《海流动力学》实验指导书港口航道与海岸工程专业
《海流动力学》实验指导书 港口航道与海岸工程专业
实验一起动流速实验一、实验目的意义起动流速是泥沙运动的一个重要的物理指标，实际工程中经常应用，它是判定河道冲淤变化的一个重要的判据。但是，由于泥沙运动的复杂性，自前已有的公式都采取了一系列的假定。因此，泥沙起动的理论是泥沙运动学、河流动力学、河道演变学等学科重点研究的课题之一，也是港口航道、水利水电、资源环境、给排水、管道输送等专业重点研究的课题之一。实验主要的目的意义在于使同学们认识泥沙起动流速公式的几何意义和物理意义，掌握泥沙起动的判定、实验方法以及起动流速在生产中的应用并初步认识泥沙运动的基本概念，建立泥沙运动与水力参数的基本关系。二、实验的内容观察并判定泥沙起动的临界状态；测量横断面流速分布、垂线流速分布。三、仪器设备水槽、流速仪，水位测量系统以及模型沙等。四、实验方法、步骤第一步：在水槽底部铺3～5cm厚的均匀砂样，刮平整第二步：关好水槽下水阀门，打开水槽上水阀门，缓慢地向水槽中加水至5～10cm以上；第三步：起动造流设备并缓慢增加槽内流速，同时密切观察泥沙颗粒是否起动，直到观察到底部泥沙处于要动不动的临界状态或者有几颗已经动的微动状态：第四步：当观察到有颗粒微动时，记下此时水池读数以及流速仪读数（最小水深h>3cm)第五步：沿横断面测量水深并等分水深（最好选择水槽的中间点），分别测量垂线上0h，0.2h，0.4h，0.6h，0.8h，1h等各点的流速。第六步：改变槽内水深及流速，继续施测垂线上0h，0.2h，0.4h，0.6h，0.8h，1h
实验一 起动流速实验 一、 实验目的意义 起动流速是泥沙运动的一个重要的物理指标，实际工程中经常应用，它是判定河道 冲淤变化的一个重要的判据。但是，由于泥沙运动的复杂性，目前已有的公式都采取了 一系列的假定。因此，泥沙起动的理论是泥沙运动学、河流动力学、河道演变学等学科 重点研究的课题之一，也是港口航道、水利水电、资源环境、给排水、管道输送等专业 重点研究的课题之一。实验主要的目的意义在于使同学们认识泥沙起动流速公式的几何 意义和物理意义，掌握泥沙起动的判定、实验方法以及起动流速在生产中的应用并初步 认识泥沙运动的基本概念，建立泥沙运动与水力参数的基本关系。 二、 实验的内容 观察并判定泥沙起动的临界状态；测量横断面流速分布、垂线流速分布。 三、 仪器设备 水槽、流速仪，水位测量系统以及模型沙等。 四、 实验方法、步骤 第一步：在水槽底部铺 3～5cm 厚的均匀砂样，刮平整； 第二步：关好水槽下水阀门，打开水槽上水阀门， 缓慢地向水槽中加水至 5～10cm 以上； 第三步：起动造流设备并缓慢增加槽内流速，同时密切观察泥沙颗粒是否起动，直 到观察到底部泥沙处于要动不动的临界状态或者有几颗已经动的微动状态； 第四步：当观察到有颗粒微动时，记下此时水池读数以及流速仪读数（最小水深 h>3cm） 第五步：沿横断面测量水深并等分水深（最好选择水槽的中间点），分别测量垂线 上 0h，0.2h，0.4h，0.6h，0.8h，1h 等各点的流速。 第六步：改变槽内水深及流速，继续施测垂线上 0h，0.2h，0.4h，0.6h，0.8h，1h
等各点的流速和沿程水位直到设计的流量全部测完；实验数据整理和实验报告五、(1）计算垂线平均流速。(2）建立起动流速与水深、粒径的关系，用数学公式（指数式或对数式或其它数学式）描述所点绘的曲线；（3）用物理理论描述数学公式：(4）编写并提交实验报告
等各点的流速和沿程水位直到设计的流量全部测完； 五、 实验数据整理和实验报告 (1) 计算垂线平均流速。 (2) 建立起动流速与水深、粒径的关系，用数学公式（指数式或对数式或其它数学 式）描述所点绘的曲线； (3) 用物理理论描述数学公式； (4) 编写并提交实验报告
附件实验报告书实验综述：表1、起动流速试验垂线流速纪录实验名称断面号泥沙粒径测量者记录者mm流速水位年月日流速备注垂线号垂线水深相对水深平均流速I0h0.2h0.4h0.6h0.8hHn
附件 实验报告书 实验综述： 表 1 起动流速试验垂线流速纪录 实验名称 断面号 泥沙粒径 mm 测量者 记录者 流速 水位 年 月 日 垂线号 垂线水深 相对水深 流速 平均流速 备注 1 0h 0.2h 0.4h 0.6h 0.8h H n . . . . .
图1起动流速与水深关系图粒径测量者实验名称mm制图者年月日水淼1cmt+流速（m/s）++图2起动流速与泥沙粒径关系图实验名称水深测量者制图者cm年月日t+流速v（m/s）
图 1 起动流速与水深关系图 实验名称 粒径 mm 测量者 制图者 年 月 日 图 2 起动流速与泥沙粒径关系图 实验名称 水深 cm 测量者 制图者 年 月 日
实验二沙波运动实验一、 实验目的意义了解沙波的形成、发展、消亡的变化过程及其对水流结构、水流阻力的影响，同时认识到沙波是泥沙运动的一种形式，是水流切应力与泥沙摩擦阻力相互作用的一种结果。二、 实验的内容沙波的波高、波长、横断面流速分布、垂线流速分布。三、仪器设备水槽，流速仪，水位量测系统、模型沙。四、实验方法、步骤第一步：在水槽底部铺10～20cm厚的均匀砂样，刮平整；第二步：关好水槽下水阀门，打开水槽上水阀门，缓慢地向水槽中加水至5～10cm以上；第三步：起动造流泵观察到水槽底部床面上出现细小的沙波开始测量沙波的波高、波长、横断面流速分布、垂线流速分布以及沿程水位，同时记录下时间，观测不同流速下沙波的变化；第四步：改变流速、水深，继续测量沙波的波高、波长、横断面流速分布、垂线流速分布以及沿程水位等参数；第五步：改变泥沙粒经继续测量不同流速时沙波的波高、波长与横断面流速分布和垂线流速分布以及沿程水位等参数直到全部实验结束。五、资料整理和实验报告(1）计算垂线平均流速；（2）点绘不同流速的波高波长曲线：（3）建立波高、波长与流速、水深、粒径的关系，用数学公式描述所点绘的曲线；（4）用物理理论解释沙波形成机理；
实验二 沙波运动实验 一、 实验目的意义 了解沙波的形成、发展、消亡的变化过程及其对水流结构、水流阻力的影响，同时 认识到沙波是泥沙运动的一种形式，是水流切应力与泥沙摩擦阻力相互作用的一种结 果。 二、 实验的内容 沙波的波高、波长、横断面流速分布、垂线流速分布。 三 、 仪器设备 水槽，流速仪，水位量测系统、模型沙。 四 、 实验方法、步骤 第一步：在水槽底部铺 10～20cm 厚的均匀砂样，刮平整； 第二步：关好水槽下水阀门，打开水槽上水阀门， 缓慢地向水槽中加水至 5～10cm 以上； 第三步：起动造流泵观察到水槽底部床面上出现细小的沙波开始测量沙波的波高、 波长、横断面流速分布、垂线流速分布以及沿程水位，同时记录下时间，观测不同流速 下沙波的变化； 第四步：改变流速、水深，继续测量沙波的波高、波长、横断面流速分布、垂线流 速分布以及沿程水位等参数； 第五步：；改变泥沙粒经继续测量不同流速时沙波的波高、波长与横断面流速分布 和垂线流速分布以及沿程水位等参数直到全部实验结束。 五、 资料整理和实验报告 (1) 计算垂线平均流速； (2) 点绘不同流速的波高波长曲线； (3) 建立波高、波长与流速、水深、粒径的关系，用数学公式描述所点绘的曲线； (4) 用物理理论解释沙波形成机理；
(5）编写并提交实验报告。附件实验报告书实验综述：表1沙波试验垂线流速纪录粒径实验名称断面号mm测量者记录者流速水深年月日测点测点水深相对水深流速平均流速备注Oh0.2h0.4h0.6h0.8hHn"-..-+
(5) 编写并提交实验报告。 附件 实验报告书 实验综述： 表 1 沙波试验垂线流速纪录 实验名称 断面号 粒径 mm 测量者 记录者 流速 水深 年 月 日 测点 测点水深 相对水深 流速 平均流速 备注 0h 0.2h 0.4h 0.6h 0.8h H n . . . . .
表.2沙波实验波高、波长记录实验名称粒径测量者记录者mm流速水深年月日流量水深波高流速波长图1沙波波高与流速关系图警(mm)t+流速v（m/s）)+t图1沙波波长与流速关系图浓长）t+流速V（m/s）+t
表.2 沙波实验波高、波长记录 实验名称 粒径 mm 测量者 记录者 流速 水深 年 月 日 流量 水深 流速 波高 波长 图 1 沙波波高与流速关系图 图 1 沙波波长与流速关系图
实验三推移质输沙率实验一、 实验目的意义无论是航道整治还是水利水电工程，推移质对于河道变形起着主导作用。是河流动力学研究的主要对象之一，而研究河流动力学的最终目的就是要解决河道的泥沙输移问题，这是河流动力学研究的关键。通过实验使同学们认识并建立推移质输沙率与水流运动的关系，加强对泥沙输移与河道冲、淤变化的理解。二、实验的内容总输沙量、单位时间的输沙量（输沙率）、横断面流速分布、垂线流速分布。三、仪器设备水槽，流速仪，水位测量系统、烘干仪、称重设备。四、实验方法、步骤第一步：在水槽中铺10～20cm的均匀沙或已知粒经、级配、重率的砂样，刮平整；第二步：第二步：关好水槽下水阀门，打开水槽上水阀门，缓慢地向水槽中加水至510cm以上；第三步：调整流速使泥沙处于运动状态第四步：当观察到运动的泥沙进入集砂器时即记录起始时间，同时测量横断面流速分布、垂线流速分布：第五步：经过某一时段以后，将集砂器中的砂样取出置于玻璃器血中编好编号；第六步：改变流速、水深，继续测量横断面流速分布、垂线流速分布和某一时段内集砂器中的砂样重量直到试验结束：第七步：将编好编号的砂样放入烘箱中烘干后称重；五、资料整理和实验报告(1）计算单位时间的输沙量（即输沙率）；(2）点绘单位时间的输沙量与横断面流速、垂线平均流速、泥沙粒径：（3）用数学公式描述所点绘的曲线：
实验三 推移质输沙率实验 一、 实验目的意义 无论是航道整治还是水利水电工程，推移质对于河道变形起着主导作用。是河流动 力学研究的主要对象之一，而研究河流动力学的最终目的就是要解决河道的泥沙输移问 题，这是河流动力学研究的关键。通过实验使同学们认识并建立推移质输沙率与水流运 动的关系，加强对泥沙输移与河道冲、淤变化的理解。 二、 实验的内容 总输沙量、单位时间的输沙量(输沙率)、横断面流速分布、垂线流速分布。 三 、 仪器设备 水槽，流速仪，水位测量系统、烘干仪、称重设备。 四、 实验方法、步骤 第一步：在水槽中铺 10～20cm 的均匀沙或已知粒经、级配、重率的砂样，刮平整； 第二步：第二步：关好水槽下水阀门，打开水槽上水阀门， 缓慢地向水槽中加水 至 5～10cm 以上； 第三步：调整流速使泥沙处于运动状态； 第四步：当观察到运动的泥沙进入集砂器时即记录起始时间，同时测量横断面流速 分布、垂线流速分布； 第五步：经过某一时段以后，将集砂器中的砂样取出置于玻璃器皿中编好编号； 第六步：改变流速、水深，继续测量横断面流速分布、垂线流速分布和某一时段内 集砂器中的砂样重量直到试验结束； 第七步：将编好编号的砂样放入烘箱中烘干后称重； 五、 资料整理和实验报告 (1) 计算单位时间的输沙量（即输沙率）； (2) 点绘单位时间的输沙量与横断面流速、垂线平均流速、泥沙粒径； (3) 用数学公式描述所点绘的曲线；
（4）用物理理论描述数学公式：(5）编写并提交实验报告。六、注意事项（1）推移质输沙率的测量可以是连续的也可以是间断的，但必须记录采样开始的时间和结束的时间；（2）采样时段内的流速不宜变化太大，最好测量每一时段的开始、结束和中间三次流速；（3）实验中可以采用在进口段加沙和不加沙两种方法，这两种方法都要求测量试验段的横断面地形变化，其目的在于建立输沙率与河床变形以及输沙率与输沙平衡的概念；作为理论研究，进口段加的砂样必须和试验段的砂样一致，这一点与天然河道是不同的；
(4) 用物理理论描述数学公式； (5) 编写并提交实验报告。 六、 注意事项 （1）推移质输沙率的测量可以是连续的也可以是间断的，但必须记录采样开始的 时间和结束的时间； （2）采样时段内的流速不宜变化太大，最好测量每一时段的开始、结束和中间三 次流速； （3）实验中可以采用在进口段加沙和不加沙两种方法，这两种方法都要求测量试 验段的横断面地形变化，其目的在于建立输沙率与河床变形以及输沙率与输沙平衡的概 念；作为理论研究，进口段加的砂样必须和试验段的砂样一致，这一点与天然河道是不 同的；