治河及工程泥沙第4讲解读.ppt

张亚荣 高级讲师 北京广播电视大学共建教学部 E-Mail:sljzyr@mail.btvu.org Tel: 谢 谢！ * 治河及工程泥沙 某床沙组成均匀的宽浅河道，河宽B=200m，水深h=3m，泥沙粒径d=2.0mm，河道通过流量为Q=360m3/s。 问： １、河床是否稳定？ ２、如果在河道上修围堰后，河宽变为145m，问河床是否稳定？如果发生冲刷，试确定冲刷终止时的水深。 例题３-１：Ｐ49 第３章　? 河流泥沙运动 　１、U=Q/Bh=360/200?3=0.6 m/s 　 Uc=4.6h1/6d1/3=4.6?31/6?0.0021/3=0.7 m/s 因为 U Uc 　　　所以泥沙不起动，河床稳定。 ２、当河宽为145m时 U=Q/Bh=360/145?3=0.83m/s 因为 此时U Uc 所以河床不稳定，河床要发生冲刷。 　　　当河床冲刷终止时U =Uc 　　　即Q/Bh0=4.6h01/6d1/3 h0=(Q/B?4.6d1/3)6/7 =(360/145?4.6?0.0021/3) 6/7=3.48m 冲刷终止时水深为3.48m 解： 推移质输沙率:是指单位时间内通过河道断面的推移质的数量。符号Gb ，单位kg/s或m3/s。 单宽输沙率：通过单位河宽推移质的数量用gb表示。单位kg/s.m m3/s.m 计算公式：Ｇb＝gbB (横向均匀输沙） 沙莫夫公式 　　gb＝0.95d1/2(U-0.83Uc)(U/0.83Uc)3(d/h)1/4 例题３-３ P68 四、推移质输沙率 1、垂线分布 　　悬移质泥沙垂线分布上稀下浓、不均匀分布。 ２、泥沙悬浮的机理 　　悬浮指标?／(k u?),泥沙悬浮是受重力作用和紊动扩散作用。 　 五、悬移质运动 下图意义：ω/K U*越大，表示重力作用较紊动作用强，含沙量的垂线分布越不均匀，反则，ω/K U*越小，表示紊动作用较重力作用强，含沙量沿垂线分布较均匀。 相对含沙量沿垂线分布情况 ３、悬移质扩散方程 　劳斯公式为： 　　　S/Sa=（（h-y)/y *a/(h- a ））Z 　　　　 Z= ?/? U* 　　　　　　　S/Sa叫相对含沙量 　　　　a＝（0.04～0.05)h 适用条件：泥沙颗粒较细，含沙量不大的情况。 例题3-5：P75 如果某宽浅河段水深h=8.0m，平均流速Ｕ＝1.12m/s　糙率n=0.025 泥沙沉速为0.89cm/s，卡门常数?=0.295 ，若临底处a=0.05h的含沙量为Sa=12 kg/m3 。 　问１、距河底4m处的含沙量为多少？ 　　２、如果在岸边开引水渠，要求引水渠中沿水深最大含沙量不能超过大河临底处含沙量的12%，试确定引水渠渠底的位置。 解：１、 U=（1/n）h2/3J1/2 J=(nU/h2/3)2=(0.025*1.12/82/3)2=0.000049 　　U*= (ghJ)1/2=(9.80*8*0.000049)1/2=0.062 m/s 　　Z= ?/? U*=0.89/0.295?6.2=0.487 　　　 a=0.05h＝0.05*８＝0.4m 　　　　因为 （（h-y)/y *a/(h- a ））Z 　　　 =(（8-4)/4*0.4/(8-0.4）)0.487=0.238 所以 S/Sa=0.238 　　　S=0.238 Sa=2.86 kg/m3 　　　 河底4m处的含沙量为2.86 kg/m3 ２、根据题意： 　　　S/Sa=（（h-y)/y *a/(h- a ））Z=12％ 　　　S/Sa=（（8-y)/y*0.4/(8-0.4））0.487=12％ 　　 　　　 　　　　　　　　y=6.43m 　　 引水渠底的位置距河底的距离为6.43 m ４、水流的挟沙能力 （１）定义 　水流的挟沙能力是指河床处于不冲不淤相对平衡时，具有一定水力因素的单位水体所能挟带悬移质的数量。也称饱合含沙量。 （２）计算公式 （３）水流挟沙力公式应用 当s?s*　　　　河床淤积 当ss*　　　　河床冲刷 当s＝s*　　　　　河床不冲不淤 例题3-6 P82 　　某平原河流河段水深为 h=3.0m，单宽流量为q=7.2m2/s ，来自上游的水流含沙量为s=10kg/m3，相应的悬移质泥沙沉速为?=1.18cm/s，k =0.35kg/m3，m=0.8。 求： （1）判断该河段是否发生冲淤？