動床阻力理論2

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1、河流動力學基礎1河流動力學基礎第三章床面形態(tài)與水流阻力1床面形態(tài)與水流條件和泥沙特性的關系動床床面形態(tài)與水流流態(tài)的關系、床面形態(tài)的分類與特性2沖積河流床面形態(tài)的判別準則及特性研究床面形態(tài)的判別參數(shù)、不同流態(tài)下床面形態(tài)的判別方法3水流阻力和斷面平均流速水流阻力和沙粒阻力的概念、明渠均勻流的斷面平均流速公式、不同公式中阻力系數(shù)的換算關系、床面粗糙突起k的概念s4峽谷或卵礫石床面河道綜合阻力的計算由河岸和河床糙率計算綜合糙率5沙粒阻力和沙波阻力分別計算沙粒阻力和沙波阻力的方法、綜合阻力系數(shù)法2河流動力學基礎實測阻力系數(shù)與沙波形態(tài)的關系–不同的計算思路-分別計算沙粒阻力和沙波阻力–

2、直接計算床面綜合糙率床面形態(tài)的變化不斷地改變床面糙率在動床水流中，隨著水流條件、流態(tài)的改變，床面沙波形態(tài)將會出現(xiàn)劇烈的改變，相當于邊界粗糙程度不斷發(fā)生變化。其結果是床面糙率n成為一個變量。在動床水槽試驗中，床沙級配相b同的條件下，不同水流條件下反算出來的糙率n值不相同。(對比：定床條件下，n不隨水流條件而改變)b3河流動力學基礎實測阻力系數(shù)與沙波形態(tài)的關系–不同的計算思路-分別計算沙粒阻力和沙波阻力–直接計算床面綜合糙率床面形態(tài)的變化不斷地改變床面糙率床面形態(tài)、輸沙狀況與阻力損失的關系00泥沙粒徑床面形態(tài)坡降(/00)U/gh含沙量(/000)綜合糙率nf平整0.110.1

3、700.0160.0301沙紋0.23～0.100.17～0.370.01～1.50.020～0.0270.0635～0.1025沙壟0.90～1.600.22～0.441.5～8.00.021～0.0260.0612～0.07910.28mm過渡1.30～1.700.55～0.6710～240.014～0.0170.0250～0.0344平整1.50～1.800.71～0.9215～310.013～0.0140.0244～0.0262駐波～～～～～逆行沙壟3.30～101.0～1.350～4200.014～0.0220.0281～0.0672平整0.150.1800.01

4、60.0359沙紋0.16～1.100.14～0.280.01～1.00.020～0.0280.0521～0.1330沙壟0.6～3.00.28～0.651～120.019～0.0330.0489～0.14900.45mm過渡3.7～4.90.61～0.9214～200.016～0.0220.0415～0.0798平整～～～～～駐波3.6～6.21.0～1.640～700.011～0.0150.0200～0.0406逆行沙壟6.6～101.4～1.760～1500.012～0.0140.0247～0.02924河流動力學基礎實測阻力系數(shù)與沙波形態(tài)的關系–不同的計算思路-分別

5、計算沙粒阻力和沙波阻力–直接計算床面綜合糙率天然沖積河流，Manning系數(shù)隨流量增大而減小天然河流實測結果：Manning系數(shù)的變化反映了下游大平原上床面沙波形態(tài)的變化。注意:在這里，水位的升降等于流量的增減。共同規(guī)律：隨著流量增丘陵地帶加，n減小，最后略增。(較高的灘地上阻力可能與植被或床沙組成有關，綜合阻力更復雜)寬大河谷、比降較大5河流動力學基礎實測阻力系數(shù)與沙波形態(tài)的關系–不同的計算思路-分別計算沙粒阻力和沙波阻力–直接計算床面綜合糙率室內(nèi)水槽試驗結果：(沙質(zhì)床面的動床阻力)阻力系數(shù)f的變化:隨著流速加大，經(jīng)歷了增加－減少－再增加的過程。與床面沙波形態(tài)的變化同步。

6、6河流動力學基礎實測阻力系數(shù)與沙波形態(tài)的關系–不同的計算思路-分別計算沙粒阻力和沙波阻力–直接計算床面綜合糙率床面形態(tài)不斷變化時，怎樣計算水流阻力(已知流量和比降，怎樣求水深、流速？)用以下方法，可在水力學經(jīng)典阻力方程的框架內(nèi)計入床面形態(tài)引起的水流阻力變化。這些方法可歸結為“理論方法”和“工程方法”兩類：理論方法:分別計算沙粒阻工程方法:即綜合阻力系數(shù)法，一力和沙波阻力(形態(tài)阻力)得到般是通過實測資料分析給出總阻力總阻力；與水力因子的關系，或通過量綱分1.Einstein法析找出阻力系數(shù)表達式，再根據(jù)實2.Engelund法測資料率定總阻力表達式的參數(shù)。(從“水流阻力就是機

7、械能化為紊動能(這是遵循經(jīng)典實驗水力學的量直至黏性耗散”的角度看，綜合阻傳統(tǒng)研究方法所得到的結果)力系數(shù)法也符合現(xiàn)代紊流理論的某些基本概念)。7河流動力學基礎實測阻力系數(shù)與沙波形態(tài)的關系–不同的計算思路-分別計算沙粒阻力和沙波阻力–直接計算床面綜合糙率對不同的床面形態(tài)取不同的阻力系數(shù)，得到不同水深/流速(對于流量和比降不變的情況，采用經(jīng)典實驗水力學方法研究動床阻力問題)阻力系數(shù)增大阻力系數(shù)減小阻力系數(shù)再次增大靜平整沙紋沙壟沙壟夷平動平整逆行沙壟Fr<1Fr≈1Fr>11.Chezy或Manning公式：用C或n的不