科里奥利力对黄河的影响.ppt

科里奥利力对黄河的影响 1.黄河概况 2.定性分析 定量分析 3.科氏里长期作用及影响 4.结论 1.黄河概况 黄河九曲十八弯 2.1 定性分析 科里奥利力 f=-2mω×Vr 原理： 科里奥利力不是真实存在的力，是为了在非惯性参考系中写牛顿第二定律形式的方程而引入的一种惯性力，其大小为2mωVrSin，方向与科氏加速度方向相反 2.1 定性分析 ω ψ ac Vr ○ × F 以河流东向流动为例 f=2mωVrSinψ 地转偏向力 科里奥利力 地转偏向力？ 科里奥利力？ 河流向右偏转 2.1 定性分析 ω ψ ac Vr ⊙ f 河流西向流动时 北半球河流向右偏转 2.2.1定量分析 黄河科氏力的大小 以河流东向流动为例 B A A----河岸面积 B----河道宽度 ρ----河水密度 ψ----纬度 f=2mωVr Sinψ F----单位面积河流受到的科氏力 2.2.1定量分析 黄河科氏力的大小 数据时间 位置 ψ 纬度 B （m） 平均水面宽 Vr （m/s） 平均流速 ρ（kg/m3） 河水平均密度 F (N/m2) 2006年9月 内蒙古河段三湖河 40°37′ 228 1.59 1004 34.40 2006年6月 下游河段花园口 34°55′ 680 1.74 1002.5 98.72 无论是内蒙古三湖河口断面还是下游花园口，断面单位面积上所受的科氏力绝对量值均不大。正因为如此在一般的研究或生产实践中往往忽略这一项力的存在 2.2.2定量分析 科氏力对黄河水位的影响 科氏力的作用, 不仅使北半球河流主流线向其右岸偏转, 而且会使右岸水面高于左岸水面。 x y c----谢才系数 h----断面平均水深 η----水位 y方向的运动方程 △η 左岸 右岸 2.2.2定量分析 科氏力对黄河水位的影响 将河流y方向的速度μ近似为零 数据时间 位置 ψ 纬度 y （m） 平均水面宽 υ （m/s） 平均流速 水面横比降 水位差 （cm） 2006年9月 内蒙古河段三湖河 40°37′ 228 1.59 1.439×10-5 0.328 2006年6月 下游河段花园口 34°55′ 680 1.74 1.477×10-5 1.004 ----水面横比降 3.科氏力长期作用及影响 （1）黄河实拍 右岸比较陡峭，到处有被流水冲刷的痕迹 左岸却很平坦，几乎没有任何沟壑，到处长满了茂盛的野草 黄河中宁段河岸 因此, 河道两岸工程的分布, 南岸以险工为主, 北岸以护滩为主。东坝头以上, 南岸工段工程长度比北岸长4 2.1 3 k m ; 东坝头以下:, 险工段比北岸长2 5.50k m 3.科氏力长期作用及影响 （2）堤防决口情况 在公元前602年至1955年的2557年间，黄河下游堤防共决口1590次.能够查明时间、位置，并且分清左右岸的有384次 左岸 141 37% 右岸 243 63% 3.科氏力长期作用及影响 （3）河道面积分布（以黄河下游自白鹤至河口为例） 两岸堤防之间共有河道面积4 360km2。由于河势的变化, 河道面积的分布状况是动态的, 因此从1973 年~2005 年中取10 个典型年的河势变化观测资料，统计结果如下： 左岸河道面积占59% 右岸河道面积占41% 4.结论 河流发育与河势演变是基于长时间尺度的。在长时间尺度中北半球的黄河其上中下游河势均向右岸偏转的自然现象说明在其长期的演变过程中一定是受到了向右岸偏转力的作用。 虽然科氏力绝对值不大，但基于其的长期作用效果，在堤防的结构设计、河道整治线路规划及其控导工程设计、入海流路选择及工程布局规划等生产实践中不能忽视科氏力的长期作用和影响 参考文献： [1] 李国英.黄河河势演变中科氏力的作用[J]水利学报,2007（12）:1409-1413. [2] 方春明.全隐式差分法求解河道平面二维恒定水流运动方程[J]水利学报,1997（4）:43-49. [3] 郝福生,惠治鑫 .科里奥利力对黄河沿岸水体流失的影响及当前治理措施调查[J]安徽农业科学,2011（16）:9784-9785. [4] 李栓科,杨志荣.科氏力在黄河下游河谷地貌发育中的作用[J]烟台师范学院学报( 自然科学版）,1989（2）:52-58. THANK YOU