【正文】 g 和??? ?s（有效容重系數(shù)）的 1/2 次方 及0? 成正比 備注 ?????????????????? TDD0? T為水溫， D0＝ ，計(jì)算時(shí) D與 D0的單位應(yīng)該一致。 24 泥沙的重力特性 二、 泥沙的沉降速度 ?㈤ 實(shí)例計(jì)算 2 (Fig) 二 已知：球體顆粒 D = 3. 5m m ，?＝ 10 6m2/s ，s?= T/m3，請(qǐng)計(jì)算?。 ?D????? 2181 gDs ???? DC D24? gDC sD ???? ??3468 ② 、紊流區(qū)圓球沉速公式 球體沉降處于紊流區(qū)，由試驗(yàn)曲線圖知， 代入球體在靜水中沉速的一般表達(dá)式 ?DCgDs ? ??? ?? gDC sD ???? ??3469 ③ 過渡區(qū)球體沉速 過渡區(qū)，阻力系數(shù)與沙粒雷諾數(shù)之間呈曲線關(guān)系。 DRe ?D 1000~ ?D 1000Re ?D 運(yùn)動(dòng)狀態(tài) （繞流流態(tài)） 層流區(qū) （ 滯流區(qū) ，滯性區(qū)） 過渡區(qū)（介流區(qū)） 紊流區(qū) （ 紊動(dòng)區(qū) ） 泥沙沉降的運(yùn)動(dòng)形式 61 （ 3） 球體沉降的阻力系數(shù) （求解圓球沉降的關(guān)鍵參數(shù)！） 球體的阻力系數(shù)與雷諾數(shù)的關(guān)系圖（ CD~ReD曲線） 62 ? 試驗(yàn)結(jié)果分析： ? ①、球體沉降時(shí)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)處于滯流區(qū)，沉降阻力主要為粘滯力，阻力系數(shù)與沙粒雷諾數(shù)成線性關(guān)系； 63 球體層流區(qū)阻力系數(shù)的理論解 Stokes從理論上求得，圓球在層流區(qū)所受的阻力為 由牛頓繞流阻力所得的圓球繞流阻力的一般表達(dá)式 于是，得 ??????? DDF 33 ??gDCDFD 24322 ??????? ??DD DC Re2424????64 ? 試驗(yàn)結(jié)果分析： ? ②、球體沉降時(shí)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)處于紊流區(qū)，沉降阻力主要為紊動(dòng)阻力，粘滯阻力可以忽略不計(jì)。 24 泥沙的重力特性 二、 泥沙的沉降速度 ??DRed ? 167。 24 泥沙的重力特性 二、 泥沙的沉降速度 重力： 阻力： ∴ CD——泥沙阻力系數(shù) ； 阻力系數(shù) CD的計(jì)算方法與繞流流態(tài)有關(guān)，在層流和紊流的不同情況下量值差別很大。 24 泥沙的重力特性 二、 泥沙的沉降速度 ?（ 2）泥沙沉速 設(shè)粒徑為 D的圓形粒徑泥沙在水體中作等速沉降運(yùn)動(dòng)，其重力作用與阻力相等。 24 泥沙的重力特性 二、 泥沙的沉降速度 靜水中的泥沙沉速是泥沙顆粒的重要基本特性 ?（ 1） 定義： ?所謂泥沙的 沉降速度 ，一般都是指達(dá)到等速運(yùn)動(dòng)以后的下沉速度。 （ 211） 泥沙的水下摩擦系數(shù)對(duì)于分散顆粒一般隨粒徑的減少而減小。無粘性顆粒的棱角越尖利，則 φ越大。 24 泥沙的重力特性 一、 泥沙的一般重力特性 ?（ 6） 渾水容重 ——單位體積渾水的重量 ，單位： N/m3 ， tf/m3， kgf/m3； ?（ 7） 含沙量 ——單位體積渾水中固體泥沙顆粒所占比例， ?重量含沙量 ?體積比含沙量 m?VSWS渾 水 總 體 積泥沙顆粒的體積?VS渾 水 總 體 積泥沙所占重量?WSvsvsvvwm SSSSS )()1()1( ??????? ?????????vsw SS ?? ? 167。 如： D≤， ?s’ ＝ ~ D， ?s’ ＝ ~ t/ m3 ???????????????? ???????????????)( x )(41131DDDDDDDs?? ?㈢ 影響干容重的主要因素 ： ?⑵泥沙淤積厚度的影響 ：淤積越厚， ?s’越大，變化范圍越?。? 淤積越淺， ?s’越小，變化范圍越大。 24 泥沙的重力特性 一、 泥沙的一般重力特性 ?（ 3）比重 比重 ——固體泥沙顆粒重量與同體積 4℃ 水的重量之比。 國(guó)際單位：千克 /米 3 kg/m3 ；克 /米 3 g/m3 ； 工程單位：噸 /米 3 t/m3，公斤 /米 3 kg/m3； 一般泥沙密度： =2650 kg/m3。 23 泥沙的幾何特性 ?天然沙孔隙率的一般規(guī)律 三 ?⑴ 沙樣越粗，孔隙率越??； 粗砂： 39～ 40％；中沙： 41～ 48％；細(xì)沙： 4449％；粘土絮凝后可達(dá) 90％ ?⑵ 均勻沙的孔隙率最大； ?⑶ 形狀圓滑的、棱角不分明的沙樣孔隙率較??； ?⑷ 沉積時(shí)間越長(zhǎng)，孔隙率越小。 ?五、孔隙率與孔隙比 ㈠ ?⑴ 孔隙率 n：沙樣中孔隙的體積與沙樣總體積之比。 ?????niiimg pDD1ln1001ln)ln1001e xp (1????? niiimg pDD? ? DD?? 二 25750DDS ??????????2e xp250?DDm均勻沙 ? =0， Dm＝ D50；非均勻沙? 0， DmD50 。 ?Dm——平均粒徑，即各粒徑組平均粒徑的重量百分比的加權(quán)平均值。 167。 21 D50= xe a、 b組成較均勻，變化范圍窄，但 a 較粗， b較細(xì)。 32 篩孔孔徑 D 上下兩篩中徑 Di 介于上下兩篩孔間的重量百分比△ pi (mm) (mm) (%) 33 28 泥沙粒配曲線0102030405060708090100粒徑D(mm)小于某粒徑沙重百分?jǐn)?shù)(%) ?㈠ 粒配曲線的繪制方法和過程 ㈠ ?⑴ 取樣篩分，獲取各粒經(jīng)組 Di 泥沙的 重量 ； ?⑵ 統(tǒng)計(jì)出 小于和等于 各粒經(jīng) Di 的沙重，并算出其占總重的百分比 pi； ?⑶ 準(zhǔn)備半對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙 (橫坐標(biāo)為對(duì)數(shù)分格，縱坐標(biāo)是普通分格 )； ?⑷ 以粒經(jīng) Di 為橫坐標(biāo) (對(duì)數(shù)坐標(biāo)， 從大到小 )， 小于和等于粒經(jīng) Di 的沙重百分比 pi 為縱坐標(biāo) (普通坐標(biāo) )繪制 D~p粒配曲線。 ?球度則以一個(gè) 緩慢而穩(wěn)定 的速度增加。 用 Ψ表示 （ 25） 3131231)6(1)()( ?? VaabcaabcaD n ???? 四、比表面積 DDDe66/32?? ? ???（ 1）定義 —— 泥沙顆粒的表面積與其體積之比。 23 泥沙的幾何特性 二 、 圓度 ——指顆粒棱和角的尖銳程度。 ㈢ 、沉降粒徑（沉徑） 23 ㈣ 泥沙按粒徑大小分類 分類原則 ? 表示出不同粒徑級(jí)泥沙性質(zhì)上的顯著差異和性質(zhì)變化的規(guī)律性； ? 各級(jí)分界粒徑尺度成一定的比例。 這些方法的基本原理是， 通過測(cè)量沙粒在靜水中的沉降速度，按照粒徑與沉速的關(guān)系式換算成粒徑 。 ⒈ 定義 ㈠ 、等容粒徑 (21) 18 ? ? 3/cbaD ???3 abcD ?14 ㈠ 、等容粒徑 (23) 用幾何平均值表示粒徑 (22) 用其算術(shù)平均值表示粒徑 ② 將泥沙看成橢球體，直接測(cè)量其長(zhǎng)軸 a、中軸 b、短軸 c ⒉ 計(jì)算測(cè)量方法 19 D篩析法示意圖1D 215 兩篩之間泥沙顆粒的粒徑可以用兩篩網(wǎng)孔徑的算術(shù)平均值或幾何平均值計(jì)算。 泥沙的幾何特征指泥沙的 形狀和粒徑 。 泥沙 的比重一般都在 ~，通常取用 ? （ 2） 硬度 ——硬度是表示礦物抵抗外界機(jī)械作用的能力。 22 泥沙的礦物組成 一、礦物成份 泥沙 來源于巖石風(fēng)化，則風(fēng)化巖石的礦物成分決定泥沙的礦物 成分 ； 不同 的風(fēng)化方式對(duì)巖石礦物成分的影響程度不同，因此風(fēng)化方式也影響泥沙的礦物成分 。 （ 1） 流域來沙 。 ?土壤侵蝕與產(chǎn)沙 （ sediment yield) 也 是兩個(gè)不同的概念，產(chǎn)沙是指侵蝕的土壤量能夠到達(dá)流域出口的泥沙量。 167。（單位： kgf/m3） 167。 ? 風(fēng)化 種類： ? 物理風(fēng)化 ： 巖石在原地發(fā)生的崩解 ? 化學(xué)風(fēng)化： 巖石發(fā)生的 蝕變 （溶解、水解、碳酸鹽化） ? 生物風(fēng)化 ： ? 風(fēng)化影響因素：氣候、巖石成分、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、植被、地形、時(shí)間 ? 氣候 是影響風(fēng)化的主要 因素 ； 風(fēng)化作用 作為侵蝕和搬運(yùn)的前提條件 167。河流動(dòng)力學(xué)概論 第 2章 泥沙的一般特性 主要內(nèi)容 ?1 泥沙的來源 ，風(fēng)化，土壤侵蝕； ?2 泥沙的一般礦物組成 及礦物特性 ?3 泥沙的幾何特性 ， 粒徑 、圓度、球度、粒徑級(jí)配曲線 等 ?4 泥沙的重力特性 ， 容重 、比重、 干容重 、渾水容重、水下休止角、泥沙的 沉降速度及計(jì)算公式等。 ? 風(fēng)化 ——巖石 和礦物在地表環(huán)境中，受各種物理、化學(xué)和生物作用，巖石發(fā)生體積破壞和化學(xué)成份發(fā)生改變的 過程。 21 泥沙的來源 三、 土壤侵蝕 ? 侵蝕模數(shù) （輸沙量模數(shù)） ——每平方公里地面每年沖蝕泥沙量（單位： t/） ? 含沙量 ——每單位體積河水中的泥沙重量表示河流的含沙量。 ?陜北的 皇甫川 、 窟野河 、 無定河 、 延河流域 ，輸沙模數(shù)達(dá)到１0,000~20,000t/()， 相當(dāng)于地面每年普遍沖刷 6~12mm的厚度。從侵蝕作用 力來看，為水力侵蝕，水土流失量是指離開某一范圍的地表物質(zhì)總和，一般土壤侵蝕量大于水土流失量。 21 泥沙的來源 ?二、 泥沙來源分類 。 （ 3） 風(fēng)沙 （一般不考慮） 167。 22 泥沙的礦物組成 二、 礦物 的物理特性 ? （ 1） 比重 ——礦物容重與水容重之比。常見的礫石、卵石外形一般呈橢球體。 一、泥沙的粒徑 17 313166????????????????sWVD???13 ① 測(cè)定泥沙顆粒的重量（或體積） ⒉ 計(jì)算測(cè)量方法 等容粒徑是指體積與泥沙顆粒相等的球體直徑。 對(duì)于粒徑在 ，已不可能進(jìn)一步篩分，只能采用沉降法，如： 比重計(jì)法、粒徑計(jì)法、吸管法 等。 。 … 2n … 23 22 21 20 2 1 2 2 2 3 … 2 n …