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第16章 动床水力学基础 16.1知识要点 16.1.1泥沙和浑水的主要特性 1.重度 泥沙颗粒实体单位体积的重量称为泥沙的重度，以表示。一般取标准沙的重度= 26500 N/m3。 淤积泥沙的干重度变化的幅度较大，可由3000 N/m3至17000 N/m3。 泥沙在水中的相对重度为。和为水的重度和密度；为泥沙的密度。 2.粒径 1）等容粒径 等容粒径是指理论上定义为与具有同样体积的球体直径。其表达式为 式中，为某一泥沙的体积；为等容粒径。 2）筛孔粒径 用筛子来测量粒径时，以泥沙颗粒刚能通过的筛孔边长作为粒径，这种粒径叫筛孔粒径。一般用于大于0.05mm的泥沙。 3）沉速粒径 小于0.05mm的泥沙粒径要用沉降速度的方法来确定。所谓沉降速度，指与泥沙比重相同，在相同液体中沉降时，具有相同沉速的圆球直径，故称沉降粒径。 3）中值粒径 在泥沙级配曲线上与纵坐标50%相应的粒径，它表示大于和小于该粒径的泥沙重量各占沙样总重量的二分之一。 4）平均粒径 （1）算术平均粒径 或 （16.1） 再用加权平均法求出整个沙样的平均粒径 （16.2） 式中，为分组数目；为第分组泥沙的重量占总沙样重量的百分数；为第分组泥沙的平均粒径。 3.浑水的含沙量和粘滞性 1）浑水的含沙量 含沙量有三种表示方法，即体积比含沙量 重量比含沙量 混合比含沙量 三种不同表达式之间的关系为 （16.3） （16.4） 浑水的重度与含沙量的关系为 （16.5） 2）浑水的粘滞性 含沙量较小的浑水流变特性仍然符合牛顿内摩擦定律 （16.6） 式中，为切应力；分别为浑水的动力粘滞系数、密度和运动粘滞系数。 高含沙浑水的流变特性可近似按宾汉流体描述，其流变方程为 （16.7） 式中，为极限切应力；为刚度系数，即高含沙浑水的粘滞系数。、可用下式计算 （16.8） （16.9） （16.10） （16.11） 式中，为清水的动力粘滞系数；、分别为体积比含沙量和极限含沙量；、分别为某一粒径组的平均粒径及相应的重量百分比；为系数；；，为牛顿体转变为非牛顿体的临界含沙量，建议以时的含沙量作为，即 （16.12） 4.沉降速度 1）球体的沉降速度 （1）层流沉降 （16.13） （2）紊流沉降 （16.14） （3）过渡区沉降 沙玉清通过分析得出了过渡区的沉速判数和粒径判数为 沉速判数 (16-15) 粒径判数 （16.16） 在过渡区，沙玉清求得与之间的关系为 （16.17） 用上式，无论从求，即从粒径d求沉速，或从求，即从求d都是很方便的。粒径判数、沉速判数的计算结果见表16-1。 表16-1 各流区的粒径判数、沉速判数和粒径雷诺数 判数 层流区 过渡区 紊流区 0.1342 1.554 0.2085 0.1342~13.83 1.554~61.68 0.2085~853.0 13.83 61.68 853 2）泥沙的沉降 张瑞瑾根据阻力叠加原理和大量的实测资料，得到天然泥沙颗粒在静水中的沉速公式如下： 层流区（，，常温） （16.18） 过渡区 （16.19） 紊流区（，，常温） （16.20） 值得指出，式（16.19）虽是过渡区的沉速公式，但经实测资料验证，它