特征系數(shù)沃德爾沃德爾(wadell)(wadell)定義：定義：與顆粒體積的球體直徑與顆粒體積的球體直徑（等容粒徑）和顆粒外接球直徑之比。（等容粒徑）和顆粒外接球直徑之比。用用表示表示 （2-52-5）3131231)6(1)()( Vaa

21、bcaabcaDn 291.1.4四、比表面積四、比表面積DDDe66/32（1）定義）定義泥沙顆粒的表面積與其體積之比。泥沙顆粒的表面積與其體積之比。（2）比表面積的意義）比表面積的意義顆粒越小，比表面積越大；反映泥沙顆粒的物化作用與重力作用物化作用與重力作用的相對大小，其值 越大，物化作用就越大。 2-3 泥沙的幾何特性泥沙的幾何特性30泥沙顆粒的形狀及其成因泥沙顆粒的形狀及其成因泥沙顆粒的泥沙顆粒的最初形狀取決于巖石母質和風化作用最初形狀取決于巖石母質和風化作用，隨后在輸運過程中因繼續(xù)受到物理、化學及生物作用隨后在輸運過程中因繼續(xù)受到物理、化學及生物作用而不斷改變其形狀，改變的程度或最終

22、形成的形狀取而不斷改變其形狀，改變的程度或最終形成的形狀取決于決于搬運介質搬運介質（水、空氣和冰川運動水、空氣和冰川運動）和）和搬運方式搬運方式（滑動、滾動、跳動、懸浮或顆粒流滑動、滾動、跳動、懸浮或顆粒流等）等）圓度在流水搬運圓度在流水搬運初期迅速增加初期迅速增加，然后增加速度變緩，然后增加速度變緩，直至完全變圓為止。直至完全變圓為止。球度則以一個球度則以一個緩慢而穩(wěn)定緩慢而穩(wěn)定的速度增加。的速度增加。312-3 2-3 泥沙的幾何特性泥沙的幾何特性四、四、泥沙的泥沙的群體特性群體特性（級配曲線）（級配曲線） 河流泥沙河流泥沙具有群體性，顆粒大小不一，含量多少不等，我們如何去充分表示其特性，

23、于是提出了粒配曲線(級配曲線)。粒配曲線粒配曲線：表示天然沙顆粒組成的曲線。32篩篩 孔孔 孔孔 徑徑D D 上上 下下 兩兩 篩篩 中中 徑徑D D i i 介介 于于 上上 下下 兩兩 篩篩 孔孔 間間 的的 重重 量量 百百分分 比比 p p i i ( ( m m m m ) ) ( ( m m m m ) ) ( ( % % ) ) 1 1 . . 1 1 6 6 8 8 1 1 . . 0 0 0 0 1 1 0 0 . . 4 4 8 8 0 0 . . 8 8 3 3 3 3 0 0 . . 7 7 1 1 1 1 5 5 . . 2 2 9 9 0 0 . . 5 5 8 8

24、 9 9 0 0 . . 5 5 0 0 3 3 2 2 1 1 . . 6 6 8 8 0 0 . . 4 4 1 1 7 7 0 0 . . 3 3 5 5 6 6 5 5 2 2 . . 2 2 3 3 0 0 . . 2 2 9 9 5 5 0 0 . . 2 2 5 5 2 2 1 1 8 8 . . 3 3 9 9 0 0 . . 2 2 0 0 8 8 0 0 . . 1 1 7 7 8 8 1 1 . . 4 4 8 8 0 0 . . 1 1 4 4 7 7 0 0 . . 1 1 2 2 6 6 0 0 . . 1 1 0 0 . . 1 1 0 0 4 4 0 0 . .

25、 0 0 8 8 9 9 0 0 . . 0 0 5 5 0 0 . . 0 0 7 7 4 4 332828D D84.184.1D D15.915.9341.1.2u粒配曲線的繪制方法和過程粒配曲線的繪制方法和過程取樣篩分，獲取各粒經(jīng)組 Di 泥沙的重量重量；統(tǒng)計出小于和等于小于和等于各粒經(jīng)Di 的沙重，并算出其占總重的百分比pi；準備半對數(shù)坐標紙(橫坐標為對數(shù)分格，縱坐標是普通分格)；以粒經(jīng)Di 為橫坐標(對數(shù)坐標，從大到小從大到小)，小于和等于小于和等于粒經(jīng)Di 的沙重百分比pi 為縱坐標(普通坐標)繪制Dp粒配曲線。2-3 泥沙的幾何特性泥沙的幾何特性35、粒配曲線的意義、粒配曲線的

26、意義 表征泥沙顆粒的粗細和沙樣的均勻程度。表征泥沙顆粒的粗細和沙樣的均勻程度。 可直接查出小于某粒徑的泥沙在總沙樣中所可直接查出小于某粒徑的泥沙在總沙樣中所占的重量百分數(shù)；也可查出總沙樣中某重量占的重量百分數(shù)；也可查出總沙樣中某重量百分數(shù)泥沙的上限粒徑。百分數(shù)泥沙的上限粒徑。2121D D5050=0.0073mm=0.0073mm361.1.2a、b組成較均勻，變化范圍窄，組成較均勻，變化范圍窄，但但a 較粗，較粗，b較細。較細。2-3 泥沙的幾何特性泥沙的幾何特性c組成不均勻，變化范圍組成不均勻，變化范圍大，各組粒經(jīng)含量接近。大，各組粒經(jīng)含量接近。d組成很均勻，組成很均勻，變化范圍小。變化

27、范圍小。37 2-3 2-3 泥沙的幾何泥沙的幾何特性特性 四、四、泥沙的粒配曲線（級配曲線）泥沙的粒配曲線（級配曲線）（2 2）粒徑分布的特征值粒徑分布的特征值上限粒徑上限粒徑在總沙樣中占某重量百分數(shù)的泥在總沙樣中占某重量百分數(shù)的泥沙的上限粒徑。如沙的上限粒徑。如D D5 5,D,D1010,D,D5050等等。等等。D D5050中值粒徑，小于該粒徑和大于該粒徑的中值粒徑，小于該粒徑和大于該粒徑的泥沙顆粒各占泥沙顆粒各占50%50%。DmDm平均粒徑，即各粒徑組平均粒徑的重量平均粒徑，即各粒徑組平均粒徑的重量百分比的加權平均值。百分比的加權平均值。 （2-62-6） niiimpDD110

28、0138 2-3 2-3 泥沙的幾何泥沙的幾何特性特性 四、四、泥沙的粒配曲線（級配曲線）泥沙的粒配曲線（級配曲線）D Dmgmg幾何平均粒徑，即粒徑取對數(shù)后進行平幾何平均粒徑，即粒徑取對數(shù)后進行平均運算，最終求得的平均粒徑值稱為幾何平均均運算，最終求得的平均粒徑值稱為幾何平均粒徑。粒徑。反映沙樣的代表粒徑反映沙樣的代表粒徑因：因： （2-72-7） 均方差均方差 ：表示泥沙組成的非均勻程度表示泥沙組成的非均勻程度, ,0 0均均勻，越大越不均勻，反映沙樣粒徑的變化范圍勻，越大越不均勻，反映沙樣粒徑的變化范圍大小。大小。 niiimgpDD1ln1001ln)ln1001exp(1 niiim

29、gpDD9 .151 .84lnDD39401.1.225750DDS 2exp250DDm均勻沙 =0，DmD50；非均勻沙 0，DmD50 。9 .151 .84lnDD分選系數(shù)分選系數(shù)(非均勻系數(shù)非均勻系數(shù))S0：仍表示泥沙組成的非均勻程度，1均勻，越大越不均勻 。Dm與與 D50的關系的關系： 2-3 泥沙的幾何特性泥沙的幾何特性 四、四、泥沙的粒配曲線（級配曲線）泥沙的粒配曲線（級配曲線）雖然泥沙中值粒徑與幾何平均粒徑并不完全相等，但其差別一雖然泥沙中值粒徑與幾何平均粒徑并不完全相等，但其差別一般般 不大，所以可以用泥沙中值粒徑近似代替幾何平均粒徑。不大，所以可以用泥沙中值粒徑近似代

30、替幾何平均粒徑。411.1.3u五、孔隙率與孔隙比五、孔隙率與孔隙比孔隙率孔隙率n：沙樣中孔隙的體積與沙樣總體積之比。 n=V孔隙/V總 ?？紫侗瓤紫侗萫：沙樣中孔隙的體積與沙樣顆粒體積之比。 e=V孔隙/(V總- V孔隙) 2-3 泥沙的幾何特性泥沙的幾何特性421.1.3u天然沙孔隙率的一般規(guī)律天然沙孔隙率的一般規(guī)律沙樣越粗，孔隙率越??；粗砂：3940；中沙：4148；細沙：44-49；粘土絮凝后可達90均勻沙的孔隙率最大；形狀圓滑的、棱角不分明的沙樣孔隙率較??；沉積時間越長，孔隙率越小。 2-3 泥沙的幾何特性泥沙的幾何特性 四、四、泥沙的粒配曲線（級配曲線）泥沙的粒配曲線（級配曲線）4

31、32-4 2-4 泥沙的重力特性泥沙的重力特性一、一、泥沙的一般重力特性泥沙的一般重力特性 （1 1）密度）密度密度密度顆粒單位體積內所含的質量。顆粒單位體積內所含的質量。國際單位：千克國際單位：千克/ /米米3 3 kg/m kg/m3 3 ；克；克/ /米米3 3 g/m g/m3 3 ；工程單位：噸工程單位：噸/ /米米3 3 t/m t/m3 3，公斤，公斤/ /米米3 3 kg/m kg/m3 3；一般泥沙密度：一般泥沙密度：=2650 kg/m=2650 kg/m3 3; ; （2 2）容重（重度）容重（重度）容重（重度）容重（重度）泥沙顆粒實有重量與實有體積的比值。泥沙顆粒實有重

32、量與實有體積的比值。國際單位：牛國際單位：牛/ /米米3 3 N/m N/m3 3 ；工程單位：噸力工程單位：噸力/ /米米3 3 tf/m tf/m3 3，公斤力，公斤力/ /米米3 3 kgf/m kgf/m3 3；一般泥沙容重：一般泥沙容重：=25970N/m=25970N/m3 3=26 kN/m=26 kN/m3 3=2650 kgf/m=2650 kgf/m3 3; ; 44 2-4 2-4 泥沙的重力泥沙的重力特性特性一、一、泥沙的一般重力特性泥沙的一般重力特性 （3 3）比重）比重比重比重固體泥沙顆粒重量與同體積固體泥沙顆粒重量與同體積4 4水的重量水的重量之比。之比。無量綱，

33、一般泥沙比重：無量綱，一般泥沙比重：=2.65 =2.65 （4 4）有效容重系數(shù)（有效密度系數(shù)）有效容重系數(shù)（有效密度系數(shù)）泥沙在水中運動狀態(tài)，既與泥沙容重有關，又與泥沙在水中運動狀態(tài)，既與泥沙容重有關，又與水的容重有關，在分析計算時，常出現(xiàn)相對數(shù)水的容重有關，在分析計算時，常出現(xiàn)相對數(shù)值，為簡便起見，令值，為簡便起見，令 或或 常取常取a=1.65.a=1.65. sa sa45 2-4 2-4 泥沙的重力泥沙的重力特性特性一、一、泥沙的一般重力特性泥沙的一般重力特性（5 5）干容重）干容重單位體積單位體積沙樣經(jīng)過沙樣經(jīng)過100105100105溫度烘干后，溫度烘干后，其重量與原狀沙樣整個

34、體積的比值，稱為泥其重量與原狀沙樣整個體積的比值，稱為泥沙的干容重。沙的干容重。符號：符號： ，單位：，單位： N/m N/m3 3 ，tf/mtf/m3 3，kgf/mkgf/m3 3；s干容重干容重：單位松散體積的重量單位松散體積的重量， s 2.9416.66kN/m3干密度干密度：單位松散體積的質量單位松散體積的質量， s 0.31.7t/m3461.3.2)1 ()1 (nnssssu干容重與孔隙率干容重與孔隙率n的關系的關系u影響干容重的主要因素影響干容重的主要因素：泥沙顆粒大小的影響泥沙顆粒大小的影響：顆粒越大， s越大，變化范圍??； 顆粒越小， s越小，變化范圍大。 如：D0.

35、04mm， s 0.551.25t/m3 D0.2mm， s 1.41.7 t/ m3)mm0 . 1(095. 0exp472. 089. 1)mm0 . 1(441. 11131DDDDDDDs471.3.2u影響干容重的主要因素影響干容重的主要因素：泥沙淤積厚度的影響泥沙淤積厚度的影響：淤積越厚， s越大，變化范圍越小； 淤積越淺， s越小，變化范圍越大。TKssTlg0 如：官廳水庫淤厚10m處，s 1.471.55 t/ m3 ,1m處，s 0.731.30 t/ m3泥沙淤積歷時的影響泥沙淤積歷時的影響：沉積越短， s越小； 沉積越長， s越大，然后趨于穩(wěn)定值； 大顆粒穩(wěn)定歷時短，

36、細顆粒穩(wěn)定歷時長。泥沙組成的影響泥沙組成的影響：組成越均勻，孔隙率越大， s越?。?組成越不均勻，孔隙率越小， s越大。48 2-4 2-4 泥沙的重力泥沙的重力特性特性一、一、泥沙的一般重力特性泥沙的一般重力特性 （6 6）渾水容重渾水容重 單位體積渾水的重單位體積渾水的重量量，單位：，單位： N/m N/m3 3 ，tf/mtf/m3 3，kgf/mkgf/m3 3； （7 7）含沙量含沙量單位體積渾水中固體泥沙顆單位體積渾水中固體泥沙顆粒所占比例，粒所占比例， 重量含沙量重量含沙量 體積比含沙量體積比含沙量m VSWS渾水總體積泥沙顆粒的體積 VS渾水總體積泥沙所占重量 WSvsvsvv

37、wmSSSSS)()1()1( vswSS 49SSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSWWSSVVSSVWSSSVSVSWVSWVSVSVVSSVSVSWVSWVSWWSVVS1)(1)()1 ( 單位體積渾水重量1)()(重量比含沙量)(體積積比含沙)kg/m(含沙量3間的關系：間的關系無量剛渾水重量泥沙所占重量：無量剛渾水體積泥沙所占體積：量量，單位渾水體積的泥沙重渾水體積泥沙所占重量：50 2-4 2-4 泥沙的重力泥沙的重力特性特性一、一、泥沙的一般重力特性泥沙的一般重力特性（8 8）水下休止角水下休止角 在靜水中的泥沙，由于摩擦力的作用，可以形成一定在靜水中的泥沙，由于摩擦

38、力的作用，可以形成一定的穩(wěn)定的傾斜面，此面與水平面的交角稱為泥沙的水下的穩(wěn)定的傾斜面，此面與水平面的交角稱為泥沙的水下休止角休止角水下休止角水下休止角：泥沙在靜水下自然堆積的坡面傾角， 。水下休止角與泥沙粒徑、級配、形狀有關。對于淤泥來說，水下休止角與泥沙粒徑、級配、形狀有關。對于淤泥來說，還與其密實程度（含泥濃度）有關。無粘性顆粒的棱角還與其密實程度（含泥濃度）有關。無粘性顆粒的棱角越尖利，則越尖利，則越大。越大。D27. 15 .32天津大學研究，天津大學研究， ()與與D(mm)有如下關系：有如下關系： 51 2-4 2-4 泥沙的重力泥沙的重力特性特性一、一、泥沙的一般重力特性泥沙的一

39、般重力特性（9 9）水下摩擦系數(shù)水下摩擦系數(shù)泥沙的水下休止角的正切值。泥沙的水下休止角的正切值。 （2-112-11）泥沙的水下摩擦系數(shù)對于分散顆粒一般隨粒泥沙的水下摩擦系數(shù)對于分散顆粒一般隨粒徑的減少而減小。徑的減少而減小。 tan fWW cosW sin tgWWf cossin522-4 2-4 泥沙的重力特性泥沙的重力特性二、二、泥沙的沉降速度泥沙的沉降速度靜水中的泥沙沉速是泥沙顆粒的重要基本特性靜水中的泥沙沉速是泥沙顆粒的重要基本特性（1 1）定義：定義：所謂泥沙的所謂泥沙的沉降速度沉降速度，一般都是指達到等速，一般都是指達到等速運動以后的下沉速度。運動以后的下沉速度。由于粒徑愈粗

40、，沉降速度愈大，因此，又稱由于粒徑愈粗，沉降速度愈大，因此，又稱水力粗度水力粗度它反映泥沙在與水流相互作用時對運動的抗它反映泥沙在與水流相互作用時對運動的抗拒能力。組成河床的泥沙沉速越大，則泥沙拒能力。組成河床的泥沙沉速越大，則泥沙參與運動的傾向越小。參與運動的傾向越小。53 2-4 2-4 泥沙的重力泥沙的重力特性特性二、二、泥沙的沉降速度泥沙的沉降速度（2 2）泥沙沉速）泥沙沉速設粒徑為設粒徑為D D的圓形粒徑泥沙在水體中作等速沉降的圓形粒徑泥沙在水體中作等速沉降運動，其重力作用與阻力相等。運動，其重力作用與阻力相等。重力（下沉力）：重力（下沉力）：54 2-4 2-4 泥沙的重力泥沙的重

41、力特性特性二、二、泥沙的沉降速度泥沙的沉降速度（2 2）泥沙沉速）泥沙沉速設粒徑為設粒徑為D D的圓形粒徑泥沙在水體中作等速沉降的圓形粒徑泥沙在水體中作等速沉降運動，其重力作用與阻力相等。運動，其重力作用與阻力相等。阻力：阻力：55(2) (2) 泥沙的沉速泥沙的沉速球體沉降阻力球體沉降阻力牛頓繞流阻力的一般表達式牛頓繞流阻力的一般表達式 圓球沉降時，水體對球體施加的阻力為圓球沉降時，水體對球體施加的阻力為 (1-14)(1-14)WFgVACFD22 gDCFD2422 56 2-4 2-4 泥沙的重力泥沙的重力特性特性二、二、泥沙的沉降速度泥沙的沉降速度重力：重力：阻力：阻力： C CD

42、D泥沙阻力系數(shù)泥沙阻力系數(shù)；阻力系數(shù)阻力系數(shù)C CD D的計算方法與繞流流態(tài)有關，在層流的計算方法與繞流流態(tài)有關，在層流和紊流的不同情況下量值差別很大。和紊流的不同情況下量值差別很大。6)(3DWs 2422 DCFD 246)(223 DCDFWDs gDCsD )(1342 57 2-4 2-4 泥沙的重力泥沙的重力特性特性二、二、泥沙的沉降速度泥沙的沉降速度 DRed 實踐證明，實踐證明，泥沙顆粒在靜水中下沉時的運動泥沙顆粒在靜水中下沉時的運動狀態(tài)與沙粒雷諾數(shù)有關。狀態(tài)與沙粒雷諾數(shù)有關。58 2-4 2-4 泥沙的重力泥沙的重力特性特性二、二、泥沙的沉降速度泥沙的沉降速度 DRed 59

43、 2-4 2-4 泥沙的重力泥沙的重力特性特性二、二、泥沙的沉降速度泥沙的沉降速度 DRed 60 DD Re泥沙運動泥沙運動狀態(tài)狀態(tài)示意圖示意圖 運動特點運動特點 （顆粒周圍水（顆粒周圍水體流態(tài)）體流態(tài)） 沙粒鉛直下沉， 周圍水體幾沙粒鉛直下沉， 周圍水體幾乎不發(fā)生紊動現(xiàn)象。乎不發(fā)生紊動現(xiàn)象。 顆粒擺動下沉， 顆粒后的水體顆粒擺動下沉， 顆粒后的水體開始發(fā)生擾動、產生漩渦。開始發(fā)生擾動、產生漩渦。 顆粒盤旋下沉，附近水體產生顆粒盤旋下沉，附近水體產生強烈的擾動和渦動。強烈的擾動和渦動。 DRe 5 . 0Re D 10005 . 0Re D 1000Re D 運動狀態(tài)運動狀態(tài) （繞流流態(tài)）（

44、繞流流態(tài)） 層流區(qū)層流區(qū) （滯流區(qū)滯流區(qū)，滯性區(qū)），滯性區(qū)） 過渡區(qū)（介流區(qū)）過渡區(qū)（介流區(qū)） 紊流區(qū)紊流區(qū)（紊動區(qū)紊動區(qū)） 泥沙沉降的運動形式泥沙沉降的運動形式61（3 3）球體沉降的阻力系數(shù)球體沉降的阻力系數(shù)（求解圓球沉降的關鍵參數(shù)?。ㄇ蠼鈭A球沉降的關鍵參數(shù)?。?球體的阻力系數(shù)與雷諾數(shù)的關系圖（球體的阻力系數(shù)與雷諾數(shù)的關系圖（CDReD曲線）曲線）62 試驗結果分析： 、球體沉降時的運動狀態(tài)處于滯流區(qū)、球體沉降時的運動狀態(tài)處于滯流區(qū)，沉降阻力主要為粘滯力，阻力系數(shù)與，沉降阻力主要為粘滯力，阻力系數(shù)與沙粒雷諾數(shù)成線性關系；沙粒雷諾數(shù)成線性關系；63球體層流區(qū)阻力系數(shù)的理論解球體層流區(qū)阻力系

45、數(shù)的理論解 StokesStokes從理論上求得，圓球在層流區(qū)所從理論上求得，圓球在層流區(qū)所受的阻力為受的阻力為 由牛頓繞流阻力所得的圓球繞流阻力的一由牛頓繞流阻力所得的圓球繞流阻力的一般表達式般表達式 于是，得于是，得 DDF33 gDCDFD24322 DDDCRe2424 64 試驗結果分析： 、球體沉降時的運動狀態(tài)處于紊流區(qū)，沉、球體沉降時的運動狀態(tài)處于紊流區(qū)，沉降阻力主要為紊動阻力，粘滯阻力可以忽略降阻力主要為紊動阻力，粘滯阻力可以忽略不計。阻力系數(shù)與沙粒雷諾數(shù)無關，接近于不計。阻力系數(shù)與沙粒雷諾數(shù)無關，接近于常數(shù)常數(shù) ；45. 0 DC65 試驗結果分析： 、球體下沉處于過渡區(qū)，沉

46、降阻力中粘滯、球體下沉處于過渡區(qū)，沉降阻力中粘滯阻力和紊動阻力都不能忽略。由阻力和紊動阻力都不能忽略。由C CD D ReReD D圖可圖可知，阻力系數(shù)與沙粒雷諾數(shù)之間呈曲線關系知，阻力系數(shù)與沙粒雷諾數(shù)之間呈曲線關系。66（5 5）球體沉速的一般表達式）球體沉速的一般表達式列出圓球沉降時力的平衡方程列出圓球沉降時力的平衡方程 可得球體在靜水中沉速的一般表達式可得球體在靜水中沉速的一般表達式 gDCDDs246223 gDCsD 3467（6）層流區(qū)、紊流區(qū)和過渡區(qū)圓球沉速公式）層流區(qū)、紊流區(qū)和過渡區(qū)圓球沉速公式、層流區(qū)圓球沉速公式（、層流區(qū)圓球沉速公式（ ） 將將 代入球體在靜水中沉速的一般表

47、達式代入球體在靜水中沉速的一般表達式 此式即為層流區(qū)的球體沉速公式，又稱此式即為層流區(qū)的球體沉速公式，又稱Stokes公式公式。5 . 0Re D 2181gDs DCD24 gDCsD 3468、紊流區(qū)圓球沉速公式、紊流區(qū)圓球沉速公式 球體沉降處于紊流區(qū)，由試驗曲線圖知，球體沉降處于紊流區(qū)，由試驗曲線圖知， 代入球體在靜水中沉速的一般表達式代入球體在靜水中沉速的一般表達式 45. 0 DCgDs 72. 1gDCsD 3469過渡區(qū)球體沉速 過渡區(qū)，阻力系數(shù)與沙粒雷諾數(shù)之間呈曲過渡區(qū)，阻力系數(shù)與沙粒雷諾數(shù)之間呈曲線關系。線關系。 gDCsD 3470過渡區(qū)沉速公式（過渡區(qū)沉速公式（ ） 張瑞

48、瑾各區(qū)統(tǒng)一沉速公式（武大公式） 過渡區(qū)的阻力過渡區(qū)的阻力泥沙的有效重力泥沙的有效重力取取其中，其中，k k1 1,k,k2 2 為過渡區(qū)系數(shù)，經(jīng)簡單換算，得為過渡區(qū)系數(shù)，經(jīng)簡單換算，得利用實測資料，確定利用實測資料，確定得，得，2232 DkDkF 31DkWs WF gDkdkkdkks 1212123444mmD41 . 0 266. 4223. 121 kk，DgDDs 95.1309. 195.132 71 2-4 2-4 泥沙的重力泥沙的重力特性特性二、二、泥沙的沉降速度泥沙的沉降速度（7 7）球體）球體沉速計算公式沉速計算公式1 1、 沉沉降滯流區(qū)降滯流區(qū)2 2、 沉沉降紊動區(qū)降紊

49、動區(qū)3 3、 沉沉降過渡區(qū)降過渡區(qū)5 .0 edR 2)(181Dgs 1000 edRgDs )(72. 1 10005 .0 edRgDCgDCsDsD )(134)(134 mmDRed076.01 .0 或mmDRed4 .01000 或721.4.2u實例計算實例計算1 2-4 泥沙的重力特性泥沙的重力特性二、二、泥沙的沉降速度泥沙的沉降速度731.4.2u實例計算實例計算2 (Fig) 2-4 泥沙的重力特性泥沙的重力特性二、二、泥沙的沉降速度泥沙的沉降速度74Fig1-y675、崗恰洛夫公式、崗恰洛夫公式 層流區(qū)沉速公式（層流區(qū)沉速公式（ ） 球體層流區(qū)沉速公式（球體層流區(qū)沉速公

50、式（StokesStokes公式）公式） 泥沙沉降阻力大于球體沉降阻力，天然泥沙泥沙沉降阻力大于球體沉降阻力，天然泥沙沉速應較球體沉速小，所以應該乘以一個小沉速應較球體沉速小，所以應該乘以一個小于于1 1的系數(shù)。的系數(shù)。 泥沙在層流區(qū)的崗恰洛夫沉速公式為泥沙在層流區(qū)的崗恰洛夫沉速公式為 mmD15. 0 2181gDs 2224118175. 0gDgDss 泥沙并非球體，沉速應有所不同，目前存在多家公式泥沙并非球體，沉速應有所不同，目前存在多家公式。76 紊流區(qū)沉速公式（紊流區(qū)沉速公式（ ）紊流區(qū)泥沙沉降阻力值大致在紊流區(qū)泥沙沉降阻力值大致在0.9-1.40.9-1.4之間之間崗恰洛夫取崗恰

51、洛夫取泥沙沉降阻力為泥沙沉降阻力為 泥沙在水流中的有效重力為泥沙在水流中的有效重力為 將阻力系數(shù)帶入將阻力系數(shù)帶入 ，并令，并令便得泥沙在紊流區(qū)的沉速公式便得泥沙在紊流區(qū)的沉速公式 17. 1 DCgDCFD2422 63DWs gDs 068. 1mmD5 . 1 FWF 77 過渡區(qū)沉速公式（ ）mmD5 . 115. 0 沉沉速速公公式式 沉沉速速與與各各變變量量的的關關系系 層層流流區(qū)區(qū) 2241gDs 與與2D， g g、 s（有有效效容容重重系系數(shù)數(shù)）的的一一次次方方及及1 成成正正比比 過過渡渡區(qū)區(qū) Dgs3/23/13/2 與與D、與與g g 和和 s的的2 2/ /3 3 次

52、次方方、及及3/1 成成正正比比 紊紊流流區(qū)區(qū) gDs 068. 1 與與D、g g 和和 s（有有效效容容重重系系數(shù)數(shù)）的的1 1/ /2 2 次次方方及及0成成正正比比 備備注注 TDD037. 0107 . 383lg081. 0 T T為水溫，為水溫，D0D01.5mm1.5mm，計算時，計算時D D與與D0D0的單位應該一致。的單位應該一致。78、沙玉清沉速公式、沙玉清沉速公式 層流區(qū)沉速公式（層流區(qū)沉速公式（ ） 與崗恰洛夫的考慮相同，得出與崗恰洛夫完與崗恰洛夫的考慮相同，得出與崗恰洛夫完全一致的公式全一致的公式 紊流區(qū)沉速公式（紊流區(qū)沉速公式（ ）沙玉清取紊流區(qū)泥沙沉降的阻力系數(shù)

53、沙玉清取紊流區(qū)泥沙沉降的阻力系數(shù)得，得，mmD1 . 0 2241gDs mmD2 02. 1 DCgDs 14. 179 過渡區(qū)沉速公式（過渡區(qū)沉速公式（ ）、沉降判數(shù) 與粒徑判數(shù)令 mmD21 . 0 14334Re32ssDDggDDCaS 343ReaDDSC 3/13/13/13/1Re34 DDsaCgS 80令令 沙玉清過渡區(qū)泥沙沉速的實用算式沙玉清過渡區(qū)泥沙沉速的實用算式 3/23/13/13/13/13/1Re DggDSssaD DffSa， 39777. 5lg790. 3lg22 aS39374. 5lg386. 3lg23/223/1 D811.4.3821.4.3

54、8384 2-4 2-4 泥沙的重力泥沙的重力特性特性二、二、泥沙的沉降速度泥沙的沉降速度層流區(qū)，采用層流區(qū)，采用StokesStokes公式；公式；過渡區(qū)，采用沙玉清的過渡區(qū)公式；過渡區(qū)，采用沙玉清的過渡區(qū)公式；紊流區(qū)，采用崗恰洛夫紊流區(qū)公式；紊流區(qū)，采用崗恰洛夫紊流區(qū)公式；在實際工作中，常采用張瑞瑾各區(qū)統(tǒng)一公式計算沉速。在實際工作中，常采用張瑞瑾各區(qū)統(tǒng)一公式計算沉速。851.4.4前述理想沉速：前述理想沉速：單顆粒、靜水、均勻、無限體、清水等，自然界不存在。實際河流情況：實際河流情況：群體、動水、非勻速、有界、渾水、含雜質、紊動等。因此需要一定修正。因此需要一定修正。目前有一定研究成果，主

55、要研究目前有一定研究成果，主要研究形狀形狀、水質水質、含水量含水量對對沉速的影響，但不很成熟。沉速的影響，但不很成熟。 2-4 泥沙的重力特性泥沙的重力特性二、二、泥沙的沉降速度泥沙的沉降速度86 2-4 2-4 泥沙的重力泥沙的重力特性特性二、二、泥沙的沉降速度泥沙的沉降速度（7 7）影響泥沙沉速其它因素）影響泥沙沉速其它因素871.4.4u泥沙顆粒形狀對沉速的影響泥沙顆粒形狀對沉速的影響gDabcabcCsD3/23/472. 145. 0紊流區(qū)對于球體：對于球體：a=b=c, CD=0.45,與前面一樣；與前面一樣；對于偏平體：越偏平，沉速越小。對于偏平體：越偏平，沉速越小。泥沙難以量測

56、形狀，但礫、卵、塊石等存在a、b、c三軸；方位不同，下沉受阻面積及阻力不一樣，自然不一樣；但通常會自動調整到與短軸c方向一致，即阻力最大的方向；目前有研究成果：88 2-4 2-4 泥沙的重力泥沙的重力特性特性二、二、泥沙的沉降速度泥沙的沉降速度（7 7）影響泥沙沉速其它因素）影響泥沙沉速其它因素89 2-4 2-4 泥沙的重力泥沙的重力特性特性二、二、泥沙的沉降速度泥沙的沉降速度（7 7）影響泥沙沉速其它因素）影響泥沙沉速其它因素90 2-4 2-4 泥沙的重力泥沙的重力特性特性二、二、泥沙的沉降速度泥沙的沉降速度（7 7）影響泥沙沉速其它因素）影響泥沙沉速其它因素91 2-4 2-4 泥沙

57、的重力泥沙的重力特性特性二、二、泥沙的沉降速度泥沙的沉降速度（7 7）影響泥沙沉速其它因素）影響泥沙沉速其它因素92 2-4 2-4 泥沙的重力泥沙的重力特性特性二、二、泥沙的沉降速度泥沙的沉降速度（5 5）天然沙（靜水）天然沙（靜水）沉速計算公式沉速計算公式93 2-4 2-4 泥沙的重力泥沙的重力特性特性二、二、泥沙的沉降速度泥沙的沉降速度（6 6）（天然沙）群體沉速）（天然沙）群體沉速對渾水來說，對其中任一顆泥沙來說，其他顆粒的存在對渾水來說，對其中任一顆泥沙來說，其他顆粒的存在將對它的沉降產生影響。將對它的沉降產生影響?？梢苑炙姆N情況來考慮：可以分四種情況來考慮：非粘性粗顆粒泥沙的群體

58、沉速，粘性顆粒泥沙的群體沉非粘性粗顆粒泥沙的群體沉速，粘性顆粒泥沙的群體沉速，粗顆粒泥沙在粘性顆粒漿液中沉速，非均勻顆粒混速，粗顆粒泥沙在粘性顆粒漿液中沉速，非均勻顆粒混合沙的群體沉速。合沙的群體沉速。u非粘性均勻粗顆粒泥沙的群體沉速。非粘性均勻粗顆粒泥沙的群體沉速。低含沙量：低含沙量： 高含沙量：高含沙量： 5 . 0024. 11vkS mvS )1(0 942-5 2-5 細顆粒泥沙的物理化學性細顆粒泥沙的物理化學性質質泥沙的物理化學性質主要指細顆粒泥沙的物理泥沙的物理化學性質主要指細顆粒泥沙的物理化學性質?；瘜W性質。 由于細顆粒泥沙的比表面積很大，有較強由于細顆粒泥沙的比表面積很大，有

59、較強的吸附作用，故細顆粒泥沙表面的物理化學作的吸附作用，故細顆粒泥沙表面的物理化學作用顯得特別突出，從而對細顆粒泥沙的運動產用顯得特別突出，從而對細顆粒泥沙的運動產生重要的影響。生重要的影響。細顆粒泥沙因物理化學作用而具有粘性，又稱細顆粒泥沙因物理化學作用而具有粘性，又稱為粘性泥沙，簡稱粘粒。為粘性泥沙，簡稱粘粒。細顆粒泥沙的物理化學作用的大小與顆粒的比細顆粒泥沙的物理化學作用的大小與顆粒的比表面積有關。表面積有關。95+- - -+ + +擴散層吸附層雙電層泥沙顆粒中性水層內外層96一、電化學性質一、電化學性質1 1、泥沙顆粒周圍的雙電層、泥沙顆粒周圍的雙電層泥沙顆粒表面一般帶有負電荷泥沙顆

60、粒表面一般帶有負電荷(1)(1)、雙電層的內層、雙電層的內層+- - -+ + +擴散層吸附層雙電層泥沙顆粒中性水層內外層2 2泥沙顆粒比表面積很大，泥沙顆粒比表面積很大，具有較強的吸附作用，具有較強的吸附作用，吸附負離子后與其牢固吸附負離子后與其牢固結合，組成結合，組成“負離子層負離子層”即為雙電層的內層。即為雙電層的內層。971 1、泥沙顆粒周圍的雙電層、泥沙顆粒周圍的雙電層+- - -+ + +擴散層吸附層雙電層泥沙顆粒中性水層內外層2 22 2、雙電層的外層、雙電層的外層 、吸附層、吸附層 、擴散層、擴散層表面帶負電荷的細顆表面帶負電荷的細顆粒泥沙在含電解質的粒泥沙在含電解質的水中，由