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1、实验一 泥沙颗粒分析试验一、实验目的与项目1、掌握实验室中运用筛分法与移液管体分析河床质、悬移质沙样的方法。2、掌握绘制泥沙颗粒级配曲线的方法，求出泥沙样品的，等特征值。二、筛分析法：适用于粒径大于毫米或：、毫米的泥沙颗粒分析。一试验设备1、粗筛：园孔，孔径为200、100、60、40、20、10、5、2毫米。2、细筛：方孔，孔径为、或、毫米。3、洗筛：孔径为毫米。4、其他：振筛机、烘箱、天平、毛刷、盛沙杯等。二操作步骤1、检查沙样：用玻璃棒在沙样中搅拌，如玻璃棒没有粘附沙粒。如此可以为已风干，否如此应作风干处理，如沙样过多，如此用四分法取出代表性沙样分析。2、将分取沙样，大约100-300克
2、左右放在天平上称出总重量，准确至克。3、根据沙样的最大粒径，准备好粗、细筛数只，并按孔径由大到小依次排列备用。4、将沙样倾入粗筛之最上一层，加盖后，放在振筛机上振筛15分钟。5、从最上一层开始，顺序将各级筛取下，在纸上用手扣打摇晃，直至无沙漏下为止，漏下之沙放在下一级筛内，卡在孔径中之沙。应计入本层筛之内。6、将留在各级筛上之沙，扫入编号杯内，分别称重。7、测记最大粒径：在最上一层筛内，找出最大一颗粒沙子，量其粒径为沙样最大粒径。三实验记录某某大学水利水电学院质筛分析记录计算表 表一 断面号： 取样时间 分析日期沙样种类： 总沙量= 克粒 径d(mm)杯号杯重克杯+沙克沙重克小于某粒径沙重A(
3、克)沙重百分数P(%)底盘分析： 核算：三、移液管法一试验设备1、移液管分析仪一套，本仪器只适用于粒径小于0.1mm与浓度为0.32%的泥沙颗粒分析。2、盛沙杯：容量为100ml的玻璃杯7个。3、沉降筒：容量为600ml的玻璃量筒一个。4、温度计：量度50一支。5、电动天平：感量万分之一克。6、悬移质水样：通过0.1mm洗筛冲洗。7、搅拌器：轮径5cm，孔径为3mm。8、其他：烘箱、枯燥器、氨水、秒表等。二操作步骤1、在沉降筒内参加反凝剂如浓度为25%的氨水2，或其他反凝剂后，再注入分析用水使液面恰到600ml刻度处。2、准备好分析所用移液管，秒表、分析记录表等，用温度计测读悬液温度，由沉降操
4、作时间表上查出沉降时间填入表内，为此确定各粒径的取样时间。3、用搅拌器将量筒内整个悬液上下搅拌约1分钟。往复各30次，使悬液均匀分布注意搅拌时勿使悬液溅出筒外。4、取出搅拌器，即将吸管垂直自量筒中央插入至20cm深处，立即吸取水样至吸管中容积恰好为20ml时为止，取出移液管将水样注入盛沙杯中，将杯号记入总浓度栏内。0.005mm沉降时间到达时，即按预先选定的沉距深度吸出水样，分别注入玻璃杯内，记下杯号，每次水样吸收均自新的水面算起。6、取样完毕，检查一次杯号是否记错，即将玻璃杯放入烘箱烘干称重。三实验记录表2 移液管法颗粒分析记录计算表 水温 沉 降时 间分、秒粒 径dmm吸收深度cm杯号杯沙
5、重克杯重克沙重克小于某粒径沙重百分数%总浓度20202020151510四、试验成果计算一颗粒级配计算A 筛分析法计算第一种情况，含沙粒径小于0.1毫米的颗粒占总沙重不足10%时，按如下有关公式计算：1粗筛分析后，2毫米筛下沙样没有分沙情况者：2粗筛分析后，2毫米筛下沙样有分沙情况者：小于2毫米各粒径级的计算公式为：大于2毫米各粒径级的计算公式为：以上三式中：小于某粒径沙重百分数%；A 小于某粒径沙重克；大于2毫米，小于某粒径沙重克；2毫米筛下的沙重克；2毫米筛下的沙重克；参加细筛分析的总沙重克，由于分沙，的一局部。C 百分数校正系数。二第二种情况：含沙粒径小于0.1毫米的颗粒，占总沙重超过1
6、0%时，按下式计算：式中大于洗筛孔径小于某粒径沙重克；洗筛下的沙重克；总沙重克。B 移液管法计算：移液管分析成果计算公式为：上两式中小于某粒径沙重百分数%；小于某粒径沙重克沙样总重克，包括筛分析局部的沙重；某粒径相应时间吸取的泥沙重克；吸取的水样容积厘米3；所有量筒容积通常为600厘米3。二泥沙颗粒级配曲线的绘制根据以上计算表的成果，以小于某粒径沙重百分数为纵坐标，以粒径大小为横坐标，在半对数纸上点绘该沙样的级配曲线。三根据级配曲线可求出、与。实验二 起动流速与沙波运动实验一、实验目的与项目1、掌握实验室中观测泥沙起动流速的方法，测量泥沙个别起动时的流速。2、观察泥沙个别起动、大量起动至沙波形
7、成和运动的整个物理过程。二、实验设备1、活动玻璃水槽一座，长10米，宽0.5米，其附属设备有60厘米矩形堰，固定测针1-4个，活动测针桁与测针、尾门、平水栅等。2、实验沙吨/米3，= 毫米。3、数字流速仪与旋桨等。三、实验步骤1、在水槽中部平整地铺设实验沙约厚5-7厘米作为实验观测段，在其上、下段铺设一定长度的卵石，使其与实验段的沙层齐平。3、逐渐而缓慢地打开进水闸门，同时逐渐而缓慢地打开尾门。调节到实验段的水流达到均匀流为止。为固定测针观测上、下水位，判断均匀流。4、观察泥沙起动。通过进水闸和尾门的缓慢开启，使泥沙既达到个别起动状态，又保持实验段为均匀流。5、读出流量堰测针读数。由测针零点换
8、算成堰顶水头，在矩形堰的水头流量关系曲线，查出相应流量。用活动测针观测测量段的水深h。用流量仪按三点法测垂线平均流速。6、缓慢调节进水闸，加大流量同时调节尾门。观察泥沙由个别起动至大量起动以与沙波的形成和运动的整个物理过程。四、实验记录泥沙个别起动时的观测记录五、实验成果1、计算断面平均流速厘米/秒2、用沙莫夫公式计算起动流速3、验证沙莫夫起动流速公式的系数K。表3 起动流速试验记录计算表流量、水深观察记录流速仪观察60厘米矩形堰测针读数时间秒堰顶水头t=Z+测针零点cm转速n相应流量Q公升/秒转/秒水深h厘米流速u厘米/秒思考题1、影响泥沙起动的主要因素有哪些？2、实验求得的系数与沙莫夫公式
9、中的系数有何差异？为什么？3、通过实验，你认为起动流速公式中的系数受哪些因素影响？实验三 悬移质含沙量沿垂线分布实验一、实验目的与项目1、进一步加深对悬移质含沙量分布的一般规律上稀下浓的认识。2、掌握实验室中观测悬移质含沙量沿垂线分布的方法。二、实验设备1、活动玻璃水槽一座长30米，宽0.5米，其附属设备有：电磁流量计、固定测针、活动测针、尾门、平水栅等。2、虹吸管取样器、比重瓶、天平、温度计。3、悬移质沙样吨/米3，= 。三、实验步骤1、打开金属闸门使浑水充分搅拌、水槽进口处含沙量分布均匀。2、通过进水闸门和尾门的缓慢开启、关闭、调节，使实验段保持均匀流状态，通过固定测针测量水深判断均匀流。
10、3、当满足均匀流后，在电磁流量计上读数，查曲线得出相应流量，由活动测针测得水深h，通过虹吸管取样器取出0，0.2h，0.4h，0.6h，0.8h，h六点的浑水，分别注入比重瓶。4、在尾门处取样注入比重瓶。5、测量槽内水温。6、通过置换称重的方法，算出相应沙量四、实验记录电磁流量计读数。相应流量公升/秒。表4 水位计记录表测 针1#2#3#4#5#6#7#零点读数测 次12345678910Z=10次平均水深H=Z+Z0五、实验成果1、计算出实验水槽的含沙量沿垂线分布。2、用Rouse公式计算含沙量沿垂线分布取a=4毫米虹吸管半径为河底含沙量，并与实验结果相比拟。表5 含沙量沿垂线分布记录与计算
11、表比重(瓶号)水深(厘米)相对水深测针读数(厘米)W1浑水+瓶(克)W2浑水+瓶(克)(克)水温K比重瓶含沙量(公斤/米3)3、计算垂线平均含沙量，并与尾门取样的含沙量相比拟。六、思考题1、通过实验，你对泥沙在水流中悬浮的物理实质有何认识？含沙量沿垂线分布为什么会上稀下浓？2、实验成果与Rouse公式计算结果有何差异？为什么？实验一 弯道环流实验一、目的：通过观察弯道上的水流情况，增加对弯道环流的感性认识。二、试验设备宽1.2m深0.6m，槽中心线曲率半径3.6m，中心角180的矩形弯道水槽，系线的铜片280片，沥青球1020个，纸屑或木屑，铅丝系线的横木架一个。系线的细钢筋两根，活动测针架与
12、测针各一件。三、试验内容试验时水深控制为160mm左右，其观察项目是：1. 底部流向1在弯道上下游的直线段各选一横断面和弯道内的70、90、110横断面的底部各放一排系线的铜片，以观察各断面底部流向的变化，并进展比拟。2沿弯道纵向中心底部放一排系线的铜片以观察底部流向的沿程变化。3放水后临时由凸岸底部沿水流方向依次衔接放一排系线的铜片，使其处于同一流线上，以观察底部流向的变化。4由上游投放沥青球，以观察底部运行轨迹。2. 外表流向1在弯道的横断面上，用铅丝系线恰好与水面接触。以观察各断面外表流向的变化。2把纸屑由弯道进口前撒放水中，观察外表流向的沿程变化。3. 流向沿水深的变化在细钢筋上系5线
13、，垂直插入水中观察不同水深处的流向变化。4. 用活动测针测度凹岸和凸岸的水位，算出横比降。四、要求：1. 写出实验报告。2. 对所观察到的弯道水沙运动现象进展描述。3. 作弯道环流运功示意图。实验二 丁坝实验一、目的：观察正挑丁坝、上挑丁坝和下挑丁坝附近水流流态与河床冲淤状况，掌握淹没与非淹没丁坝的水流特性，增加对丁坝的感性认识。二、试验设备活动玻璃水槽一座，长10米，宽0.5米，深0.5米，系线的铜片10片，纸屑或木屑，铅丝系线的横木架一个，系线的细钢筋两根。三、试验步骤1、在水槽中部平整地铺设实验沙约厚7-10厘米作为实验观测段，在其上、下段铺设一定长度的卵石，使其与实验段的沙层齐平。2、
14、在水槽试验观测段中部放置预制的丁坝，在丁坝上下游与丁坝正前方横断面的底部各放一排系线的铜片。3、逐渐而缓慢地打开进水闸门，同时逐渐而缓慢地打开尾门，调节到实验段的水流观测淹没和非淹没丁坝附近底部水流流态与河床冲淤状况。4、在丁坝上下游与丁坝正前方横断面上，用铅丝系线恰好与水面接触。以观察各断面外表流向的变化。同时把纸屑由水槽进口前撒放水中，观察外表流向的沿程变化。5、在细钢筋上系5线，垂直插入丁坝附近水中观察不同水深处的流向变化，区分不同丁坝螺旋流。6、根据不同的试验方案，重复试验2-3次。7、关闭水泵，试验仪器归位，清理试验场地。四、要求：1. 写出实验报告。2. 对所观察到的丁坝水流流态与河床冲淤状况进展描述。3. 绘制丁坝表层水流和底层水流流向示意图。坎后产生水平轴盘旋流，方向沿坎身指向河岸，引起近岸淤积坎后的旋流沿坎身指向河心，坎后冲河中淤。
