界水流条件称为泥沙的起动条件。
❖ 泥沙颗粒的起动，是床面泥沙颗粒收到的驱动力和抗拒力以及这些力产生 的力矩时区平衡的结果。泥沙颗粒周围的水流和受力状态如图6-2所示。
a) 垂线流速分布
b）床面泥沙颗粒受力状态

图 6-2 泥沙颗粒周围的水流结构和受力状态
第一节 泥沙运动
图6-1 粒径级配曲线
第一节 泥沙运动
3）平均粒径和中值粒径：平均粒径和中值粒径都可以作为沙样的 代表粒径。
❖ 平均粒径：沙样中各级粒径(重量)的加权平均值。沙样平均粒径的
计算公式为：
n
di pi
（6-1-1）
d
i 1 n
pi
i 1
di—各级粒径，若用筛分法格局筛径将沙样分为几组，di为上下 两
泥沙的水力特性，由泥沙颗粒在静止的清水中均匀下沉的速度来 表示，称为沉速，符号为ω(cm/s)。沉速是反映泥沙运动和河床冲淤 可能性的重要参数。
第一节 泥沙运动
1、几何特征
1）粒径：泥沙颗粒形状极不规则，通常采用与泥沙颗粒同体积的 球体直径，即等容直径d来表示泥沙颗粒的大小，以m或mm计。 粒径大于0.05mm的泥沙，一般采用筛选法量测，以标准筛的孔径来确 定粒径的大小；粒径小于0.05mm的泥沙，则采用水沂法，根据泥沙在 静水中的沉降速度与粒径的关系来确定粒径的大小。对于大颗粒的原 石，可以直接量测。
第六章 桥墩和桥台冲刷
第一节 泥沙运动
第二节 河床演变和河相关系 第三节 桥下河床断面的一般冲刷 第四节 桥墩局部冲刷 第五节 桥台冲刷 第六节 最低冲刷线高程
目录
第一节 泥沙运动
❖ 天然河床是由大小不同、形状各异的泥沙所组成。根据泥沙在河槽内运 动的状态，可分为悬移质和推移质两类。
❖ 悬移质：在河流中，泥沙处于运动状态，颗粒较细的泥沙被水流中的紊 流游涡带起，悬浮于水中向下游运动，前进的速度与水流的流速基本相 同，这种泥沙称为悬移质
几何 特性一般用泥沙颗粒的粒径(d)、粒径级配曲线(粒配曲线)、平
均粒d径( )或中值粒径(d50)来表示。
❖ 重力特征 泥沙的重力特性用泥沙颗粒实体的单位体积的重力来表示，称为
容重γs(或重度)，单伦为N/m3。另外，干容重γ’也表示沙洋的重力 特性，用单位体积的原状土样中颗粒的重力来表示，γ’越大，泥沙 越密实。泥沙的重度随岩石成分而不同，但实测资料表明其变化不大 ，一般可采用26k N/m3。 ❖ 水力特征
2）粒径级配曲线：河流泥沙是由大小不同的颗粒组成的群体，各种 颗粒的粒径在群体中所占的比例用级配曲线来表示，如图6-1所示。 粒径级配曲线通常画在半对数坐标纸上，横坐标表示粒径大小，纵坐 标表示小于某粒径的颗粒，在整个沙样中所占的重量百分数。
粒径级配曲线能清楚地表明沙样颗粒的大小和均匀程度，在图6-1中， 沙样a的粒径较粗而大小级配均匀，沙样b的粒径较细而且大小级配不 均匀。
❖ 推移质：在河流的运动过程中，颗粒稍大的泥沙，在河床表面上滚动、 滑动或跳跃着向下游移动，前进的速度远远小于水流的流速，这种泥抄 称为推移质。推移质群体的运动形态，呈现为床面上的沙波运动。
❖ 床沙：比推移质颗粒更大的泥沙，下沉到河床上静止不动，称为床沙。 ❖ 悬移质、推移质和床沙之间颗粒大小的分界是相对的，随水流的流速大
❖ 冲泻质：另一部分颗粒较细的泥沙，在床沙的组成中只有少量存在或根 本不存在，可以认为它们来自流域的表面冲蚀，随水流冲泻而下，沿程 与床沙无交换现象，并且也很少沉积，称为冲泻质。
❖ 床沙质与冲泻质的颗粒粗细也是相对的，随着水流条件及河流形态的改 变，也将互相转化。床沙质、冲泻质和悬移质、推移质，是对运动中的 泥沙的两种分类，不可混淆。
❖ 床沙质直接参与造床作用，是河床演变的主要影响因素，而冲泻质的影 响则很小。对于桥梁上下游，因水流急剧变化，引起河床变形和墩台附 近的冲刷，起主要作用的是推移质和床沙；颗粒很细的悬移质泥沙，对 长河段的河床演变才起主要作用。
第一节 泥沙运动
一、泥沙的主要特征
❖ 几何特征 河床泥沙是由大小不同、形状各异的泥沙颗粒组成的集合。泥沙的
❖ 河床中水流作用于床面泥沙（沙，石、泥、 土等），泥沙颗粒伴随着水流不停地运动。 床面上的泥沙被水流冲起带走，使床面下切 ，形成河床的冲刷；水流所挟带的泥沙沉积 下来，使床面淤高，形成河床的淤积。在水 流和泥沙的相互作用下，不停地冲淤变化， 构成了河床的自然演变。
第六章 桥墩和桥台冲刷
❖ 建桥后，除河床的自然演变以外，还有桥梁孔径压缩水流和墩台阻挡 水流引起的冲刷，各种冲刷交织在一起同时进行，冲刷过程非常复杂 。墩台周围河床的最大冲刷深度，是各种冲刷综合作用的结果，直接 威胁着墩台基础的安全。为了便于研究和计算，把这一复杂综合的冲 刷过程，分为独立的三部分，即自然（演变）冲刷、一般冲刷和局部 冲刷，并假定它们独立地相继进行，可以分别计算，然后叠加，作为 墩台的最大冲刷深度和确定墩台基础的埋置深度的依据。
小而变化，并且三者之间还存在着相互交换的现象。
第一节 泥沙运动
❖ 对于河槽内处于运动状态的泥沙，根据颗粒粗细及其来源又分为床沙质 和冲泻质两类。
❖ 床沙质：某一河段来自上游的泥沙中，一部分颗粒较粗，在床沙的组成 中大量存在，可以认为它们直接来自上游的河床，并与本河段床沙有交 换现象，这一部分泥沙就称为床沙质。
级筛孔的均值；
pi—各级泥沙的质量(或重量)。
❖ 中值粒径d50，是沙样中大于和小于这种粒径的泥沙质量(或重量)各 占一半的那种粒径，可从沙样的粒配曲线上查得。
第一节 泥沙运动
二、泥沙的起动
❖ 泥沙的起动—河床上的泥沙在水流作用下，由静止状态转变为运动状态 ❖ 泥沙的起动条件—泥沙起动是泥沙运动和河床变形的临界状态，此时的临
Bridge and Culvert Hydrology
第六章 桥墩和桥台 冲刷
第六章 桥墩和桥台冲刷
❖ 为了保证桥梁的安全和顺利宣泄设计洪水，不 但要有足够的桥孔长度和桥梁高度，而且墩台 基础还要有足够的埋置深度，以免遭受洪水冲 刷而破坏。因此，设计桥梁时，必须合理地预 计桥梁使用期限内河床的演变和墩台的冲刷， 为确定墩台基础的埋置深度提供依据。