泥沙基本特性及国内外研究现状.pptx

研究课题

对泥沙的基本特性的认识及国内外研究现状; 我国河流众多，流域面积大于100km2的有5万多条，流域面积在1000km2以上的河流有1500多条。全国水利资源丰富，正常年迁流量达27115亿m3

，水能蕴藏量为5.8亿千瓦。

在我国江河治理中，一个十分突出的问题就是泥沙问题，大江大河流域内水土流失严重，造成大量泥沙输入河道，加剧了江河整治的复杂性，并带来危害。根据80年代初期统计，全国水土流失面积为120余万平方公里，占全国国土面积960万平方公里的12.5%，其中七大江河(即黄河、长江、海滦河、淮河、辽河、松花江、珠江)水土流失面积占总流失面积的85.8%。黄河是世界上泥沙最多的大河，多年平均年输沙量达16亿吨之多。黄河中游的黄土高原丘陵沟壑区，平均每年侵蚀和沟蚀模数可达10000t/(km20°a)。长江宜昌站平均年输沙量为5.3亿吨，仅次于黄河而居我国河流输沙的第二位。

所以，如果能够解决掉河流的泥沙问题，我国的水资源将会得到极大地利用，这将使我国综合国力得到进一步提升。;河流泥沙研究包括泥沙运动力学、河床演变学及以此为基础的河流模拟，是水利、地学及生态环境等学科的重要基础之一。本文主要就河流泥沙的基本特性以及国内外的研究为主题，进行系列性的阐述。;目录;泥沙的定义：

泥沙通常指在流体运动中受到水流、风力、波浪、冰川及重力作用冲刷、搬移或沉积下来的固体颗粒。以上只是对泥沙的概括性定义。

我们水利工程专业研究的泥沙是河渠中随水流运动所挟带、冲刷和淤积的泥沙。;泥沙的来源：;按颗粒大小：此方法我国目前还没有一个统一的标准，可以参考我国水文界的分类表，如下：

按运动状态分类：按泥沙运动状态的不同，可将泥沙分为床沙、推移质及悬移质。

床沙是组成河床表面静止的泥沙，又称为河床质。推移质是沿河床滑动、滚动及跳动前进的泥沙。悬移质是指被水流挟带，远离床面，悬浮于水中，随水流向前运动的泥沙。三者之间可以进行转换：推移质的的运动具有间歇性，其静止时可以转化为床沙；推移质和悬移质之间没有明显的界限，两者之间也可以相互转换；悬移质和床沙可以通过推移质进行间接地转换。;二、泥沙的几何性质（泥沙颗粒的形状以及泥沙颗粒的粒径）; 泥沙的粒径是用颗粒的概化直径表示，主要分为等容粒径、算术平均粒径、几何平均粒径、筛孔粒径以及沉降粒径。

等容粒径：用体积与泥沙颗粒相等的球体的直径作为泥沙的粒径。

V=（6V/π）^(1/3)

算术平均粒径：把泥沙看成椭球体。泥沙颗粒的长中短轴分别为a、b

、c。

d=(a+b+c)/3

几何平均粒径：d=（abc）^(1/3)

以上三种是主要用于粗沙的形状。

筛孔粒径（筛径）：主要用于测定较细的泥沙颗粒。以泥沙颗粒刚能通过的筛孔边长作为泥沙的粒径。

沉降粒径（沉径）：采用水析法测定泥沙在静水中的沉降速度，再根据粒径与沉速的股有关系换算成对应的粒径。;泥沙颗粒级配曲线;三、泥沙的重力特性;3—2泥沙的干容重

沙洋颗粒之间的空隙存在空气和水，取一定体积未经扰动原样沙样，在100℃~105℃的烘箱内烘干后，其重量和原沙样体积之比，称为泥沙干容重γ’。干容重的大小实际上反映了泥沙颗粒间空隙的大小，若用单位体积原状沙洋中空隙所占体积百分数定义为泥沙的空隙率ε,则泥沙干容重γ’可表示

γ’=γs*（1-ε）;3-3影响干容重的影响因素

当河床发生冲於变化时，泥沙干容重是确定冲於泥沙重量和体积的一个重要物理量。

影响泥沙干容重大小的因素主要有泥沙颗粒的大小，埋藏深度，淤积历时，此外还与淤积环境和水文条件有关。

实测资料表明，受泥沙空隙率的影响，细颗粒泥沙的干容重变幅较大，初时淤积的干容重较小，随淤积深度的增加和历时的延长，最终趋于一个稳定值，稳定的淤积沙最小空隙率约等于0.4.粗颗粒泥沙相反，其空隙率小，压缩性小，干容重大而变幅较小。;3-4泥沙的水下休止角

在静水中的泥沙由于颗粒间摩擦力的作用，可以形成一定的倾斜面而不塌落，这个倾斜面的角度称为泥沙的水下休止角，其正切等于泥沙的水下摩擦系数?

即 （1-3）

泥沙的水下休止角与粒径、状、和表面光滑度、不均匀系数均有关系。;四、泥沙的浑水特性;含沙量;浑水容重

单位体积浑水重量称为浑水的容重，用γm表示。

它与含沙量的关系为：

γm=γ+(γs-γ)*Sv=γ+(1-γ/γs)/S

式中γ为清水容重，若取：

γs=2650kg/m3,则γm=γ+0.623S;浑水流变特性;当浑水含沙量较高、特别是含有较多细颗粒泥沙

（d0.01~0.02mm)时，成为宾汉流体。

其流变特性可表示为：

τ=τB+η

τB是宾汉极限切应力。当ττB时，浑水能承受一定的切力而不流动，呈刚体的特性，η为刚性系数。;河流泥沙的水力特性（沉速）

泥沙的水力特性是指