14-15-1河流動(dòng)力學(xué)答案A

11淮海工學(xué)院14-15學(xué)年第1學(xué)期河流動(dòng)力學(xué)試卷（A開卷）專業(yè)年級(jí)：港口航道與海岸工程12（1）題號(hào)—二三四五六七八九總分核分人分值得分一、名詞解釋（共5題，每題3分，共15分）?體積含沙量和重量含沙量體積含沙量Sv：泥沙顆粒的體積/渾水總體積質(zhì)量含沙量Sw：泥沙所占重量/渾水總體積?泥沙粒徑累積頻率分布曲線橫坐標(biāo)表示泥沙顆粒粒徑大小，縱坐標(biāo)表示小于某一粒徑〃?的泥沙質(zhì)量（或顆粒數(shù)目）與泥沙總質(zhì)量（或總的顆粒數(shù)目）的百分比'?沙粒阻力在水流作用于床面額全部切應(yīng)力中，只有一部分直接作用在顆粒上，引發(fā)推移質(zhì)的運(yùn)動(dòng)和床面形態(tài)的變化，這一部分叫做沙粒阻力。?河相關(guān)系沖積河流的河床在水流與河床的長(zhǎng)期作用下，常取得與所在水文、泥沙條件相適應(yīng)的最適合的外形，表征這些外形的因素（如河寬、水深、曲率半徑等）與水力、泥沙因素（如流量、比降、泥沙粒徑等）之間常存在某種函數(shù)關(guān)系，這種關(guān)系稱為河相關(guān)系。?潮流界潮波和潮流上溯的過(guò)程中，既受到河床阻力的影響，又受到徑流下泄的阻礙，潮汐的能量逐漸消耗。當(dāng)潮波推進(jìn)到達(dá)某一地點(diǎn)時(shí)，漲潮流速和徑流下泄流速相抵消，潮水便停止倒灌，此處為潮流界。二、簡(jiǎn)答題（共5題，每題5分，共25分）河流的分類河流分為：山區(qū)河流、平原河流、潮汐河流。平原河流根據(jù)形態(tài)、演變特征可分為:彎曲河道、分叉河道、順直河道、游蕩河道。河口的分類，并說(shuō)明錢塘江、黃河、黃浦江和長(zhǎng)江分屬何種河口？潮汐河口的分類：一、按河口形態(tài)特征分類1）三角港河口2）三角洲河口。二、按河口區(qū)的動(dòng)力和來(lái)沙特征分類1）強(qiáng)潮海相河口（錢塘江）2）弱潮陸相河口（黃河）3）湖源海相河口（黃浦江）4）陸海雙向河口（長(zhǎng)江）。三、按潮汐強(qiáng)弱分類1）感潮河口2）中潮河口3）弱潮河口Shields數(shù)的含義及其物理意義。T◎二為無(wú)量剛臨界起動(dòng)切應(yīng)力，該值越大，泥沙的可動(dòng)性愈強(qiáng)，因而c（Y一丫）》它可以看作床沙運(yùn)動(dòng)狀況的一個(gè)重要指標(biāo)，決定了推移質(zhì)運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)度。位于水平河床上的非粘性泥沙而言，促成泥沙起動(dòng)的力有哪些？賴以抗拒的力有哪些？粘性顆粒起動(dòng)時(shí)還需考慮粘結(jié)力，粘結(jié)力的影響因素？促成泥沙起動(dòng)的力有：上舉力、推移力、脈動(dòng)壓力等，賴以抗拒的力有：重力、粘結(jié)力等闡述河床演變的基本原理輸沙的不平衡性。當(dāng)上游來(lái)沙量大于本河段水流輸沙能力時(shí)，本河段將發(fā)生淤積；當(dāng)上游來(lái)沙量小于本河段水流輸沙能力時(shí)，本河段將發(fā)生沖刷。三、論述題（共2題，每題10分，共20分）1?敘述江蘇沿海泥沙顆粒的類型，并闡述該種泥沙的特性。1）細(xì)顆粒泥沙又稱作粘性泥沙，其顆粒大小屬于粘土或膠質(zhì)范疇。2）由于其比表面積較大，其界面化學(xué)效應(yīng)極為突出。3）水體化學(xué)條件的變化可導(dǎo)致細(xì)顆粒泥沙的絮凝或分散。細(xì)泥沙在輸運(yùn)、沉降和再懸浮過(guò)程中都會(huì)發(fā)生化學(xué)變化，其起因主要是組成細(xì)顆粒泥沙的粘土礦物表面帶有電荷。4）細(xì)顆粒泥沙具有雙電層5）細(xì)顆粒泥沙存在電動(dòng)特性，即在固體泥沙表面和液相界面形成雙電層后，在電場(chǎng)或力場(chǎng)的作用下，固體顆?；蛞合嘞鄬?duì)于另一相作出相對(duì)位移時(shí)所表現(xiàn)出的電學(xué)特性、6）雙電層存在兩種電位差，一為表面電位，二為電動(dòng)電位

2?順直（微彎）型、彎曲型、分漢型、游蕩型四種河道的河床演變規(guī)律。順直型河道演變特點(diǎn)：1）淺灘與深槽交替發(fā)生沖淤；2）邊灘和深槽同步順流下移;3）河床周期性展寬和縮窄游蕩型河道演變特點(diǎn)：1）多年平均情況下，河床不斷淤積抬高，形成“地上河”；2）汛期主槽沖刷，灘地淤積，非汛期則相反3）沙洲移動(dòng)迅速，河道外形經(jīng)常改變,沖淤變化幅度達(dá)；4）主槽經(jīng)常擺動(dòng)，擺動(dòng)速度和幅度很大。彎曲型河道演變特點(diǎn)：1）凹岸崩退和凸岸淤長(zhǎng)2）河灣發(fā)展和河線蠕動(dòng)3）裁彎取直和河灣消長(zhǎng)；4）撇彎切灘。分叉型河道演變特點(diǎn)：1）洲灘的移動(dòng)和分合2）河岸的崩塌和彎曲3）漢道的交替興我3?推導(dǎo)stokes公式（附必要的文字說(shuō)明）。并闡述該公式適用的范圍。解：假定泥沙顆粒為球體，則泥沙在沉降時(shí)受到的水體阻力為：Z71C兀D2F=—Cpco2D2D4泥沙水下重量W=(p24在勻速下沉?xí)r阻力畀與有效重力W相等.阻力系數(shù)C=寸，則層流區(qū)的ddReD球體沉降速度公式為:18yv四、計(jì)算題（共4題，每題10分，共20分）1.比重為2?65的石塊質(zhì)量為5kg,求其等容粒徑。4分解：因?yàn)镻=2.65kg/m3^M=5kg廠6V、3_4.廠6V、3_4.3_r6x5]?兀丿UpJ(兀X2650丿故Dn13=0.153312加2.一次洪水后，在一段長(zhǎng)20km、寬1000m的河道中產(chǎn)生的泥沙淤積以重量計(jì)共為3000萬(wàn)tf。試求：（1）設(shè)淤積物為粒徑D5o=O?2mm的沙粒，干密度為1?20t/m3,該河段的平均淤積厚度為多少？（2）若設(shè)淤積物為粒徑D50=0.3mm的粉沙，干密度為0.70t/m3,則該河段的平均淤積厚度又是多少？（6分）=1.25m(!)從丄=3000x2=1.25mY1.20x20x103x1000(2)A/z=WY'.A(2)A/z=WY'.A3000x104——2143tyi0.70x20x103x1000*19.6?—Q—19.6?—Q——485(Y-y)D(p-p)D(2650-1000)x9.8x0.25x10-3'ss込也込更竺迺空0.25x10—35Re=一—=-——*vv10-63?長(zhǎng)江中游某河段實(shí)測(cè)平均水深h=25m,水力坡降J=0.8/10000,平均流速u=1.5m/s,床沙質(zhì)平均粒徑為D=0.25mm。黃河下游某河段的一組實(shí)測(cè)值則為：h=1.6m,J=2/10000,u=1.5m/s9D=0.05mmoa）求其床面剪切應(yīng)力t。、Shields數(shù)、沙粒剪切雷諾數(shù)和Froude數(shù)。b）計(jì)算不同河流中一半水深處的動(dòng)量交換系數(shù)值。兩條河流均為寬淺型，因此河流的床面剪切應(yīng)力計(jì)算式中，水力半徑R可用水深h代替。采用長(zhǎng)江中游的數(shù)據(jù)，計(jì)算得到長(zhǎng)江t=yhJ—pghJ—1000x9.8x25x0.00008=\9.6Paou=(T/p)i/2二0.14m/s*TPghJFr二丄二出二0.096ylghJ9.8x25黃河33t=yhJ=pghJ=3.14poU=(t/p)1/2=*t0=o=(Y-Y)D(p—p)DPghJ3.14(2650—1000)x9.8x0.0.05x10-3—3.88D=10mm時(shí)Re=1271.61*0=0.06t=0(y—y)D=9.702csRe*UDJghJD=*=V9.8X16XO.00°2x0.05x10-3二2.810-6Fr1.5=0.38Jgh<9.8x1.6b)兩條河流的摩阻流速分別為長(zhǎng)江中游：U=(t/p)1/2=0.14m/s*黃河下游：U=(t/p)1/2=0.056m/s*h—y一半水深處長(zhǎng)匕=KUy，對(duì)于黃河和長(zhǎng)江分別有：m*hh—y長(zhǎng)江中游￡=kUy=0.35m2/sm*hh—y黃河￡=kUy——-=0.009m2/sm*h4?已知無(wú)粘性顆粒相對(duì)密度為2.65,粒徑為D=10?Omm,1?0mm和0?1mm求1)根據(jù)Shilds曲線，分別求其臨界起動(dòng)Shields數(shù)、臨界起動(dòng)切應(yīng)力及剪切流速。(12分)u=—=0.098*c弋pD=1.0mm時(shí)Re=40.2*0=0.037t=0(y—y)D=0.598cs■tu=*=0.0245*c飛pD=1.0mm時(shí)Re=1.27*0=0.09t=0(y—y)D=0.0939csu=匕=0.00969*cp86HH

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