工碩_河流動力學(xué)課程作業(yè)及參考答案

1、河流動力學(xué)專業(yè)選修課，40學(xué)時，2學(xué)分主要參考書：1. 泥沙運動力學(xué)，錢寧，萬兆惠，科學(xué)出版社2. 河流泥沙工程學(xué)，武漢水利電力學(xué)院，水利電力出版社3. 河流動力學(xué)，陳立，明宗富，武漢大學(xué)出版社，20014. 河流泥沙動力學(xué)，張瑞瑾，謝鑒衡等，水利電力出版社主要參考以下問題寫讀書筆記1. 敘述泥沙的顆粒性質(zhì)，并說明為什么顆粒大小是泥沙最重要的性質(zhì)？2. 簡要敘述泥沙的群體性質(zhì)。3. 推導(dǎo)孤立圓球在無限靜水中等速沉降的沉速公式。4. 簡要敘述影響泥沙沉速的因素及其研究成果。5. 解釋下面概念：拖曳力；上舉力；粒間離散力；接觸質(zhì)；層移質(zhì)；躍移質(zhì)；床沙質(zhì)；沖瀉質(zhì)；懸移質(zhì)；推移質(zhì)；輸沙率；高含沙水流；

2、異重流。6. 說明推移質(zhì)與懸移質(zhì)的區(qū)別。7. 推導(dǎo)以流速為主要參數(shù)的推移質(zhì)輸沙率公式。8. 何謂懸移質(zhì)含沙量的垂線分布？簡要敘述關(guān)于懸移質(zhì)含沙量垂線分布的兩種理論。9. 說明水流挾沙力的定義以及它與河床沖淤之間的關(guān)系。10. 簡要敘述泥沙的存在對水流所產(chǎn)生的影響。參考答案：1.敘述泥沙的顆粒性質(zhì)，并說明為什么顆粒大小是泥沙最重要的性質(zhì)。答：（1）泥沙的幾何性質(zhì) 泥沙的幾何性質(zhì)是指泥沙顆粒的形狀和大小，或者說泥沙顆粒的形狀與粒徑。泥沙顆粒的不同形狀與他們在水流中的運動狀態(tài)密切相關(guān)。較粗的顆粒沿河底推移前進，碰撞的機會較多，碰撞時動量較大，容易磨成圓滑的外形；較細(xì)的泥沙顆粒隨水流浮游前進，碰撞的機

3、會較少，碰撞時動量較小，不易磨損，因此能夠保持棱角崢嶸的外形。泥沙的粒徑是泥沙顆粒的大小的量度，由于泥沙顆粒形狀不規(guī)則，不易確定其直徑，通常所說的粒徑為泥沙的等容粒徑的簡稱。所謂等容粒徑，就是體積與泥沙顆粒相等的球體的直徑。設(shè)某一顆泥沙的體積為V，則其等容粒徑為 （12）常用單位為mm，對較大粒徑也用cm作單位。 如果可以把泥沙看成橢球體，因橢球體的體積為（a，b，c為橢球體的長、中、短三軸），而球體的體積為，令兩者相等，可以看到 （13） 也就是橢球體的等容粒徑即為其長、中、短軸長度的幾何平均值。 在實際工作中，對于不易測量其長、中、短軸長度的泥沙，通常通過兩種方法確定其粒徑。對于較粗天然沙

4、粒測量成果的統(tǒng)計分析表明，沙粒的中軸長度，和其長、中、短三軸的幾何平均值（即等容粒徑）接近相等且略大。這樣在實際中，對于粒徑在0.06232.0mm之間的沙粒，一般采用篩析法。對于粒徑在0.062mm以下的粉粒和粘粒，已不可能進一步篩分，只能采用沉降法，如比重計法、粒徑計、吸管法等。這些方法的基本原理是，通過測量沙粒在靜水中的下的沉降速度，按照粒徑與沉速的關(guān)系式換算成粒徑。泥沙的粒配曲線及有關(guān)特征值。河流泥沙往往具有很強的非均勻性。通過對沙樣顆粒組成的分析，得出其中各粒徑級的重量百分比或者小于某粒徑的重量百分比，并繪制泥沙粒徑顆粒極配曲線。通過顆粒極配曲線可以直接表現(xiàn)泥沙沙樣粒徑的大小和沙樣的

5、均勻程度，落在圖1所示右邊的曲線（曲線）顯然代表離境較細(xì)的沙樣；坡度較陡的曲線（曲線）則代表粒徑較均勻的沙樣。從粒配曲線上，可以查出小于某粒徑的泥沙在總樣中占的重量百分?jǐn)?shù)，同時也可以查出在總沙樣中占重量百分?jǐn)?shù)的泥沙的上限粒徑。后者通常以重量百分?jǐn)?shù)為腳標(biāo)，附注在粒徑d的右下角，表示該上限粒徑，如d5、d10、d50等。其中d50是一個十分重要的特征粒徑，稱為中值粒徑，它表示在全部沙樣中，大于和小于這一粒徑的泥沙重量剛好相等。dpj為泥沙的平均粒徑，可用下式表示 （14）式中，di為第i組泥沙的代表粒徑。pi為粒徑為di組泥沙在整個沙樣中的所占重量百分比。通常泥沙的平均粒徑dpj與中值粒徑d50并

6、不相等，天然沙的平均粒徑dpj一般大于中值粒徑d50。關(guān)于沙樣的均勻程度也可采用如下形式的非均勻系數(shù)或稱揀選數(shù) （15）來表示。非均勻系數(shù)等于1，則沙樣均勻；愈大于1，則愈不均勻。（2）泥沙的重力特性。泥沙的容重與密度。泥沙各個顆粒實有重力與實有體積的比值，稱為泥沙的容重或重度s。由于構(gòu)成泥沙的巖石成分不同，泥沙的容重s也不同，常以26KN/m3(國際單位)或2650kgf/m3(工程單位)為代表值。泥沙在水中的運動狀態(tài)，既與泥沙的容重s有關(guān)，又與水的容重有關(guān)。在分析計算中，常出現(xiàn)相對數(shù)值，為了簡便期間，令 （16）若以s、分別代表泥沙、水的密度，則 （17）為無量綱值，可定名為有效容重系數(shù)或

7、有效密度系數(shù)。常取1.65。泥沙的干容重與干密度。沙樣經(jīng)100150溫度烘干后，其重量與原狀沙樣整個體積的比值，稱為泥沙的干容重，單位為N/m3。當(dāng)河床發(fā)生沖淤變化時，泥沙干容重是確定沖淤泥沙重量與體積關(guān)系的一個重要物理量。泥沙干容重與粒徑的大小、埋藏的深淺，以及淤積歷時的長短有關(guān)，其變化幅度是相當(dāng)大的，實際觀測資料中，曾得到的淤積泥沙干容重的變化幅度約在2.9421.56 kN/m3。泥沙的水下休止角。在靜水中的泥沙，由于摩擦的作用，可以形成一定的傾斜面而不至塌落，此傾斜面與水平面的夾角稱為泥沙的水下休止角，其正切值即為泥沙的水下摩擦系數(shù)，即 （18）泥沙的水下摩擦系數(shù)對于分散顆粒一般隨粒徑

8、的減小而減小。比如礫石0.6，沙0.5，粉沙0.3。試驗表明，水下休止角不僅與泥沙粒徑有關(guān)，也與泥沙粒配及形狀有關(guān)。泥沙的沉降速度。泥沙在靜止的清水中等速下沉?xí)r的速度，稱為泥沙的沉降速度，簡稱沉速。由于粒徑愈粗，沉降速度愈大，因此有文獻(xiàn)上稱為水力粗度。泥沙沉速是一個十分重要的特性。在許多情況下，它反映著泥沙在與水流相互作用時對運動的抗拒能力。因為泥沙的重度大于水的重度，在水中的泥沙顆粒將受重力作用而下沉。在開始自然下沉的一瞬間，初速度為零，抗拒下沉的阻力也為零，這時只有有效重力起作用，泥沙顆粒的下沉?xí)屑铀俣?。隨著下沉速度的增大，抗拒下沉的阻力也越來越大，終于使下沉速度達(dá)到某一極限。此時，泥沙

9、所受的有效重力與阻力恰恰相等，泥沙顆粒的繼續(xù)下沉便以等速方式進行。泥沙在靜水中下沉?xí)r，從加速到等速所經(jīng)歷的時間十分短暫。一般泥沙，當(dāng)d=3mm時，這一時間不到1/10s；當(dāng)d=1mm時，不到1/20s。粒徑愈細(xì)，這一加速度時段愈短。因此，在研究泥沙在靜水中沉降時，可不考慮加速段的歷時。實踐證明，泥沙顆粒在靜水中下沉?xí)r的運動狀態(tài)與沙粒雷諾數(shù)有有關(guān)，式中，分別為泥沙的粒徑和沉速，為水的運動粘滯系數(shù)。當(dāng)較小時（大約小于0.5），泥沙顆?；旧涎劂U垂向下沉，附近水體幾乎不發(fā)生紊亂現(xiàn)象，這時的運動狀態(tài)屬于滯性狀態(tài)。當(dāng)較大時（大約大于1000），泥沙顆粒脫離鉛垂線，以極大的紊動狀態(tài)下沉，附近的水體產(chǎn)生強烈

10、的擾動和渦動，這時的運動狀態(tài)屬于紊動狀態(tài)。當(dāng)介于0.5到1000之間時，泥沙顆粒下沉?xí)r的運動狀態(tài)為過渡狀態(tài)。2.簡要敘述泥沙的群體性質(zhì)。答：單顆泥沙的特性和行為是十分重要的，但一般情況下泥沙是以群體性質(zhì)出現(xiàn)的。群體的群體特性主要有：泥沙的容重、孔隙率、沉速和流變特性等。（1）泥沙的容重取決于泥沙的密實度，他隨淤積時間而增加，并取決于泥沙混合物的組成。（2）在確定泥沙淤積體時，孔隙率是十分重要的，再把泥沙體積轉(zhuǎn)化為輸沙率時他也是十分重要的。反之亦然。當(dāng)孔隙率和以重量計的輸沙率確定之后，用孔隙率，代入求得體積輸沙率。（3）群體泥沙的沉速。細(xì)顆粒泥沙的沉速在靜水中沉降有兩種形式：一種是泥沙屬于分散體

11、系，每個顆粒在沉降過程中各有其獨立的沉速。另一種是含沙量達(dá)到某一數(shù)量以后，呈現(xiàn)出一個明顯的清渾水交界。清渾水交界面的沉降速度分三個階段：這一階段，雖然在粗顆粒泥沙下沉的同時，有細(xì)顆粒隨水上升的分選現(xiàn)象，但界面幾乎是以沉速下降，所以成為“均勻沉降段”。清渾水交界面下降到一定渾水深度，即達(dá)到某一個含沙量時，在重力作用下泥沙逐漸壓縮密實，所以成為“壓縮沉降段”居于兩者之間的階段稱為過渡沉降段。（4）所謂流變特性是指液體流動時所受的剪切力與變形速率及流速梯度的關(guān)系。3.推導(dǎo)孤立圓球在無限靜水等速沉降的公式。答：球體在滯性狀態(tài)下（即滯流區(qū)內(nèi)）所受阻力的表達(dá)式為： （19）如果將上式改寫為一般阻力公式的表

12、達(dá)形式 （20）則阻力系數(shù)Cd為 （21）在等速下沉條件下阻力F應(yīng)與球體在水中有效重力W相等，后者的表達(dá)式為 （22）取W=F，在一般情況下，應(yīng)有（23）4.簡要敘述影響沉速的因素及其研究成果答：影響泥沙沉速主要有以下幾個因素：（1）泥沙的形狀對稱沉速的影響。物體形狀對泥沙沉降也有一定的影響。對于顆粒較細(xì)的沙土、粉土和粘土來說，由于沙粒形狀不易測量，而且本身也很不一致，考慮泥沙形狀對沉速的影響沒有什么實際意義。但就礫石、卵石和塊石來說，一方面形狀易測量，另一方面對沉速的影響也大一些?？紤]這種影響是有作用的。根據(jù)馬諾夫斯基（B.B.Poma）實測紊流區(qū)的沉速資料，用幾何平均直徑表示粒徑d， 求得

13、阻力系數(shù)Cd與形狀系數(shù)的經(jīng)驗關(guān)系公式為（24）代入（23）式，得考慮形狀影響的沉速公式為 （25）對于球體，式（24）與紊流區(qū)的球體沉速公式完全一致。由式（24）、（25）可以看出，對同一幾何平均直徑d，石塊形狀越扁平，阻力系數(shù)越小，沉速越小。（2）水質(zhì)對泥沙沉速的影響。以上是單顆粒泥沙在靜水或去離子水中下沉的情況，而實際中河水并非這樣的純凈，水中含有復(fù)雜的化學(xué)成分，對泥沙在靜水中的沉速會產(chǎn)生很大的影響。水質(zhì)影響沉速主要是對d1000，球體處于紊動狀態(tài)時，阻力系數(shù)與沙粒雷諾數(shù)無關(guān)，沉速為 （28） 在0.5Red1000時，過度區(qū)， （29）張瑞瑾推求出過渡區(qū)沉速公式，并通過實測資料收集整理，

14、最終得到 （30）雖然它是在過度區(qū)情況下推出的，但同時滿足滯流區(qū)、紊流區(qū)及過度區(qū)的要求。原因是：滯性狀態(tài)到紊動狀態(tài)的過渡是逐漸完成的。在滯流區(qū)（即Red0.5，或在常溫下d1000，或在常溫下d0.4毫米）， （32）岡恰洛夫的沉速公式：（1）滯流區(qū)（d1.5毫米） （34）（3）過渡區(qū)（0.15d1.5毫米） （35）沙玉清的沉速公式： （1）滯流區(qū)（d2毫米） （37）我國水電部規(guī)范推薦的泥沙粒徑與沉速的關(guān)系式為：在滯流區(qū)（d0.15毫米），采用岡恰洛夫紊流區(qū)公式（34）；在過渡區(qū)（0.15d1.5毫米），采用岡恰洛夫早期過渡式： （38）式中T為水溫，以計；d以毫米計；以厘米/秒計。滯流

15、區(qū)與過渡區(qū)空白部分（0.1d0.15毫米），按直線內(nèi)插。5.解釋下面的概念。托曳力：即泥沙處于起動狀態(tài)的床面剪切力，其值等于單位面積床面上的水體重量在水流方向的分力，即 式中為水的重率，J為比將，為水的密度。在討論泥沙運動時是托曳力；在討論水流運動時，則稱之為剪切力，實質(zhì)是一樣的。上舉力：假定群體中某一顆沙粒處在臨街起動條件，假定這些沙粒的組成都是均勻的，且粒徑較粗，不存在粘結(jié)力。當(dāng)水流在經(jīng)過時發(fā)生繞流，對沙粒產(chǎn)生作用力。此作用可分為沿水流方向的推移力FD和垂直于水流方向的上舉力FL兩個部分。 (39) (40) 上式中，CD、CL為推移力及上舉力系數(shù)，分別為垂直于水流方向及鉛直方向的沙粒面積

16、數(shù)。粒間離散力：當(dāng)泥沙顆粒離開床面而以推移的形式運動以后，一方面因與流的更快的水流相接觸，托曳力大幅度增大，而另一方面又由于顆粒上下兩面的壓力急遽減小，上舉力很快消失。但是在水流中運動的絕對不止一顆泥沙。當(dāng)很多顆粒同時存在而且水流與泥沙之間又有相對運動時，粒間的繞流流態(tài)將使顆粒之間相互產(chǎn)生影響，其表現(xiàn)形式之一是顆粒將承受一個與水流相垂直方向的力；我們稱這個力粒間離散力。異重流：兩種或兩種以上的流體互相接觸，重率有一定的但是差異較小，如果其中一種流體沿著交界面的方向運動，在交界面以及其他特殊的局部處所，雖然不同流體間可能有一定程度的摻混現(xiàn)象發(fā)生，但整個來說，在運動過程中不會出現(xiàn)全局性的摻混現(xiàn)象，

17、這種流動叫異重流。推移質(zhì)：泥沙一顆一顆地沿河床滾動、滑動或跳躍前進，運動一陣，停止一陣，呈間歇性。運動著的泥沙與靜止的泥沙經(jīng)常彼此交換。前進的速度遠(yuǎn)較水流速度小。這一類泥沙叫推移質(zhì)。輸沙率：在一定水力、泥沙條件下，但為時間內(nèi)通過的過水?dāng)嗝娴哪嗌硵?shù)量。用Gb表示。單位一般用kg/s或者t/s。懸移質(zhì)：隨水流懸移前進的泥沙，叫懸移質(zhì)。床沙質(zhì)：床沙質(zhì)是懸移質(zhì)中較粗的一部分，是床沙中大量存在的，因此，當(dāng)水流中攜帶的床沙質(zhì)超過它能攜帶的數(shù)量時，固然會發(fā)生淤積；當(dāng)水流中所攜帶的床沙質(zhì)還沒達(dá)到它所能攜帶的數(shù)量時，就會發(fā)生沖刷，從河床中補給一部分床沙質(zhì)，一直達(dá)到它所能攜帶的數(shù)量為止。沖瀉質(zhì)：沖瀉質(zhì)是床沙中沒有

18、或少有的，因而它的主要來源是靠水流從上游帶來，不能從不河段的河床上補給。如果上游的來量超過本河段水流的所能攜帶限度，固然會發(fā)生淤積；如果上游的來量低于本河段水流所能攜帶的限度，卻不可能從本河段河床上取得應(yīng)有的補充。懸移質(zhì)中的沖瀉質(zhì)就會處于不飽和狀態(tài)。就實際情況來說，沖積平原河流的懸移質(zhì)中屬于沖瀉質(zhì)的這一部分泥沙處于不飽和狀態(tài)的情況居多，而沖瀉質(zhì)由不飽和到飽和之間的含沙量的變化幅度又是相當(dāng)大的。高含沙水流：一般是指含沙量達(dá)到每立方米數(shù)百公斤至一千公斤以上的水流。接觸質(zhì)：在運動過程中經(jīng)常與河床保持接觸的泥沙顆粒，稱為接觸質(zhì)。躍移質(zhì)：跳躍前進的泥沙稱為躍移質(zhì)。層移質(zhì)：河床泥沙顆粒承受水流拖曳力的作用

19、，河床既由松散的粒狀材料組成，并不是一個密實體，則水流拖曳力的作用同樣并不僅限于河床表面，而是可以深入床面以下各層的泥沙。當(dāng)流速較小時，考慮到水流脈動的影響，床面一部分顆粒已以滑動、滾動、躍移的形式運動，另一部分顆粒則由于其自重以及粒間離散力所增加的額外荷重所產(chǎn)生的摩擦力已足以抗衡水流拖曳力，而依然在原來的位置靜止不動。水流拖曳力增大后，表層的泥沙已不能保持靜止，而第二層的泥沙也開始進入運動。隨著水流的不斷增強，運動不斷向深層發(fā)展。這時河床床面實質(zhì)已不是如圖1（a）中AB的平面，而是圖1（b）中CD平面。在這兩個平面之間的泥沙，因為四周全與其它沙粒接觸，運動只能是成層移動或滾動，速度由上至下漸

20、次遞減（稱為層移質(zhì)）。顯然層移質(zhì)在作剪切運動時，各層之間的泥沙顆粒會同時感受到與運動方向垂直的離散力作用，使它們之間的距離比靜止的沙層之間的距離為大，亦即層移質(zhì)的運動將侵占一部分原來屬于主流區(qū)的空間。（a）(b)圖 1 泥沙顆粒的不同運動形式6. 說明懸移質(zhì)和推移質(zhì)的區(qū)別答：推移質(zhì)顆粒泥沙一顆一顆地沿河床滾動、滑動或跳躍前進，運動一陣，停止一陣，呈間歇性。運動著的泥沙與靜止的泥沙經(jīng)常彼此交換。前進的速度遠(yuǎn)較水流速度小。在水流所挾帶的泥沙中屬于較粗的一部分。當(dāng)河床上有一定數(shù)量的推移質(zhì)向前運動時，河床表面往往形成起伏的沙波。懸移質(zhì)在水中浮游前進，順?biāo)髑斑M的速度與水流的速度基本相同。浮游的位置時上

21、時下，較細(xì)的泥沙能上升接近水面；較粗的泥沙有時甚至回到河床上“休息”，與床沙發(fā)生置換現(xiàn)象，但與推移質(zhì)比較起來，浮游的持續(xù)性一般較大。事實上推移質(zhì)與懸移質(zhì)是不能截然劃分的，在同一水流條件下，推移質(zhì)中較細(xì)的部分與懸移質(zhì)中較粗的部分，構(gòu)成彼此交錯狀態(tài)，前者主要以推移的方式運動，但也可能表現(xiàn)為暫時的浮游；后者主要以懸移的方式運動，但也可能表現(xiàn)為暫時的滾動、滑動或跳躍前進。就同一個泥沙組成來說，在較弱的水流條件下，可以表現(xiàn)為推移質(zhì)；在較強的水流條件下，也可以表現(xiàn)為懸移質(zhì)。7.推導(dǎo)以流速為主要參數(shù)的推移質(zhì)輸沙率公式。答：目前，從理論上探求推移質(zhì)輸沙率的途徑，可大致分為五類：以流速為主要參變數(shù)考慮問題；以拖

22、曳力為主要參變數(shù)考慮問題，根據(jù)能量平衡觀點，從統(tǒng)計法則考慮問題以及按沙波運行情況考慮問題。建立以流速為主要參變數(shù)的推移質(zhì)輸沙率公式的基本思路是，認(rèn)為影響推移質(zhì)輸沙率強度的主要水力要素是水流流速，流速愈大，則推移質(zhì)輸沙率越大。假設(shè)推移質(zhì)的前進速度為us，推移質(zhì)滑動、滾動或跳躍前進的床面層厚度為Kd，則單寬推移質(zhì)輸沙率應(yīng)為 （41）式中K為表征床面厚度的系數(shù)，其值約為13，ms為動密實系數(shù)，也就是床面層中運動著的泥沙面積占整個床面層中面積的分?jǐn)?shù)。考慮到泥沙運行速度us與河底流速ub聯(lián)系起來要更合理一些，可以設(shè)想，應(yīng)存在如下形式的關(guān)系式： （42）式中ubc為起動流速；為另一比例系數(shù)。采用指數(shù)流速分

23、布公式應(yīng)有， （43） （44）動密實數(shù)ms顯然隨流速增加而增加，隨起動流速的增加而減小，可以設(shè)想它們之間應(yīng)存在如下關(guān)系： （45）式中n為指數(shù)，為系數(shù)。將式（42）、（43）、（44）和（45）代入（41），后化簡得 （46）8何謂懸移質(zhì)含沙量的垂線分布？簡要敘述關(guān)于懸移質(zhì)含沙量垂線分布的兩種理論。紊流中成團的水分子在水層與水層之間位置不斷交換，將會引起各水層之間泥沙的交換。另一方面，泥沙比水重，勢將向下沉降，朝床面集中。水流含沙濃度在接近河床處為最高，距河床愈遠(yuǎn)，則濃度愈低。關(guān)于懸移質(zhì)沿垂線分布目前有兩種不同的理論，即擴散理論與重力理論。（1）擴散理論的基本論點為，當(dāng)空間不同部位存在某種物

24、質(zhì)的濃度差異時，則此物質(zhì)將從濃度大的一方朝濃度小的一方擴散，其擴散強度，即單位時間穿過單位截面的擴散量，應(yīng)與濃度梯度成正比，等于濃度梯度與擴散系數(shù)的乘積，擴散系數(shù)的大小決定于產(chǎn)生擴散現(xiàn)象的原動力。單位時間穿過該截面的下降的懸移質(zhì)數(shù)量為（單位時間下降的泥沙容積），懸移質(zhì)沉速為，為該截面中懸移質(zhì)所占的面積，故有，則相應(yīng)單位時間內(nèi)上升的懸移質(zhì)數(shù)量。在不沖不淤的平衡情況下，即，由切應(yīng)力自水面至河床表面呈直線分布，在水面處為0，在河床表面達(dá)到最大值，可求得 （1）接下來就是如何確定流速梯度與y的關(guān)系了。其中一種是利用卡爾曼勃蘭德爾流速分布公式確定流速梯度與y的關(guān)系。得出，此式即為二位恒定均勻流在不沖不淤

25、情況下的時均含沙量沿垂線分布的方程。式中叫做“懸浮指標(biāo)”，懸浮指標(biāo)越大，就表示重力作用越強，因而在相對平衡情況下含沙量沿垂線分布就越不均勻。反之，則含沙量沿垂線分布就越均勻。（2）重力理論的觀點是：攜帶懸移質(zhì)的水流，在運動過程中要消耗能量。所消耗的能量分為兩個部分，一部分是用于克服水流的阻力損失；另一部分用于攜帶懸移質(zhì)，這是重力理論新加的。按照重力理論的觀點，懸移質(zhì)的比重一般較水要大得多，在水里要使它不下沉，必須由水不斷地把它向上托起來，這就要為它做功，因而要消耗能量，叫做“懸浮功”。E1單位體積的挾沙水流在自高處向低處流動時其中清水部分在單位時間內(nèi)所提供的能量E2單位體積的挾沙水流在自高處向

26、低處流動時其中泥沙部分在單位時間內(nèi)所提供的能量E3水在運動過程中為克服阻力而在單位時間內(nèi)損失的能量E4泥沙在運動過程中為克服阻力而在單位時間內(nèi)損失的能量E5水托起泥沙并使之保持懸浮狀態(tài)所需在單位時間內(nèi)提供的能量維利卡諾夫認(rèn)為液體相的能量平衡方程式可寫為 E1E3+ E5而固體相的能量方程可寫為 E2E4在二維均勻流中 把有關(guān)能量項代入兩個能量平衡方程式中，再選用維利卡諾夫的流速分布公式，最終可得到懸移質(zhì)沿垂線分布公式 重力理論存在最大的弱點是能量平衡方程存在原則性的問題。懸移功E5取自紊動動能，后者是水流為克服阻力而已經(jīng)損失的能量；在能量平衡方程中，這一部分能量不能計算兩次。9.說明水流挾沙力的定義以及它與河床沖淤之間的關(guān)系。答：所謂水流挾沙力，系指具有一定水力因素的單位水體所能挾帶的懸移質(zhì)泥沙數(shù)量。在一般情況下，水流所挾帶的沖瀉質(zhì)常處于不飽和狀態(tài)，而只有床沙質(zhì)能處于飽和狀態(tài)，這里所講的水流挾沙力應(yīng)指水流所能挾帶的懸移質(zhì)中床沙質(zhì)的能力。當(dāng)水流中的含沙量大于水