作业一1. 有一（1=0.Im,从水深li=10m 的水面抛入7K 中，水的流速若不考 虑动水流动的影响，求卵石沉到河底的水平距离？解：d=0.1m=100mm>2mm,^用沙玉清紊流区公式co=l.14 J —_ gd = 1.14 ^1.65x9.8x0.1 = 1.45 in /ss=ut=lx6.90=6.90 m故卵石沉到河底的水平距离为6.90m.2. 什么是泥沙沉速？球体的沉逮与等容泥沙的沉速是否相同？为什么？答：单颗粒泥沙在足够大的静止清水中等速下沉时的速度，称为泥沙的沉速。
球体的 沉速与等容泥沙的沉速不相同。
因为泥沙的形状复杂，沉降中受到的阻力较球体沉降 阻力大，同粒径的沉速有所减小。
答：当水质中含有较多的细颗粒泥沙，特别是含有复奈化学成分时，泥沙不再以单颗 粒的形式下沉，而是结成一团下沉，这种现象称为絮凝现象。
影响泥沙絮凝作用的因 素包括泥沙粒径、矿物成分.含沙量及水质等。
4.试比较岗恰洛夫、沙玉清.弓瘵瑾的泥沙沉速公式，说明在层流.紊流.过渡区中 泥沙沉速的计算公式有何不同？如何判别层流、紊汛 过渡区这三种绕流状态？答：比较岗恰洛夫、沙玉清和张瑞瑾的泥沙沉速公式可得，三者在层流区的计算公式 形式一样，其中岗恰洛夫和沙玉清的公式完全一致，阻力系数Cd 都取的"24,而张瑞 瑾取的1/25.6。
三者在紊流区的泥沙沉速公式形式也完全一致，仅阻力系数取值不一 样，最后简化而得的岗恰洛夫公式为3=1. 06可号1皿，抄玉清公式为 3= 1.14J 牛绻，张瑞瑾公式为3=1.04寸牛匕如 三者在过渡区的公式差异最 大，岗恰洛夫对比了滞流区沉速公式的结构形式，认犬过渡区公式几个变量的方次应 该介于滞流区和紊流区之间，取的d 的方次为1,比工的方次为2/3八的方次由-1逐Y2/3 1/ _ 1/渐増至0,最后取过渡区沉速公式的结构形式为3邙务（节丄严d, R 为无量纲系 数，是表征粒径和温度变化改变粘滞性影响的一个附加因素；沙玉清在研尢过渡区泥 沙沉降规律时引逬了两个新的判数，即沉速判数S 。
和过渡区粒径判数4两者均为沙 粒雷诺数R”的函数，只要找岀两个判数之间的关系即可从d 求岀3,而无须进行试 算，从而沙玉清沉速公式为也山+ 3.790 Sig "577?亠39。
张瑞瑾在研究泥沙的 静水沉速时认为过渡区的阻力既有粘滞力的特点，也有=6.90 s 什么是絮翩 象？影响絮擬的因素有哪些?10 145紊流区阻力的特点，只是两者的权重随沙粒雷诺数R施的变化而变化，采取阻力叠加原则得泥沙颗粒在静水中下沉时的绕流状态与沙粒雷诺数R&有关，当R M较小时（约小于0.5）,属层流区，当R施较大时，（大于1000）,属紊流区，当R&介于0.5与1000之间时，属过渡区。
5、试述含沙量对沉逮的影响。
答：当大量颗粒分散在流体中沉降时，由于互相的干扰，其沉速将小于单颗粒沉速，尤其是高含沙水流。
因为当水体中含较多泥沙时，含沙量的増大使浑水容重増加，下沉的泥沙引起的向上水流和激起的紊动使得沉速减小。
而当水体中含有较多细颗粒泥沙时，细颗粒泥沙和水中的电解质作用，将发生絮礙现象，含沙量较低时（小于15kg/m3）,将形成互不相连的絮团，増大了颗粒粒径，造成沉速増加;含沙量进一步増大，絮团联成絮网结构，则使得沉速大幅降低。
含沙量对沉速的影响，取决于以上各因素的对比关系。
作业二1、试分析说明秒波的运动机理。
随着水流强度的增加，沙波经历哪些发展阶段？河道中为什么会产生沙波？答：沙波的运动与其附近的水流流态密切相关。
在沙波的迎流坡上，随着水流流速沿程不断増大，河床泥沙所处的状态逐渐由静止开始沿水流向下游运动，其运动速度也沿程不断增大，故迎水坡面受爪流冲刷而逐渐冋下游移动；泥沙越过波峰后，受背水坡上横轴坏流挟持，发生旋滚，在背流面上的流速负值区域內，存在逆水流向上游的运动，最终在其自身重力的影响下，在背流面上沉积，故水流越过坡顶后开始扩散，泥沙在背水面淤积。
另外，对于部分颗粒较小的泥沙，越过波峰后，可能随水流跃过横轴环流影响区，继续向下游运动。
所以迎水面冲刷.背水面淤积的综合结果使整个秒坡缓缓地向下游移动，其推进速度远水于水流的速度。
沙波随着水流在不断变化，具有产生、发展和消亡的过程。
随着水流强度的増强，沙波运动将经历静平床、沙纹、沙垄、过渡.动平整、沙浪及急滩与深潭几个不同的发展阶段。
沙波是在水流的作用下形成的，与水流强度的关系十分密切。
但是河床上为什么会岀现沙波，尽管己有众多科学工作者就此曾逬行了研究，但目前对于这个问题还并不十分清楚。
有的人认为沙波形成于水面波有关，这种观点虽然可以解释沙波的形成机理，但无法解释深水及无自由表面的水体中沙波形成的机理；另外一些人认为，沙波的形成是河床组成的不均匀性与水流的不稳定性的综合结果，但不能用来说明驻波或逆波的形成；还有一些人认为沙波和交界面失去稳定与形成波动有关，但当床面泥沙运动很微弱的时候，还将其看成是与水体不同的比重较大的流体则是不恰当的。
总之，关于沙波成因的问题远没有到彻底解决的程度，还有待进一步研究。
2、已知某河流床秒 d =0. 9nm,推移质平均粒径左0. 5mn,比降J=0. 0004,单宽流量90<F3n )5/ ( nrs ),水深h=l. 89m<»忽略岸壁談向 试用Ueyei -Petei 公式计算推移质单宽 输沙率。
解：平均流速为u=牛,则由曼宁公式可得： h『勺巾 _ h"js _ (1.89) “ x (0.0004) m u 一 qfh 一 歹 1.89n .=<=(^pl =0_0120[(-)^}V-0.047(r,-r )^]^ 故g 尸 z -----------------O.]25p w (^-^)g[ OAgoxg&i Mxo.oog-o.oaxi.dT&o.^ioY]3^=2.429x10“ t/(s m)3己知；梯形断面渠道，底宽25卧边坡系数呼2,流量OMOm'/s,坡降J=0. 0008,运动粘滞系数^二10 nf/s,泥沙粒径D$5=0 3mm, D w =0.9m 叫 水深H=L93m 。
设断 面平均流速U 由沙粒阻力决定，即可采用教材公式(4-5)计算平均流速(取修正系数 z=l),求沙粒阻力对应的水力半径R ，o(提示=假定R ，,试算求解)解：由己知可得，断面面积 A= (b-rmli)h=(S*1.93X2) X 1.93= 17.10 in 2式 4-5 为：f-=5・751g( 12.27空R ),且 d = JgRju • % v即 U=5/75揮了lg(12.27襄)°65故 Q =UA =2.688X 17.10=45.96 m 3/s>40 m 3/s再假定 R' = l ・ 19m,则同理可得 U=2.338m/s, Q=39.98m 3/s^40 m 3/s 故沙粒阻力对应的水力半径为1.19iiio4 •何谓推移质单宽输沙率？可以从哪些途径境行研究，各种研究途径的基本思路如 何？答：一定的水流及床沙组成条件下，单位时间内通过卑位宽度过水断面的推移质质量 或数量称为推移质单宽输沙率。
输抄率公式的计算可以以流速或拖曳力为主要参变数 进行研究，也可以根据能量平衡观点建立公式，还可以根据统计法则建立公式。
各种 研究途径的基本思路=0.0193 )妙=0.490 O.125X1W ( 2.65-1 2.65)x9.8 假定 R* = 1.5m 贝U U=5.75y9.8xl.5x0.00081g( 12.271X1.5 0.9X10-3=2.688 m /s 0.0120 0.0193如下：（1）以流速为主要参变数的推移质输沙率公式：认为影响推移质输沙强度的主要因素是流速，当u>u,时，泥沙开始运动，流速愈大，推移质输沙强度愈高。
（2）以拖曳力为主要参变数的推移质输沙率公式：认为影响推移质输沙率的主要因素是拖曳力，当拖曳力起动拖曳力兀时，泥沙起动，“愈大，&愈大。
（3）根据能量平衡观点建立的推移质输沙率公式：认为水流为维持泥沙处于推移质状态，必然要消耗一部分能量，即单位时间內搬运固体颗粒所消耗的能量等于水流所损失的势能乘以某一效率。
（4）根据统计法则建立的推移质输沙率公式：认为研究推移质运动若不考虑它的随机性质，就很难反映推移质运动过程的本质，因而利用概率论的方法导岀了推移质运动强度①和水流参数屮函数关系的表达式，从而可以由推移质运动强度e与输沙率&的关系求岀输沙率&。
作业三K为什么要将运动泥沙分为床沙质和冲泻质？它们各有什么特点？同一河段洪水期与枯水期•床沙质与冲泻质的分界粒径是否相同.为什么？客将运动泥沙分为床沙质和冲泻质是相对于河床组成和其来源而说的。
早在1940 年，爱因斯坦等人通过分析大量床沙及运动中泥沙的级配曲线时发现，床沙中粗的颗粒多于细的颗粒，运动中的泥沙则是细的颗粒多于粗的颗粒，而且运动泥沙中较细的一部分颗粒在床沙中也很少，甚至几乎没有，这些细颗粒在运动过程中与床沙几乎没有交换。
岀现这种现象是因为运动泥沙与床沙的组成有很大的差异，且输沙率与水流条件的关系有明显差异，故将其分为床沙质和冲泻质，这样更有利于分别研丸各自的输沙率和对河床演变的影响。
J 床沙质的特点：主要来自河床，在河床中大量存在，经常与床抄发生交换；在输沙量方面，和上游来沙量无关，只与本河段的水流条件有关；对河床的演变很大，称为造床质；分为次饱和、饱和和超饱和状态；在泥沙中的比例只占一小部分，主要以推移或悬移的运动形式。
冲泻质的特点：主要来自上游流域侵蚀，在河床中少有或者没有，几乎不和床沙发生交换；在输沙率方面，与本河段水流条件无关，主要决定流域来沙情况；对河床演变影响比较少，称为非造床质；运输状态次饱和状态；在泥沙中的比例占大部分，主要以悬移为主。
J 同一河段洪水期和枯水期，床沙质与冲泻质的分界粒径是不同的。
因为洪水期河床淤积，冲泻质转换为床沙质，床抄变细；枯水期河床冲刷，床沙质转换为冲泻质，床沙变粗，故床沙质与冲泻质的分界粒径也随之变化。
2. 用扩散理论研究含沙量沿垂线分布的出发点是什么？作了哪些假定？得到什么结果？适用于什么条件？还存在什么问题？可怎样改进？答：禺广散理论研究含沙量沿垂线分布的岀发点是二维恒定均匀流平衡情况下含沙量沿垂线分布的微分方程。
V作了如下三个假定：（1）沉速不随水深的变化而变化，等于静水中单个颗粒沉速；（2）悬移质扩散系数舞于动量交换系数务；（3）挟沙水流流速分布符合Kw-PwidH对数流速分布规律，并取卡门常数k=0.4j V罗斯得岀了二维恒定均匀流在不冲不淤的相对平衡情况下，相对含沙量沿水深分3布的方程式：丄仝1〕，又称为罗斯公式。