掃一掃
關注中圖網
官方微博
本類五星書更多>
-
>
公路車寶典(ZINN的公路車維修與保養秘籍)
-
>
晶體管電路設計(下)
-
>
基于個性化設計策略的智能交通系統關鍵技術
-
>
花樣百出:貴州少數民族圖案填色
-
>
山東教育出版社有限公司技術轉移與技術創新歷史叢書中國高等技術教育的蘇化(1949—1961)以北京地區為中心
-
>
鐵路機車概要.交流傳動內燃.電力機車
-
>
利維坦的道德困境:早期現代政治哲學的問題與脈絡
經典泥沙運動理論 版權信息
- ISBN：9787030740250
- 條形碼：9787030740250 ; 978-7-03-074025-0
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
經典泥沙運動理論 內容簡介
泥沙是河流、海岸*基本的物質組成，其運動規律不僅影響著河流海岸本身的演變，而且關系到河流、河口、海岸治理工程的效果和成敗，在進行水利樞紐工程、航道整治工程、過江通道、跨海大橋、核電站等建設中，泥沙問題均是這些工程能否實施的關鍵技術問題，泥沙研究對水利工程學科和社會經濟可持續發展均具有重要意義。該書是在竇國仁《泥沙運動理論》講義（1963年，未出版）基礎上進行修改完善。竇國仁是我國**位獲得蘇聯科學技術博士的泥沙專家（1960年），長期致力于泥沙基礎理論和工程應用研究，解決了葛洲壩工程、三峽工程、小浪底工程、長江口深水航道治理工程等重大工程中的泥沙問題。該講義多次翻印，比較經典，鑒于竇國仁院士的在泥沙研究領域的學術地位，擬在他90周年誕辰之際（2022年11月）出版該書。
經典泥沙運動理論 目錄
目錄
前言
第1章 河流泥沙的一般概念 1
1.1 泥沙的一般特征 1
1.2 河流泥沙與流域侵蝕 4
1.3 泥沙運動與河床演變 8
1.4 泥沙的運動形式 11
第2章 泥沙的沉降速度 13
2.1 球體在靜止液體中的沉降規律 13
2.2 泥沙的沉降速度公式 19
2.3 含鹽度和含沙量對沉降速度的影響 28
2.3.1 含鹽度的影響 28
2.3.2 含沙量的影響 29
第3章 泥沙的起動規律 32
3.1 泥沙起動的判數 32
3.2 床面顆粒的受力情況 34
3.2.1 水流對顆粒的正面推力和上舉力 35
3.2.2 顆粒間的黏結力 36
3.2.3 水對床面顆粒的下壓力 38
3.2.4 薄膜水參數和黏結力參數的試驗確定 40
3.3 泥沙的起動流速 42
3.3.1 起動流速公式的推導 42
3.3.2 公式與實測數據的比較 48
3.4 泥沙的不動流速和止動流速 53
3.4.1 不動流速 53
3.4.2 止動流速 55
3.5 關于層流邊界層的影響問題 57
3.6 不均勻泥沙的起動流速 66
3.7 黏土的起動流速 70
第4章 底沙運動 74
4.1 底沙運動機制概述 74
4.2 底沙輸沙率問題 76
4.3 底沙輸移規律的尺度分析 80
4.4 底沙運動的水動力學分析 87
4.4.1 維利卡諾夫的研究 87
4.4.2 崗恰洛夫的早期研究 88
4.4.3 列維的研究 90
4.4.4 崗恰洛夫的后期研究 91
4.5 底沙運動的統計分析 93
4.5.1 愛因斯坦公式 93
4.5.2 維利卡諾夫公式 100
4.5.3 卡林斯基公式 103
4.6 底沙運動的綜合分析 105
4.6.1 泥沙顆粒的起動概率 106
4.6.2 作用于起動顆粒上瞬時流速的平均值 107
4.6.3 泥沙顆粒的跳動規律 108
4.6.4 泥沙顆粒的跳躍高度和跳躍長度 115
4.6.5 表層泥沙顆粒的重量 117
4.6.6 泥沙顆粒的交換時間 117
4.6.7 推移質輸沙率的公式 118
4.6.8 推移質輸沙率的簡化公式 123
第5章 懸沙運動 126
5.1 擴散理論 126
5.2 重力理論 134
5.3 巴連布拉特理論 137
5.4 弗朗克里理論 141
5.5 水流的挾沙能力 144
5.5.1 馬卡維耶夫公式 144
5.5.2 卡拉烏舍夫公式 145
5.5.3 維利卡諾夫公式 147
5.5.4 張瑞瑾公式 147
5.5.5 范家驊公式 149
5.5.6 筆者建議的公式 150
5.5.7 挾沙能力的經驗公式 153
5.6 含沙量的沿程變化規律 156
5.6.1 卡拉烏舍夫公式 157
5.6.2 筆者的公式 158
參考文獻 161
前言
第1章 河流泥沙的一般概念 1
1.1 泥沙的一般特征 1
1.2 河流泥沙與流域侵蝕 4
1.3 泥沙運動與河床演變 8
1.4 泥沙的運動形式 11
第2章 泥沙的沉降速度 13
2.1 球體在靜止液體中的沉降規律 13
2.2 泥沙的沉降速度公式 19
2.3 含鹽度和含沙量對沉降速度的影響 28
2.3.1 含鹽度的影響 28
2.3.2 含沙量的影響 29
第3章 泥沙的起動規律 32
3.1 泥沙起動的判數 32
3.2 床面顆粒的受力情況 34
3.2.1 水流對顆粒的正面推力和上舉力 35
3.2.2 顆粒間的黏結力 36
3.2.3 水對床面顆粒的下壓力 38
3.2.4 薄膜水參數和黏結力參數的試驗確定 40
3.3 泥沙的起動流速 42
3.3.1 起動流速公式的推導 42
3.3.2 公式與實測數據的比較 48
3.4 泥沙的不動流速和止動流速 53
3.4.1 不動流速 53
3.4.2 止動流速 55
3.5 關于層流邊界層的影響問題 57
3.6 不均勻泥沙的起動流速 66
3.7 黏土的起動流速 70
第4章 底沙運動 74
4.1 底沙運動機制概述 74
4.2 底沙輸沙率問題 76
4.3 底沙輸移規律的尺度分析 80
4.4 底沙運動的水動力學分析 87
4.4.1 維利卡諾夫的研究 87
4.4.2 崗恰洛夫的早期研究 88
4.4.3 列維的研究 90
4.4.4 崗恰洛夫的后期研究 91
4.5 底沙運動的統計分析 93
4.5.1 愛因斯坦公式 93
4.5.2 維利卡諾夫公式 100
4.5.3 卡林斯基公式 103
4.6 底沙運動的綜合分析 105
4.6.1 泥沙顆粒的起動概率 106
4.6.2 作用于起動顆粒上瞬時流速的平均值 107
4.6.3 泥沙顆粒的跳動規律 108
4.6.4 泥沙顆粒的跳躍高度和跳躍長度 115
4.6.5 表層泥沙顆粒的重量 117
4.6.6 泥沙顆粒的交換時間 117
4.6.7 推移質輸沙率的公式 118
4.6.8 推移質輸沙率的簡化公式 123
第5章 懸沙運動 126
5.1 擴散理論 126
5.2 重力理論 134
5.3 巴連布拉特理論 137
5.4 弗朗克里理論 141
5.5 水流的挾沙能力 144
5.5.1 馬卡維耶夫公式 144
5.5.2 卡拉烏舍夫公式 145
5.5.3 維利卡諾夫公式 147
5.5.4 張瑞瑾公式 147
5.5.5 范家驊公式 149
5.5.6 筆者建議的公式 150
5.5.7 挾沙能力的經驗公式 153
5.6 含沙量的沿程變化規律 156
5.6.1 卡拉烏舍夫公式 157
5.6.2 筆者的公式 158
參考文獻 161
展開全部
經典泥沙運動理論 節選
第1章河流泥沙的一般概念 1.1泥沙的一般特征 河流中的泥沙，在運動過程中，特別是在起動和沉降過程中，彼此不斷沖撞和摩擦，因而它們一般都具有比較光滑的形狀。然而由于構成泥沙的礦物質不同，其原始形態也不一樣，磨光后的泥沙顆粒也具有不同的形態。在進入河流前是平板狀的沙粒，在運動過程中除了磨去棱角外，仍然保持平板形狀，只不過更薄一些。原來為塊狀體的泥沙顆粒在磨光后，將接近于球體和橢圓體。一般來說，顆粒越大，運動過程中磨損越強，因而表面越光滑，其形狀越接近球體；顆粒越小，棱角越多，與球體相差越遠。用顯微鏡觀察細顆粒泥沙時可以看到，細顆粒泥沙的形狀很不規則，多棱多角。為了簡化理論分析，通常把泥沙顆粒當作球體來處理，用同體積球體的直徑來表示顆粒的直徑。應當指出，一般較粗沙粒同橢圓體更接近一些。對這些較粗顆粒泥沙的觀察表明，其長寬高間存在著一定的統計上的關系。如果用a表示顆粒的長度，用b表示其寬度，用c表示其高度，用d表示其同體積球體的直徑，根據崗恰洛夫以及筆者(**作者)的觀察可以近似地認為 (1-1) 雖然這些數值是從較粗顆粒的測量數據中獲得的，但在應用中也可以近似地推廣到較細顆粒。因為對后者來說，即使采用另外的數值也不可能準確地表示其真實的形狀。 在實際工作中，通常采用篩分法來量度較粗顆粒的平均尺寸。如果泥沙顆粒通過了孔徑為K1的篩，而不能通過孔徑為K2的篩，則這些顆粒的平均尺寸b(或KK1.2平均粒徑d)應當等于。不可否認，這樣量得的平均尺寸間顆粒寬度與同體積球體直徑d間有一定的差別，然而許多測量數據表明，這個差別是不大的，從統計觀點來看，可以認為上述三個數值是相等的。 在河流中運行的泥沙和河床泥沙，一般都是不均勻的，有粗有細，通常用顆粒級配曲線來表示泥沙的組成(或稱機械組成)，此種曲線形式如圖1-1所示。如果泥沙中粗顆粒較多，則級配曲線將具有圖1-1中a的形式；如果細顆粒較多，則級配曲線將與圖1-1中b相似；如果各種粒徑泥沙的數量接近相等，則級配曲線與c相似；如果泥沙粒徑比較均勻，則級配曲線將呈d的形式。 在討論不均勻泥沙時，為了使問題簡化，通常采用代表粒徑的方法，即認為某一粒徑可以代表全部泥沙組成，然而也有人采用d60(級配中大于60%的粒徑)，還有人采用d65，但一般多采用加權平均粒徑，即 (1-2) 式中：di——某級粒徑的算術平均值； Pi——含有此級粒徑泥沙的百分數(以質量計)。 采用這種平均粒徑在表示較粗顆粒泥沙時，仍能得到較為滿意的結果，然而在表示細顆粒泥沙時，往往不如采用中值粒徑d50更能反映泥沙的實際情況，目前在我國一般都用d50來表示不均勻泥沙的粒徑。應當指出，當級配曲線具有突變時，d50就不能較好地反映泥沙的平均特征。 泥沙在運動過程中的磨損，不僅使得沙粒具有較為光滑的形狀，而且也使得沙粒的質量不斷減少。如果假定沙粒在dx距離內的磨損量dw與沙粒的質量w和dx成正比，則可寫出 (1-3) 式中：α——比例系數，其值同沙粒的堅硬度有關；公式右部的負號——表示顆粒質量隨著x的增加而減少。將式(1-3)積分，則有 lnw=–ax+c(1-4)式中：c——積分常數，可由邊界條件確定。如果令w0表示起始點(即x=0點)的沙粒質量，式(1-4)可以改寫為 (1-5) 由于顆粒的質量與其粒徑的立方成正比，粒徑沿程的減小可由下式確定： (1-6) 式(1-5)或式(1-6)就是著名的斯滕伯格公式，于1875年首次見于文獻[1]中。這個公式同萊茵河等粗質河床的情況比較接近。然而應當指出，在天然河流中，泥沙粒徑的沿程減少不僅是磨損的結果，也是水力分選的結果。河流的上游(山區段)一般具有較大的比降，流速也較大，較細顆粒泥沙多被懸浮而下泄，因而河床中的泥沙較粗，由于比降沿程變緩，流速沿程變小，較粗顆粒沿程落淤，因而越到下游，顆粒越細。關于這種分選現象的存在，在洛赫京的著作中就有所提及[2]。需要說明，在一般河流中粒徑沿程的變化，不僅受磨損和分選的影響，而且也受支流泥沙粒徑的影響，忽視這點就不可能很好地解釋天然河道中的泥沙粒徑的變化規律。 隨著泥沙粒徑的變化，其物理化學性質及力學效應均有所改變。可以按照粒徑的大小，粗略地把泥沙分為13級，各級泥沙的習慣名稱見表1-1。 順便指出，雖然河流中泥沙的礦物組成不盡相同，但其容重則相差不大，在一般情況下，泥沙顆粒的容重為2.55～2.75t/m3，*常見的則為2.65t/m3左右。 表示泥沙顆粒的特征值，除了上述的幾何粗度外，尚有沉降速度和起動流速等數值。關于這些特征值的定量分析，將在后面的章節中進行，本章的下面幾節將闡述泥沙的分類及其物理概念。 例1-1已知某河床泥沙的機械組成如下： 試求其平均粒徑。 解由于沙樣的總重為6.0+8.0+7.5+5.5+3.0=30g，故可求得各級粒徑的百分數及累計百分數如下： 將表中數值代入公式(1-2)，求得平均粒徑為 1.2河流泥沙與流域侵蝕 在河流中運動著的泥沙，從其來源可以分為兩大類：一是直接由流域而來，二是從河床沖起。前者可以稱作流域質泥沙，后者可以稱作河床質泥沙。當然河床質泥沙一般來說，也是從流域來的，但它是河流長期堆積的產物。河床質泥沙運行數量的多寡，在很大程度上取決于河流動力的強弱。例如，流速較大時，將有較多數量的泥沙從河床沖起并為水流所挾帶。當流速較小時，從河床沖起的泥沙就要少一些。當流速小于一定數值后，河床泥沙將處于靜止狀態，當然這并不意味著從河床沖起的泥沙數量與河流中的流域質泥沙數量完全無關。只是在一般情況下，由于流域質泥沙比河床質泥沙細很多，水流挾運微小顆粒的能力很強，流域質泥沙的存在對河床質泥沙運移數量的影響才處于次要地位。但是，在某些情況下，這種影響可能很大，也可能具有決定性的作用。與上述情況相反，流域質泥沙則決定著沖積河流的水力因素和河床形態，當流域來沙較多時，河流為了能夠輸送這些泥沙而具有較陡的比降和較大的流速。 流域質泥沙是全流域土壤侵蝕的產物，它在河流中數量的多寡，主要取決于流域水土流失的程度。當然，在某些情況下，流速的強弱，對流域質泥沙也將有一定的影響。影響流域水土流失的因素很多，其中主要因素是氣象、土壤、地貌等條件以及人類活動情況，特別是農林種植和水土保持工作。上述三項主要自然因素對土壤侵蝕的影響是錯綜復雜的，某一種因素的影響程度將受制于另外兩種因素的組合情況，同時這些因素也互相影響。例如，氣象條件在很大程度上取決于當地的地貌條件，而氣象條件本身又在某種程度上影響土壤表面的抗沖強度。 這里需要特別指出，氣象條件對水土流失影響的多重性。例如，加速水土流失的降雨強度與氣象條件有關，阻止水土流失的植物覆蓋層也與氣象條件有關等。如果把上述影響水土流失的主要因素加以具體化，可以用降雨量(或者徑流模數)來表示氣象因素，用土壤的抗沖強度表示土質因素，用地面坡度表示地貌因素，用植物覆蓋程度表示氣象因素和人類活動對水土流失的影響。 目前對確定河流中流域質泥沙數量的研究還很不夠，結合我國河流具體情況的研究也很少①，在這方面值得著重指出的是洛帕京的研究成果[3]，這位學者認為可以寫出下面的關系式： (1-7) 式中：Scp——河流中流域質泥沙的多年平均含沙量； M——多年平均徑流模數； D——土壤的抗沖強度； P——植物覆蓋程度； K——流域地面坡度。 應當指出，流域的水量越大(換句話說，徑流模數越大)，土壤流失數量應當越多。雖然沙量隨著徑流模數的增加而增加，但水量也將相應增加，因而徑流對含沙量的影響是比較小的。在粗估流域質泥沙的含沙量時，可以不考慮這個影響，即把式(1-7)改寫如下： (1-8) 上述各因素對流域質泥沙的影響程度，還難以作定量分析，特別是在討論一個面積大的流域對流域質泥沙數量的影響時更為困難，因而洛帕京認為可以采用簡單的分級方法來考慮每種因素的數量差別。洛帕京把每種因素都分為四級，例如土壤的抗沖強度分為：①非常堅硬的土質(巖石質土壤)；②堅硬的土質(堅硬的沉積質土壤)；③松軟的土質(松軟的沉積質土壤)；④很松散的土質(易沖的沉積質和黃土等)。地面坡度分為：①非常平緩地帶(低洼平原)；②平緩地帶(稍有起伏的平原)；③陡崖地帶(高原及丘陵)；④很陡地帶(山區)。植物覆蓋情況也分為四類：原始森林地帶、森林草原地帶、草原地帶和耕地與半光地帶。 洛帕京分析了蘇聯、歐亞兩洲47條大中小河流的資料，并根據這些資料繪制了圖1-2的關系。這些河流中流域質泥沙多年平均含沙量的變化范圍為10～3750g/m3。當知道流域的土質情況、地貌情況和植物覆蓋情況時，就可以由圖1-2求得此河流的平均含沙量數值。 河流流域質平均含沙量的數值也可以用公式來計算，為此需要直接求解式(1-8)的關系。在建立這樣的關系式時，應當用數字指標來表示各種因素對水土流失的影響程度。為了使所獲得的關系式的應用范圍更廣一些，本書在洛帕京的分級基礎上做了適當的補充。各種因素的指標列于表1-2中，順便指出，洛帕京分類中的第1類、第2類、第3類和第4類分別相當于本書分類中的1、3、5和7。 如果在同一個流域范圍內土質、植被和地面坡度變化較大時，定量指標可用下述加權平均求得
書友推薦
- >
月亮與六便士
- >
名家帶你讀魯迅:故事新編
- >
新文學天穹兩巨星--魯迅與胡適/紅燭學術叢書(紅燭學術叢書)
- >
月亮虎
- >
二體千字文
- >
經典常談
- >
中國歷史的瞬間
- >
人文閱讀與收藏·良友文學叢書:一天的工作
本類暢銷
