河流泥沙动力学答案.docx

7. 有一条浇灌渠道，断面如下列图，通过粘性土壤地区，泥沙组成的平均粒径为 0.03mm，渠道长 10 公里，渠道坡降为 1/3000 ，问引取清水，渠道水深为 2m 时，会不会发生冲刷？假如发生冲刷，应如何修改渠道？ （n=0.02 ） 解：（ 1）运算渠道水流的实际平均流速 渠道过水断面面积： A bh mh2 1 2 1.5 2 2 8 m ， 湿周： b 2 1 m2 h 1 2 1 1.52 2 8.21 m ， 水力半径： R A 8 8.21  0.97 m ， |精. |品. |可. |编. |辑. |学. 依据谢才公式和曼宁公式运算渠道水流的实际平均流速： 1 2 1 2 2 |习. |资. |料. * | * U C RJ 1 R 3 J 2 n 1 0.02 0.97 3 1 3000 0.89 m/s | * | * | |欢. |迎. |下. |载. 运算渠道泥沙起动流速 由于泥沙组成的平均粒径为 0.03mm，属于粗粉土，所以采纳考虑粘性的张瑞瑾公式运算渠道泥沙起动流速了： 1 0. 14 h U 17.6 s 10 h 2 d 0.000000605 c d 0.14 2 d 0.72 1 2 17.6 1.65 3 0.03 10 0.000000605 10 2 0.03 10 3 (0.03 10 3 ) 0. 72 0.59 m/s 由于 U＞Uc，即渠道实际平均流速大于泥沙起动流速， 所以渠道会发生冲刷； （3）为削减冲刷，可采纳减缓渠道坡降的途径来修改渠道； 10. 河道左岸有一座浇灌引水闸，闸底高出河底 2 米，当河道流量为1000m3/s ，河宽为 100m，水深为 5m，水温为 20℃时，问粒径为 1mm的泥沙会不会进入渠道？哪种粒径的泥沙会进入渠道？（河道断面接近矩形） 解：（ 1）如要使粒径为 1mm的泥沙进入渠道，需使河道断面平均流速大于 或等于泥沙扬动流速，即 U U s ，其中： 河道断面平均流速： U Q 1000 2 m/s ， A 100 5 泥沙扬动流速： U s 1 15.1 h 6 z d  15.1 z 1 1 5 6 10 3  0.1193 （水温 20℃时，粒径 1mm的泥沙沉速 11.93 cm/ s ）； 所以，悬浮指标 z 15.1 2 1 5 6 1 10 3  0.1193  3.725 ； 依据相对含沙量沿水深分布的方程式可得， y 2 m 时相对含沙量沿水 |精. |品. |可. |编. |辑. |学. 深的分布（相对水深 h a 0.05 ）： h z  3. 725 |习. |资. |料. * | * | * | * | |欢. 1 S y Sa h 1 a 5 1 2 1 1 0.05  7.809  10 5 ＜＜ 1  10 3 |迎. |下. |载. 据此可判定出粒径 1mm的泥沙不会进入渠道； （2）假定相对含沙量沿水深的分布 S Sa 会进入渠道，即：  1 10 3 时，粒径为 d 的泥沙才 z h 1 S y Sa h 1 a z 5 1 2 1 1 0.05  3 1 10 所以，亦即悬浮指标 z 2.721时粒径为 d 的泥沙才会进入渠道； 依据（ 1）可知 U U s 时，泥沙可进入渠道，即： U U s 1 15.1 h 6 z d 1 15.1 5 6 2.721 d 就由上述关系可得： 1 0.276d 6 ；再由张瑞瑾沉速公式得： 2 13.95 v d  1.09 s gd 13.95 v d 13.95 1.003 10 6 2d 2  1.09  1.65  9.8d  13.95 1.003 10 6 d 1 0.276d 6 对上述关于 d 的关系式取不同的粒径进行试算可得： 粒径 d 的泥沙可进入渠道； 0.58 mm |精. |品. |可. |编. |辑. |学. |习. |资. |料. * | * | * | * | |欢. 某水库上游河段年平均入库流量为 2000m3/s ，相应河宽为 200m，断面平均水深为 5m，水面比降为 1.2 ‰0 ，水流接近匀称流，河床为匀称沙，中值粒径为 2mm，试求该水库每年入库的推移质数量为多少？（分别用沙莫 夫公式，梅叶—彼得公式进行运算并加以比较） 解：（ 1）运用沙莫夫公式进行运算 依据沙莫夫公式运算匀称沙的单宽输沙率： |迎. |下. |载. 1 gb 0.95d 2 U U c 3 1 U d 4 Uh ， U h c 其中，河道断面平均流速： U Q 2000  2 m/ s； A 20