Chiều dài xáo trộn theo lý luận truyền động lượng Prandtl CHƯƠNG I: DÒNG CHẢY TRONG SÔNG 1: Các dạng chuyển động nội tại của dòng chảy trong sông ngòi:chảy rối ,chảy vòng ,xoáy.. Xói mòn
Trang 1Đề cương ôn tập thi môn “ Động lực học dòng sông”
Năm 2012
Phần Lý thuyết: đóng sách
Phần bài tập: mở sách
Phần lý thuyết
Chương 1:
1 Sự trao đổi động lượng và ứng suất tiếp rối theo lý luận truyền động lượng Prandtl
2 Chiều dài xáo trộn theo lý luận truyền động lượng Prandtl
CHƯƠNG I: DÒNG CHẢY TRONG SÔNG
1: Các dạng chuyển động nội tại của dòng chảy trong sông ngòi:chảy rối ,chảy vòng ,xoáy
Phân biệt chuyển động thông thường và chuyển động nội tại ?
2: Chảy rối :
- Khái niệm và đặc trưng cơ bản giải thích nguyên nhân chảy rối ?
- Phân bố ứng lực tiếp theo độ sâu trong dòng chảy ?
3: Chảy vòng :
- Những hiện tượng dòng chảy ở đoạn sông cong ?
- Nguyên nhân gây ra chảy vòng trong sông ?
- Công thức tính độ dốc mặt nước hướng ngang và lưu tốc hướng ngang ở đoạn sông cong ?
Chương 2, 3, 4:
3 Các cách phân loại dòng chảy trong sông thiên nhiên
4 Cơ chế xuất hiện dòng chảy vòng và thiết lập phương trình tính độ dốc hướng ngang do lực quán tính ly tâm gây ra
5 Cơ chế xuất hiện dòng chảy vòng và thiết lập phương trình tính độ dốc hướng ngang do lực quán tính Coriolis gây ra
Chương 5:
6 Nguồn gốc của bùn cát trong sông và các nhân tố ảnh hưởng
- nguồn gốc gồm các hát chất khoáng, đá, sỏi cát, cuội chúng đc hình thành do 1 phần phong hóa, bào mòn, xâm thực trên bề mặt lư vực, sau đó bị nước và gió cuốn trôi vào lòng sông, 1 phần xói lở do chính bản thân lòng sông như sạt lở bờ, xói mòn đáy
Trang 2- bùn cát chịu ảnh hưởng của cả các nhân tố khí hậu, khí tượng, các nhân tố mặt đệm lưu vực và hoạt động kinh tế của con người
7 Xói mòn lưu vực
Theo nguyên nhân:
-xói mòn tự nhiên:là quá trình xói mòn xảy ra dưới tác động của các lực tự nhiên
-xói mòn gia tốc là quá trình xói mòn xảy ra dưới tác động của hoạt động kt của con ng Theo quan điểm xói mòn đồng nghĩa vs thái hóa đất:
-xói mòn vật lý là quá trình làm mất đi 1 lượng đất dưới tđ của nước hay gió
-xói mòn độ phì là quá trinh làm mất chất dinh dưỡng trong đất
Căn cứ vào tác nhân gây xói mòng:
-xói mòn do nước đc phân biệt thành xói mòn dạng hạt, xói mòn dạng tuyến, xói mòn mương rãnh và xói mòn bờ
-xói mòn do gió: sự phá hủy, sự mài mòn, sự thổi mòn trên cao sự thổi mòn dưới chân và
sự thổi mòn thăng giáng
-xói mòn trọng lực xuất hiên do tác động kết hợp giữa trọng lực của đất đá trên sườn dốc
và dòng chảy tràn
-dòng bùn đá:là hậy quả của lũ quét đi qua các vùng đất đá bở rời và địa hình thuận lợi cho việc tập trung nước và chất rắn
8 Phân loại bùn cát trong sông
9 Các đặc trưng hình học của bùn cát
10 Các đặc trưng vật lý của bùn cát
CHƯƠNG II : BÙN CÁT SÔNG NGÒI
4: Các biểu thị bùn cát sông ngòi ? Các dạng chuyển động của bùn cát trong sông ?
5: Độ thô thủy lực của bùn cát là gì ? Công thức tính toán và ý nghĩa vật lý của đại lượng này ?
6: Phân tích ngoại lực tác dụng vào hạt cát nằm trên dòng sông ? 7: Định nghĩa ,ý nghĩa của tốc độ khởi động của bùn cát Xây dựng công thức tính tốc độ khởi động ?
8: Suất chuyển cát đáy là gì? Tính toán bùn cát đáy chuyển qua mặt cắt ngang sông như thế nào ?
9: Phân bố bùn cát lơ lửng
(file:///C:/DOCUME%7E1/WHATYO%7E1/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1 /01/clip_image002.gifs) theo độ sâu (theo lý thuyết khuyếch tán )? 10: Sức tải cát của dòng nước : định nghĩa , đơn vị đo và ý nghĩa trong nghiên cứu diễn biến dòng sông ?
Tính toán bùn cát lơ lửng chuyển qua mặt cắt ngang sông ?
Chương 6:
Trang 311 Phương thức chuyển động của bùn cát đáy
Chương 7, 8,9:
12 Phương trình vi phân khuếch tán rối
13 Trình bày một phương pháp tính bùn cát tổng cộng mà bận biết
Chương 10:
14 Những khái niệm cơ bản về diễn biến lòng sông
-là quá trình thay đổi theo thời gian của lòng sông và các cấu tạo của lòng sông dưới tác động của dòng nước, của các yếu tố khí hậu, các yếu tố kiến tạo và hoạt động kt của cng
15 Phân loại sông
Sông đồng bằng: Sông cong Sông thẳng và sông hỗn loạn, đoạn sông phân dòng
Sông miền núi:
16 Đặc điểm sông miền núi
-đặc điểm hình thành:chủ yếu do tác động xâm thực của dòng nước trên địa hình nguyên thủy Tác động xâm thực diễn ra không ngừng và biểu hiện: xâm thực cơ và hóa học
17 Đặc điểm sông đồng bằng
18 Sông cong
19 Sông hỗn loạn
20 Sông phân dòng
21 Ghềnh cạn
Chương 11:
22 Lưu lượng tạo lòng
Là 1 loại lưu lượng nào đó, có tác dụng rất lơn đến quá trình tạo lòng sông, tác dụng tạo lòng của nó trên cơ bản bằng tác dụng tạo lòng tổng hợp của quá trình lưu lượng nhiều năm
23 Các biểu thức quan hệ hình thái sông
CHƯƠNG III : QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH VÀ DIỄN BIẾN DÒNG SÔNG 11: Nguyên nhân cơ bản gây nên biến hình lòng sông ? Dựa trên nguyên lý này để giải thích hiện tượng bồi lắng hay sói lở ở một đoạn sông bất kỳ ?
12: Những đặc điểm ( quá trình hình thành ,hình thái, thủy văn- thủy lực )của sông miền núi , sông đồng bằng ?
Những đặc điểm diễn biến ở đoạn sông cong?
13: Lưu lượng tạo lòng : đinh nghĩa ,cách xác định ?
Trang 414: Các chỉ tiêu ổn định và quan hệ hình dạng sông: khái niệm và ý nghĩa?
15: Hệ phương trình cơ bản và phương pháp sai phân tính toán diễn biến lòng sông?
Chương 12:
24 Diễn biến bồi lắng ở thượng lưu đập
25 Diễn biến xói lở bờ kho nước
26 Diễn biến xói ở hạ lưu đập
27 Diễn biến lòng sông ở gần các cửa lấy nước
28 Diễn biến lòng sông ở gần các công trình giao thông trên sông
29 Diễn biến lòng sông ở gần các công trình đạp mỏ hàn
Chương 13-17:
30 Trình bày câc bước tính toán sử dụng mô hinh toán ảnh hưởng của đập đến hạ lưu
Phần bài tập
1 Chiều dài lớn nhất, trung bình và nhỏ nhất theo các trục trực giao lẫn nhau của một hạt cát tương ứng là 1,5; 1,3 và 0,9 mm Hãy xác định hệ số hình dạng của hạt
2 Tính độ thô thủy lực của cát hình cầu có đường kính 0,4 mm trong nước Nhiệt độ nước là 60oF và trọng lực riêng của cát là 2,65
Trang 53 Hóy sử dụng cụng thức Rubey để xỏc định cỏc độ thụ thủy lực của cỏc hạt bựn cỏt cú đường kớnh tương ứng là 0,4; 1,2 và 2,5 mm Nhiệt độ nước là 60oF và trọng lực riờng của bựn cỏt là 2,65 Hóy so sỏnh cỏc kết quả với cỏc kết quả trong hỡnh 1 với hệ số hỡnh dạng bằng 0,7
4 Cỏc điều kiện dũng chảy và bựn cỏt của một sụng như sau: lưu lượng Q = 15000 m3/s,
độ sõu trung bỡnh D = 6 ft, tốc độ trung bỡnh V = 2 ft/s, đường kớnh vật liệu đỏy thay đổi từ 1 đến 2 mm, độ dốc S = 0,0001 và nhiệt độ nước T = 40oF Dựa trờn tiờu chuẩn khởi động của Shields, hóy xỏc định xem vật liệu đỏy sẽ chuyển động hay khụng
5 Hóy xỏc định diện tớch mặt cắt ngang cần cú của một kờnh được xõy dựng trờn vật
liệu sỏi với lưu lượng thiết kế Q = 500 m3/s, hệ số nhỏm Manning n = 0,04 và độ dốc
S = 0,001 Hóy sử dụng phương phỏp tốc độ cho phộp của Fortier và Scobey.
6 Hóy sử dụng tiờu chuẩn khởi động của Yang để thiết kế một kờnh hỡnh chữ nhật ở Nam California trờn đất cỏt cú d50 = 1,5 mm Đỏy kờnh cần khụng bị xúi cú lưu lượng
thiết kế Q = 60 ft3/s, độ rộng W = 20 ft và độ dốc S = 0,0005
7 Cỏc cụng thức đề xuất bởi Darcy-Weishbach, Chezy và Manning là ba cụng thức được cỏc kỹ sư thủy lực thường sử dụng nhất để tớnh tốc độ trong lũng dẫn hở Hóy
xỏc định cỏc quan hệ giữa cỏc hệ số độ nhỏm f, C và n trong cỏc cụng thức này.
8. Cỏc số liệu sau đõy do Cục Khai hoang Mỹ đo đạc được từ một trạm sụng: lưu lượng
Độưthôưthủyưlựcư(cm/s)
Hìnhư1 Quanưhệưgiữaưđườngưkínhưsàngưvàưđộưthôưthủyưlựcưđốiưvớiưcácưhạtưthạchưanhưmònưtựư
nhiênư(UỷưbanưQuốcưtếưvềưTàiưnguyênưnước,ưPhânưbanưvềưBồiưlắngưcủaưMỹ,ư1957)
Trang 6nước Q = 7000 ft3/s, độ sâu trung bình D = 9,8 ft, độ dốc S = 0,00044, độ rộng
W = 200 ft, hệ số nhám Manning n = 0,04, kích thước hạt d50 = 0,46 mm và nhiệt độ nước T = 10oC Phân phối kích thước vật liệu đáy được cho trong bảng 1
Bảng 1
Kích thước (mm) Kích thước trung bình
nhân (mm) Phần trăm hiện có ()
0,002 - 0,0625
0,0625 - 0,125
0,125 - 0,250
0,250 - 0,500
0,500 - 1,00 1.00 - 2,00 2,00 - 4,00
0,011 0,0884 0,177 0,354 0,707 1,41 2,83
0,9 4,4 14,2 74,9 5,0 0,5 0,1 Hãy sử dụng các phương pháp của (a) Duboys, (b) Shields, (c) Meyer-Peter, (d) Meyer-Peter và Muller và (e) Rottner để tính suất vận chuyển bùn cát đáy và so sánh các kết quả
9 Nồng độ vật liệu đáy lơ lửng và các tham số bùn cát và thủy lực liên đới sau đây đã được đo từ sông Mississippi tại trạm Louis: đường kính hạt vật liệu đáy trung bình d50 = 0,25 mm, tốc độ dòng chảy trung bình V = 5,11 ft/s, độ dốc mặt nước S = 0,000062, nồng độ vật liệu đáy lơ lửng Cm = 147,8 phần triệu, nhiệt độ nước T = 5oC, độ sâu dòng chảy trung bình D = 34 ft, độ rộng sông W = 1672 ft Giả thiết rằng vật liệu đáy hoàn toàn đồng nhất về kích thước Hãy sử dụng phương pháp của Lane
và Kalinske, phương pháp của Einstein, phương pháp của Brooks và phương pháp của Chang, Simons và Richardson để tính nồng độ bùn cát lơ lửng So sánh các kết quả tính toán với kết quả đo đạc Giả thiết rằng có thể sử dụng các giá trị Ca = 0,0001
và a = 0,25 m (5 đ)
Ghi chú: - các số liệu có thể được thay đổi trong mỗi bài toán;
- Mang theo máy tính (caculator) để tính toán.