水流作用培訓(xùn)課件

水流作用培訓(xùn)課件一、水流剝蝕作用1.判斷條件水流剝蝕也就是地表泥沙被水流帶走，沙?？梢猿驶瑒踊驖L動形式運動。是否發(fā)生剝蝕可根據(jù)泥沙起動條件來判斷。在水流流動時，礫石頂部和底部水流流速不同，根據(jù)伯努里定律，頂部流速高壓力?。坏撞苛魉俚蛪毫Υ?。所造成的壓差產(chǎn)生了上舉力Py，方向朝上，并通過顆粒重心。2.數(shù)量關(guān)系沙礫在流水作用下，無論是滑動或滾動，沙礫粒徑總是與起動流速平方成正比。而泥砂體積或重量又與其粒徑三次方成正比，因此顆粒的重量與流速間有G∝的關(guān)系。這就是為什么山區(qū)河流能夠搬動粗大礫石的原因。二、水流搬運作用泥沙的搬運形式可分為推移和懸移兩大類。這兩種形式運動的泥沙分別稱為推移質(zhì)及懸移質(zhì)，它們各自遵循不同的規(guī)律。1.泥沙搬運方式泥沙起動以后，在水流上舉力作用下可以跳離床面，與速度較高的水流相遇，被水流挾帶前進。但泥沙顆粒比水重，它又會逐漸落回到床面，并對床面上的泥沙產(chǎn)生一定沖擊作用，作用的大小取決于顆粒的跳躍高度和水流流速，如沙粒跳躍較低，由于水流臨底處流速較小，泥沙自水流中取得的動量也較小，在落回床面以后就不會再繼續(xù)跳動；如沙粒跳躍較高，自水流中取得的動量較大，則落于床面以后還可以重新跳起。流速繼續(xù)增加，紊動進一步加強，水流中充滿著大小不同的旋渦，這時泥沙顆粒自床面躍起后，有可能被旋渦帶入離床面更高的流區(qū)中，隨著水流以相同速度向前運動，這樣的泥沙稱為懸移質(zhì)(圖3.3)。

圖3.3河流中的泥沙隨水深分布示意圖推移質(zhì)和懸移質(zhì)之間，以及它們與河床上的泥沙之間存在著不斷的交換現(xiàn)象。各部分泥沙之間的交換作用，使含沙量(單位體積渾水中所含的沙量，以ρs表示，單位為kg/m3)在垂線上分布成為一條連續(xù)曲線。如泥沙較細紊動較強，則泥沙分布也比較均勻；如顆粒較粗紊動較弱，則更多的泥沙集中于靠近河床附近的區(qū)域。對于任何一顆推移質(zhì)來說，它的運動行程不是連續(xù)的。它被水流搬運一定距離以后，便在床面靜止下來，轉(zhuǎn)化為床沙的一部分，然后等待合適的時機，再一次開始第二個行程。在泥沙運動強度不大時，一顆沙粒停留在床面的時間遠較它在運動中的時間長得多。2.水流挾沙力在一定的水流條件下，能夠挾運泥沙的數(shù)量，稱為挾沙力。它的單位與含沙量ρs(kg/m3)相同，以符號ρ0表示。如果上流來的水含沙量小于該水流的挾沙力，水流就有可能從本段河床上獲得更多的泥沙，造成床面的沖刷。反之就可能發(fā)生沉積。如果來水的含沙量等于這一段河床水流的挾沙力，那么來沙量可以全部通過，河床不沖不淤。這種不沖不淤的含沙量，就是當時水流條件和泥沙條件下的挾沙力。水流挾沙力應(yīng)該包括推移質(zhì)和懸移質(zhì)的全部沙量。由于推移質(zhì)運動要比懸移質(zhì)運動復(fù)雜得多，當前的測驗工作僅限于懸移質(zhì)方面，對于推移質(zhì)測驗還有不少困難，并且在天然河流中，懸移質(zhì)一般成了全部運動泥沙的主體，因此，對于平原沖積性河流一說，常以懸移質(zhì)輸沙率代替水流的全部挾沙力。三、泥沙的堆積當泥沙的來量大于水流的挾沙力時，多余的泥沙就要沉積下來。圖3.4說明在什么情況下容易發(fā)生沉積。圖中摩阻流速ν*＝,其中τ0為作用在床面上的水流切應(yīng)力。這樣就