明渠挾沙水流運(yùn)動(dòng)的力學(xué)和統(tǒng)計(jì)規(guī)律

目錄

第一章 明渠水流流速分布與阻力規(guī)律

第二章 邊壁對(duì)于明渠水流結(jié)構(gòu)的影響

第三章 明渠挾沙水流運(yùn)動(dòng)的基本特性

第四章 明渠挾沙水流的水流結(jié)構(gòu)和阻力規(guī)律

第五章 推移質(zhì)泥沙運(yùn)動(dòng)的力學(xué)和統(tǒng)計(jì)規(guī)律

第六章 懸移質(zhì)泥沙運(yùn)動(dòng)的力學(xué)和統(tǒng)計(jì)規(guī)律

附錄1 高速攝影技術(shù)及其在泥沙研究中的應(yīng)用

附錄2 部分利用高速攝影技術(shù)測(cè)量的躍移資料

內(nèi)容提要

該書系統(tǒng)地闡述了作者近年來在明渠挾沙水流運(yùn)動(dòng)基本規(guī)律方面的研究成果，其中包括清水流速分布和阻力規(guī)律、邊壁對(duì)水流結(jié)構(gòu)的影響、渾水流速分布和阻力規(guī)律、推移質(zhì)和懸移質(zhì)運(yùn)動(dòng)的力學(xué)和統(tǒng)計(jì)規(guī)律等內(nèi)容．本書以大量實(shí)測(cè)資料為基礎(chǔ)，通過采用力學(xué)和統(tǒng)計(jì)分析相結(jié)合的研究方法，對(duì)明渠水流和泥沙運(yùn)動(dòng)的確定性和隨機(jī)性規(guī)律進(jìn)行了深入系統(tǒng)的研究．

該書可供從事泥沙運(yùn)動(dòng)和河床演變等研究工作的科技人員，以及大專院校有關(guān)專業(yè)的師生參考．

明渠包括棱柱形斷面的人工渠道和非棱柱形的天然河道。明渠的渠底高程沿程降低為正底坡；渠底沿程抬高為反底坡或逆坡；沿程不變?yōu)槠降灼?。根?jù)明渠中水流根據(jù)某空間點(diǎn)上運(yùn)動(dòng)要素是否隨時(shí)間變化可將明渠水流分為兩大類:水力因素(水深、流速、比降等)不隨時(shí)間而變化的為明渠恒定流(亦稱定常流)；水力因素隨時(shí)間而變化的為明渠非恒定流(亦稱非定常流)。

1） 明渠恒定流：

分為兩類:水力因素沿程不變的為恒定均勻流;水力因素沿程變化的為恒定非均勻流。

恒定均勻流：水力因素不隨時(shí)間和沿程而改變。常用謝才(A.Chezy)公式表達(dá)。

恒定非均勻流：水力因素不隨時(shí)間變化,但隨沿程變化,又分為漸變流和急變流兩種。對(duì)于恒定急變流，常見的明渠過渡流態(tài)有：從緩流到急流的過渡(如跌水、堰流等)；從急流到緩流的過渡(如水躍)；變寬度河渠中的流動(dòng);彎道水流(急流時(shí)可見沖擊波)等。明渠急變流常是三維流動(dòng)，伴有明顯的能量損失，宜用動(dòng)量原理或通過模型試驗(yàn)解決。

2） 明渠非恒定流

天然河渠中的水流幾乎都是時(shí)間上不恒定和空間上非均勻的流動(dòng)，如:暴雨形成的徑流；河渠中洪水波運(yùn)動(dòng)(伴有河床沖淤變化的洪水演進(jìn)問題)；堤壩失事后的潰壩波；庫岸或江岸滑坡激起的涌浪；海濱的潮汐、海嘯；水電站或水泵站啟閉過程中，上下游引水渠中水位、流量的變化；通航建筑物及灌溉系統(tǒng)充泄水時(shí)變水頭出流等都屬明渠非恒定流。

河道、渠道、水工無壓隧洞及非滿流管道中的水流等都屬于明渠水流。由于水面上僅作用著大氣壓強(qiáng)，所以又叫無壓流動(dòng)。渠道的設(shè)計(jì)、河道筑壩壅水長度及淹沒損失的計(jì)算、洪水演進(jìn)推算等，都必須運(yùn)用明渠水力學(xué)的知識(shí)。

明渠水流流動(dòng)中，重力作用占據(jù)主導(dǎo)地位。隨著邊界條件的不同，在一定的流量條件下，水面位置可以發(fā)生變化，因而引起過水?dāng)嗝娲笮〖捌淞鲃?dòng)形態(tài)的不同，這是區(qū)別于優(yōu)雅流動(dòng)的一個(gè)重要特點(diǎn)。