NEW 河床演變-中文補(bǔ)充-含小結(jié) last 2014

1、今今 日日 課課 程程 回顧回顧河道水流與泥沙運(yùn)動河道水流與泥沙運(yùn)動 River Flow and Sediment Transport 河床演變河床演變 Fluvial Processes。 并延續(xù)到后面課程安排：并延續(xù)到后面課程安排： “工程泥沙與河流管理工程泥沙與河流管理”（本科選修本科選修） Fluvial Processes “河流演變學(xué)河流演變學(xué)”（研究生研究生）River DynamicsFlowSediment Fluvial ProcessesHydraulic radiusReynolds number (Re)，Re*，X, etc.Laminar flow, Turbu

2、lent flowOpen channel flowSteady flow, Unsteady flowUniform flow, Non-uniform flowBoundary layerViscous-sublayer Wall region, Intermediate region, Free-surface region (3D/2D/1D simulation)Flow structure Log-lawTurbulence:(Hydraulic smooth,Transitional， and Rough)Shear stressBed shear stressShear vel

3、ocityHydraulic resistanceDimentional Analysis - a powerful toolTwo-Phase (flow and sediment) Motion: X, Y, Z, W, etc. Gradation of sediment grainSettling / fall velocityIncipient motion / velocityIncipient tractive forceShields curve, parameter /numberBed load : traction / sliding, rolling, saltatio

4、nSuspended load: concentrationWash load, and Non-Newtons fluidSediment transport rateSediment concentration Equilibrium and Non-equilibrium sediment Diffusion and DispersionFluvial Processes Bed forms (flate and deform) Sand wave (Ripple, Dune)Evolution of channelRiver pattern： (meandering, braided)

5、Q9、懸移質(zhì)含沙量沿垂線的分布規(guī)律？、懸移質(zhì)含沙量沿垂線的分布規(guī)律？Q1、河流的基本組成？水流結(jié)構(gòu)？、河流的基本組成？水流結(jié)構(gòu)？Q2、河流的阻力由哪幾部分組成？、河流的阻力由哪幾部分組成？Q3、泥沙顆粒通常用什么曲線來表示？、泥沙顆粒通常用什么曲線來表示？Q4、泥沙顆粒沉降運(yùn)動分為幾種狀態(tài)？各是什么？、泥沙顆粒沉降運(yùn)動分為幾種狀態(tài)？各是什么？Q5、什么是床沙、推移質(zhì)、懸移質(zhì)？、什么是床沙、推移質(zhì)、懸移質(zhì)？Q6、維持泥沙懸浮的主要能量是什么？、維持泥沙懸浮的主要能量是什么？Q7、懸移質(zhì)又分為什么？、懸移質(zhì)又分為什么？Q8、什么是泥沙的起動？它有哪些形式？、什么是泥沙的起動？它有哪些形式？第一節(jié)第

6、一節(jié) 河流系統(tǒng)與河流的分類河流系統(tǒng)與河流的分類 河流是大自然環(huán)境中一個開放河流是大自然環(huán)境中一個開放的具有反饋調(diào)節(jié)機(jī)制的動態(tài)復(fù)雜系的具有反饋調(diào)節(jié)機(jī)制的動態(tài)復(fù)雜系統(tǒng)。統(tǒng)。 河流系統(tǒng)與周邊環(huán)境間相互影河流系統(tǒng)與周邊環(huán)境間相互影響、相互制約，一般具有五個方面響、相互制約，一般具有五個方面的特征：集合性，相關(guān)性，目的性，的特征：集合性，相關(guān)性，目的性，層次性，環(huán)境適應(yīng)性。層次性，環(huán)境適應(yīng)性。 1 1集合性集合性 通常河流系統(tǒng)都是由相互區(qū)別通常河流系統(tǒng)都是由相互區(qū)別同時又相互聯(lián)系的不同元素組成，同時又相互聯(lián)系的不同元素組成，它們統(tǒng)一、協(xié)調(diào)于此系統(tǒng)中。它們統(tǒng)一、協(xié)調(diào)于此系統(tǒng)中。 一、河流系統(tǒng)一、河流系統(tǒng)

7、河流系統(tǒng)與周邊環(huán)境河流系統(tǒng)與周邊環(huán)境河流系統(tǒng)的周邊環(huán)境有？河流系統(tǒng)的周邊環(huán)境有？ 2 2相關(guān)性相關(guān)性 河流系統(tǒng)中的各個元素之間都河流系統(tǒng)中的各個元素之間都存在著相互作用、相互制約的關(guān)系存在著相互作用、相互制約的關(guān)系。這種關(guān)聯(lián)性多表現(xiàn)為。這種關(guān)聯(lián)性多表現(xiàn)為“互為因果互為因果”，甚至有，甚至有“觸一發(fā)而動全局觸一發(fā)而動全局”的的作用作用 3 3目的性目的性 任一河流系統(tǒng)的行為都有其目任一河流系統(tǒng)的行為都有其目的性。即要維持河流自身活力，完的性。即要維持河流自身活力，完成在自然系統(tǒng)中應(yīng)有的作用。成在自然系統(tǒng)中應(yīng)有的作用。 4.4.層次性層次性 任一河流系統(tǒng)都有一定層次，任一河流系統(tǒng)都有一定層次，主系

8、統(tǒng)下有若干層子系統(tǒng)來完成整主系統(tǒng)下有若干層子系統(tǒng)來完成整系統(tǒng)的功能。系統(tǒng)的功能。 5 5環(huán)境適應(yīng)性環(huán)境適應(yīng)性 河流系統(tǒng)必須適應(yīng)所處的河流系統(tǒng)必須適應(yīng)所處的自然環(huán)境。當(dāng)環(huán)境條件發(fā)生改自然環(huán)境。當(dāng)環(huán)境條件發(fā)生改變時，它能通過自身的反饋調(diào)變時，它能通過自身的反饋調(diào)節(jié)作用與環(huán)境保持最佳適應(yīng)狀節(jié)作用與環(huán)境保持最佳適應(yīng)狀態(tài)或協(xié)調(diào)關(guān)系。態(tài)或協(xié)調(diào)關(guān)系。 馬蓮河流域示意圖馬蓮河流域示意圖二、河流的分類有哪些？按河床邊界和地理位置二、河流的分類有哪些？按河床邊界和地理位置 根據(jù)河床邊界條件的可動性，可以劃分為根據(jù)河床邊界條件的可動性，可以劃分為沖積性河沖積性河流流和和非沖積性非沖積性河流；根據(jù)河流所在的地理位置又

9、可將其河流；根據(jù)河流所在的地理位置又可將其分為分為山區(qū)河流山區(qū)河流和和平原河流平原河流兩大類型。兩大類型。 1 1山區(qū)河流的特性山區(qū)河流的特性? ? 山區(qū)河流河谷形態(tài)受地殼構(gòu)造運(yùn)動和水流侵蝕作用的雙重影響。山區(qū)河流河谷形態(tài)受地殼構(gòu)造運(yùn)動和水流侵蝕作用的雙重影響。陡峻的河谷地形使得山區(qū)河流的陡峻的河谷地形使得山區(qū)河流的暴雨徑流形成快、匯流時間短暴雨徑流形成快、匯流時間短。洪水猛漲猛落，洪水猛漲猛落，流量變幅極大流量變幅極大。推移質(zhì)多為。推移質(zhì)多為卵石及粗沙卵石及粗沙。山區(qū)河。山區(qū)河流多處于流多處于侵蝕下切狀態(tài)侵蝕下切狀態(tài)。河道縱剖面陡峻且常有。河道縱剖面陡峻且常有臺階形臺階形，而河道，而河道平面

10、擺動不大平面擺動不大。河谷斷面一般呈。河谷斷面一般呈“V”字型或字型或“U”字型，斷面比較字型，斷面比較窄深，中水河床與洪水河床之間沒有明顯的分界線，見下圖。窄深，中水河床與洪水河床之間沒有明顯的分界線，見下圖。 平原河流由于水流對泥沙的搬運(yùn)、堆積作用，形成平原河流由于水流對泥沙的搬運(yùn)、堆積作用，形成深厚的沖積層深厚的沖積層。沖積層可達(dá)數(shù)十或數(shù)百米厚，且自下向。沖積層可達(dá)數(shù)十或數(shù)百米厚，且自下向上有較明顯的分選特征：夾沙卵石上有較明顯的分選特征：夾沙卵石粗沙粗沙中沙中沙細(xì)沙。細(xì)沙。河流就在自身堆積的沉積層中流過，因此具有這種河床河流就在自身堆積的沉積層中流過，因此具有這種河床周界條件的河流通常

11、又被稱為沖積性河流。周界條件的河流通常又被稱為沖積性河流。 2. 2.平原河流的特性平原河流的特性? ? 平原河流的河谷發(fā)育完整，一般都具有平原河流的河谷發(fā)育完整，一般都具有河槽河槽及廣闊的及廣闊的河漫灘河漫灘，見下圖。，見下圖。 洪水期水流淹沒河漫灘，而中、枯水期水流則被限制在主河槽洪水期水流淹沒河漫灘，而中、枯水期水流則被限制在主河槽內(nèi)。河漫灘表層沉積物較為松軟且多為細(xì)沙、粘上或粘壤上。在中內(nèi)。河漫灘表層沉積物較為松軟且多為細(xì)沙、粘上或粘壤上。在中水位以下的河流主槽中，會形成一系列的泥沙堆積體。與河岸相接、水位以下的河流主槽中，會形成一系列的泥沙堆積體。與河岸相接、枯水時出露水面的沙灘稱枯

12、水時出露水面的沙灘稱邊灘邊灘（岸灘）。位于河槽中部、灘面低于（岸灘）。位于河槽中部、灘面低于中水位的沙灘稱為中水位的沙灘稱為江心灘江心灘，而洪水時才被淹沒的稱為，而洪水時才被淹沒的稱為江心洲江心洲（江心（江心島）。邊灘中向下游延伸插入江中的狹長部分稱為島）。邊灘中向下游延伸插入江中的狹長部分稱為沙嘴沙嘴。 順直順直（邊灘平移）型、（邊灘平移）型、彎曲彎曲（婉蜒）型、（婉蜒）型、分漢分漢（交替消長）（交替消長）型和型和散亂（游蕩）散亂（游蕩）型四種。這四種河型相應(yīng)的河流典型橫斷面也型四種。這四種河型相應(yīng)的河流典型橫斷面也可概括為：拋物線形（可概括為：拋物線形（a），不對稱三角形（），不對稱三角形

13、（b），馬鞍形（），馬鞍形（c），多汊形（，多汊形（d）四類，如圖）四類，如圖4-6 所示。所示。 * * 平原河流的四種河型有哪些？平原河流的四種河型有哪些？ 中水河槽順直，中水河槽順直，邊灘成犬牙交錯邊灘成犬牙交錯狀分布，并在洪狀分布，并在洪水期向下游平移水期向下游平移中水河槽具有彎中水河槽具有彎曲外形，深槽緊曲外形，深槽緊靠凹岸，邊灘依靠凹岸，邊灘依附凸岸，凹岸沖附凸岸，凹岸沖刷，凸岸淤漲刷，凸岸淤漲中水河槽分汊，中水河槽分汊，一般為雙汊，也一般為雙汊，也有多汊，各汊道有多汊，各汊道周期性交替消長周期性交替消長中水河槽河身寬中水河槽河身寬淺，沙灘密布，淺，沙灘密布，汊道縱橫，變化汊道縱橫

14、，變化十分迅速十分迅速 河床演變的具體原因千差萬別，但歸根結(jié)底都是由于河床演變的具體原因千差萬別，但歸根結(jié)底都是由于輸沙的輸沙的不平衡不平衡引起的。從工程角度考慮，沖積河流的演變形式按其特征引起的。從工程角度考慮，沖積河流的演變形式按其特征可作如下分類?？勺魅缦路诸?。 （1 1）按河床演變空間特征分為）按河床演變空間特征分為縱向變形縱向變形和和橫向變形橫向變形。 （2 2）按河床演變的時間特征可分為）按河床演變的時間特征可分為單向變形單向變形和和復(fù)歸性變形復(fù)歸性變形。 （3 3） 按河床演變影響的范圍考慮又分有按河床演變影響的范圍考慮又分有長河段變形長河段變形和和短河短河段變形段變形。二、河床

15、演變的規(guī)律性二、河床演變的規(guī)律性 1.1.河床演變的基本原理河床演變的基本原理 水流與河床之間以泥沙為媒介的相互作用水流與河床之間以泥沙為媒介的相互作用, ,使得河床形態(tài)在使得河床形態(tài)在天然狀態(tài)或人工干擾狀態(tài)下始終處于變化過程，即河床演變。河天然狀態(tài)或人工干擾狀態(tài)下始終處于變化過程，即河床演變。河流來沙與輸沙不平衡引起的河床變形，實質(zhì)上就是水流與河床這流來沙與輸沙不平衡引起的河床變形，實質(zhì)上就是水流與河床這一對矛盾的自動調(diào)整過程。這反映了河床演變的基本原理一對矛盾的自動調(diào)整過程。這反映了河床演變的基本原理河河床自動調(diào)整理論床自動調(diào)整理論。 第二節(jié)第二節(jié) 河床演變的基本規(guī)律及分析方法河床演變的基

16、本規(guī)律及分析方法 河床沖淤變化起始于輸沙平衡的破壞，而在河床沖淤變形的發(fā)展過程中，河床和水流側(cè)通過改變河寬、水深、比降、床沙組成等一系列調(diào)整，使本河段挾沙能力逐漸與上游來沙量相適應(yīng)，從而使河道向恢復(fù)輸沙平衡，變形趨于終止的方向發(fā)展。 一、河床變形的原因和種類一、河床變形的原因和種類?2 2河床演變的特點河床演變的特點 （1 1） 河流反應(yīng)的河流反應(yīng)的連鎖、輻射性連鎖、輻射性。 （2 2）河流反應(yīng)的）河流反應(yīng)的明確目的性明確目的性。 （3） 河流反應(yīng)的河流反應(yīng)的有限范圍性有限范圍性。 河床演變的特征主要反映在兩個方面：一是反映河床演變的特征主要反映在兩個方面：一是反映在河床形態(tài)的變化方面；二是反

17、映在河勢的變化方面在河床形態(tài)的變化方面；二是反映在河勢的變化方面。河床形態(tài)平面的變遷、橫河床形態(tài)平面的變遷、橫斷面形態(tài)的變化、河床組斷面形態(tài)的變化、河床組成及河道縱比降的調(diào)整等成及河道縱比降的調(diào)整等 河道主流線（又稱水流動河道主流線（又稱水流動力軸線）的位置、走向以力軸線）的位置、走向以及河灣、沙洲、心灘等分及河灣、沙洲、心灘等分布與變化的態(tài)勢布與變化的態(tài)勢 對于某一具體河段，主要影響因素通常有：、對于某一具體河段，主要影響因素通常有：、河段進(jìn)口（上邊界）水沙條件。、河段出口（下邊界）河段進(jìn)口（上邊界）水沙條件。、河段出口（下邊界）條件，下游水位流量關(guān)系。、河段（周界）條件。條件，下游水位流量

18、關(guān)系。、河段（周界）條件。四、河床演變的分析研究方法四、河床演變的分析研究方法 河床演變分析的目的和基礎(chǔ)。河床演變分析的目的和基礎(chǔ)。 在工程實踐中，通常采用方法有：、河道實測資料在工程實踐中，通常采用方法有：、河道實測資料的整理分析；的整理分析； 、利用河流動力學(xué)原理對河床變形進(jìn)行、利用河流動力學(xué)原理對河床變形進(jìn)行概化理論計算；、通過河工模型和數(shù)學(xué)模型試驗，對河概化理論計算；、通過河工模型和數(shù)學(xué)模型試驗，對河床演變進(jìn)行模擬、預(yù)測；、利用條件相似的河段進(jìn)行類床演變進(jìn)行模擬、預(yù)測；、利用條件相似的河段進(jìn)行類比分析。比分析。在對具體河段進(jìn)行河床演變分析時，實測資料的整理在對具體河段進(jìn)行河床演變分析時

19、，實測資料的整理與分析總是一項基本的，也是非常重要的工作。與分析總是一項基本的，也是非常重要的工作。 決定性因素，它綜決定性因素，它綜合反映了流域?qū)υ摵戏从沉肆饔驅(qū)υ摵佣蔚挠绊懞佣蔚挠绊?對河床變形的獨(dú)立影響對河床變形的獨(dú)立影響 對當(dāng)?shù)厮鳁l件產(chǎn)生顯著影響對當(dāng)?shù)厮鳁l件產(chǎn)生顯著影響 找出影響河道沖淤變化的主要因素及沖找出影響河道沖淤變化的主要因素及沖淤變化規(guī)律，預(yù)測今后發(fā)展的趨勢，為淤變化規(guī)律，預(yù)測今后發(fā)展的趨勢，為河流控制和治理提供依據(jù)河流控制和治理提供依據(jù) 河床演變的基本原理即河河床演變的基本原理即河床自動調(diào)整理論床自動調(diào)整理論 三、河床演變的主要影響因素？三、河床演變的主要影響因素？四、

20、河床演變的分析研究方法四、河床演變的分析研究方法1 1資料分析的準(zhǔn)備工作資料分析的準(zhǔn)備工作首先要對該河段現(xiàn)有資料進(jìn)行全面首先要對該河段現(xiàn)有資料進(jìn)行全面收集和熟悉收集和熟悉。同時，還必。同時，還必須進(jìn)行須進(jìn)行現(xiàn)場查勘現(xiàn)場查勘，帶著要解決問題深入實際調(diào)查研究帶著要解決問題深入實際調(diào)查研究 。2.2.資料分析資料分析抓住影響河床演變的來水來沙條件、河道比降、河床形態(tài)、抓住影響河床演變的來水來沙條件、河道比降、河床形態(tài)、河床組成以及人工干擾等主要因素，河床組成以及人工干擾等主要因素，從中找出主從關(guān)系和內(nèi)在聯(lián)從中找出主從關(guān)系和內(nèi)在聯(lián)系。系。 （1 1）平面變化分析。）平面變化分析。（2 2）縱向變化分析

21、及沖淤量估算。）縱向變化分析及沖淤量估算。 如果河段沿程有多處實測輸沙率（含沙量）資料或斷面實測資如果河段沿程有多處實測輸沙率（含沙量）資料或斷面實測資料時，分別采用輸沙量法和斷面法就能概化計算河段的沿程沖淤量。料時，分別采用輸沙量法和斷面法就能概化計算河段的沿程沖淤量。 1 1）輸沙量法是根據(jù)輸沙平衡原理，利用相鄰兩測站的輸沙率）輸沙量法是根據(jù)輸沙平衡原理，利用相鄰兩測站的輸沙率資料，計算同一時段內(nèi)進(jìn)出某河段的輸沙量差，以此作為該河段的資料，計算同一時段內(nèi)進(jìn)出某河段的輸沙量差，以此作為該河段的縱向泥沙沖淤量。計算公式為縱向泥沙沖淤量。計算公式為 2 2）斷面法是利用各斷面歷次（多以水文年或汛

22、期為）斷面法是利用各斷面歷次（多以水文年或汛期為問隔時間）實測資料，分析確定河道沿程沖淤量。具體問隔時間）實測資料，分析確定河道沿程沖淤量。具體做法是對于某一計算何段（分為若干代表斷面）：做法是對于某一計算何段（分為若干代表斷面）： a.a.每一斷面選擇某一較高的控制高程作為斷面沖每一斷面選擇某一較高的控制高程作為斷面沖淤計算的基準(zhǔn)面。淤計算的基準(zhǔn)面。 b b分別計算各斷面歷次實測控制基準(zhǔn)面以下的斷分別計算各斷面歷次實測控制基準(zhǔn)面以下的斷面面積。面面積。 c.c.計算各斷面相鄰兩測次的斷面面積差；計算各斷面相鄰兩測次的斷面面積差； d d概化計算該河段沖淤體積。概化計算該河段沖淤體積。 3）來

23、水來沙資料分析。一般要分析多年的流量、輸）來水來沙資料分析。一般要分析多年的流量、輸沙率資料，將年平均流量沙率資料，將年平均流量Q、含沙量、含沙量S、輸沙率、輸沙率G、年來、年來水量水量W、年來沙量、年來沙量WsWs、來沙組成、來沙組成d d5050等特征指標(biāo)整理統(tǒng)計等特征指標(biāo)整理統(tǒng)計出來。出來。 影響河道演變的主要因素影響河道演變的主要因素 4）地質(zhì)資料的分析。通常需要根據(jù)鉆探資料、查勘結(jié)果，制）地質(zhì)資料的分析。通常需要根據(jù)鉆探資料、查勘結(jié)果，制作河段的床沙級配曲線與地質(zhì)剖面圖。以了解河床的組成、抗沖作河段的床沙級配曲線與地質(zhì)剖面圖。以了解河床的組成、抗沖能力及其演變的歷史軌跡。能力及其演變

24、的歷史軌跡。 第三節(jié)第三節(jié) 沖積性平原河流的河床演變沖積性平原河流的河床演變 沖積性平原河流有四種河型，對應(yīng)也有四種不同的演沖積性平原河流有四種河型，對應(yīng)也有四種不同的演變規(guī)律。變規(guī)律。 一、順直型河段一、順直型河段 從幾何形態(tài)上看這類河段的中水河槽比較順直，兩側(cè)河岸從幾何形態(tài)上看這類河段的中水河槽比較順直，兩側(cè)河岸常依附有犬牙交錯的邊灘?？v向河床床面沿程深槽與淺灘相間。常依附有犬牙交錯的邊灘?？v向河床床面沿程深槽與淺灘相間。判斷順直型河段的主要標(biāo)志是所謂的曲折系數(shù)判斷順直型河段的主要標(biāo)志是所謂的曲折系數(shù)TS（河流曲折（河流曲折率）。它是一個河段深泓線長度與其進(jìn)出口間直線距離之比。率）。它是一

25、個河段深泓線長度與其進(jìn)出口間直線距離之比。順直河段的順直河段的TS多在多在1.15以下。以下。 這類河段演變的最主要特征是犬牙交錯的邊灘會逐漸順流這類河段演變的最主要特征是犬牙交錯的邊灘會逐漸順流向下移動，邊灘迎水坡不斷沖刷而背水面不斷淤積，從而使整向下移動，邊灘迎水坡不斷沖刷而背水面不斷淤積，從而使整個邊灘不斷向下游蠕動。個邊灘不斷向下游蠕動。 順直河段河槽中淺灘的阻水作用導(dǎo)致深槽和淺灘沖淤交替順直河段河槽中淺灘的阻水作用導(dǎo)致深槽和淺灘沖淤交替發(fā)生，即枯水刷灘，洪水刷槽。發(fā)生，即枯水刷灘，洪水刷槽。 一般而言，順直河段的河勢并不穩(wěn)定，主流位置經(jīng)常變化，一般而言，順直河段的河勢并不穩(wěn)定，主流位

26、置經(jīng)常變化，所以對航運(yùn)和灌溉引水不利。為穩(wěn)定河勢，通常需要采取適當(dāng)所以對航運(yùn)和灌溉引水不利。為穩(wěn)定河勢，通常需要采取適當(dāng)?shù)姆€(wěn)定邊灘治理措施。的穩(wěn)定邊灘治理措施。 二、彎曲（婉蜒）型河段二、彎曲（婉蜒）型河段 河道通常具有婉蜒曲折的平面外形，曲折系數(shù)河道通常具有婉蜒曲折的平面外形，曲折系數(shù)TS一般大于一般大于1.15。 1幾何形態(tài)幾何形態(tài) 就平面形態(tài)而言，它是由一系列正反相間的河彎和直線過渡段衣次銜就平面形態(tài)而言，它是由一系列正反相間的河彎和直線過渡段衣次銜接構(gòu)成，中水河槽左曲右彎，河床縱剖面沿程深槽（河彎段）與淺灘（過接構(gòu)成，中水河槽左曲右彎，河床縱剖面沿程深槽（河彎段）與淺灘（過渡段）相間，

27、波狀起伏的形態(tài)特征渡段）相間，波狀起伏的形態(tài)特征 。彎道段河床橫剖面呈不對稱三角形。彎道段河床橫剖面呈不對稱三角形。 2. 水、沙運(yùn)動特征水、沙運(yùn)動特征 彎道段水流受河彎的制約在離心慣性力的影響下，產(chǎn)生水面橫比降和彎道段水流受河彎的制約在離心慣性力的影響下，產(chǎn)生水面橫比降和彎道橫向環(huán)流運(yùn)動。受橫比斷面環(huán)流，在橫斷面上表現(xiàn)為上層水體指向凹彎道橫向環(huán)流運(yùn)動。受橫比斷面環(huán)流，在橫斷面上表現(xiàn)為上層水體指向凹岸、下層水體流向凸岸的橫向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，彎道段的水流動力軸線具有岸、下層水體流向凸岸的橫向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，彎道段的水流動力軸線具有“低低水傍岸，高水居中水傍岸，高水居中” ，俗稱，俗稱“低水走彎，高水走灘低水

28、走彎，高水走灘”的特點。與此相應(yīng)的特點。與此相應(yīng)，頂沖點的位置在彎頂附近也有，頂沖點的位置在彎頂附近也有“低水上提，高水下挫低水上提，高水下挫”的變化特點。的變化特點。 彎道橫向環(huán)流與縱向流動合成為螺旋流，它直接影響著彎道河段的泥彎道橫向環(huán)流與縱向流動合成為螺旋流，它直接影響著彎道河段的泥沙運(yùn)動，引起凹岸沖刷，凸岸淤積。沙運(yùn)動，引起凹岸沖刷，凸岸淤積。 擺幅河彎半徑河彎中心角 3. 3. 河床演變特征河床演變特征 橫向輸沙不平衡，是引起彎曲河段各種演變的根本原橫向輸沙不平衡，是引起彎曲河段各種演變的根本原因。主要表現(xiàn)在：因。主要表現(xiàn)在： （1 1）橫斷面凹岸的崩退和凸岸的淤長。）橫斷面凹岸的崩

29、退和凸岸的淤長。 （2 2）平面彎曲發(fā)展，河線婉蜒蠕動。）平面彎曲發(fā)展，河線婉蜒蠕動。 （3 3）裁彎取直，彎道消長。）裁彎取直，彎道消長。三、分汊型河段三、分汊型河段 分汊型河段一般出現(xiàn)在沿岸組成物質(zhì)不均勻的寬闊河谷中，分汊型河段一般出現(xiàn)在沿岸組成物質(zhì)不均勻的寬闊河谷中，多位于河流的中、下游，其上游往往有較穩(wěn)定的河道邊界或有多位于河流的中、下游，其上游往往有較穩(wěn)定的河道邊界或有節(jié)點控制，河道流量變幅和含沙量均不大。汊道通常有主汊與節(jié)點控制，河道流量變幅和含沙量均不大。汊道通常有主汊與支汊之分，分流比的大小主要取決于兩汊過水面積之比。分流支汊之分，分流比的大小主要取決于兩汊過水面積之比。分流區(qū)

30、的流態(tài)、環(huán)流作用影響分流分沙比。區(qū)的流態(tài)、環(huán)流作用影響分流分沙比。從長時期看有如下演變從長時期看有如下演變特點：特點： （1 1）洲攤的移動與分合。江心洲的洲頭不斷地刷坍后退，）洲攤的移動與分合。江心洲的洲頭不斷地刷坍后退，洲尾向下游延伸，使江心洲緩慢下移。洲尾向下游延伸，使江心洲緩慢下移。兩汊的沖此淤彼也會使兩汊的沖此淤彼也會使江心洲橫向擺動江心洲橫向擺動。 （2）汊道的興衰與交替。江心洲的移動以及分流處水流條件）汊道的興衰與交替。江心洲的移動以及分流處水流條件的改變，往往引起分水分沙狀態(tài)的變化。的改變，往往引起分水分沙狀態(tài)的變化。各汊的消長主要取決各汊的消長主要取決于汊道進(jìn)口的分水分沙情況

31、于汊道進(jìn)口的分水分沙情況。 四、游蕩型河段四、游蕩型河段 1.1.河段特性河段特性 游蕩型河道的河岸及游蕩型河道的河岸及河床抗沖性均較差。一般河床抗沖性均較差。一般河身比較順直，曲折系數(shù)河身比較順直，曲折系數(shù)TsTs略大于略大于1 1。河道的平面河道的平面形態(tài)通?？梢杂眯螒B(tài)通?？梢杂谩皩挕\寬、淺、散、亂、散、亂”四字概括。四字概括。 一些游蕩型河段由于河一些游蕩型河段由于河道中長期大量泥沙淤積，道中長期大量泥沙淤積，河床高出兩岸地面。如黃河床高出兩岸地面。如黃河下游的一些河下游的一些河段，臨河與背河地面高差一般為河段，臨河與背河地面高差一般為3m3m5m5m，形成懸河。游蕩型，形成懸河。游蕩

32、型河段縱剖面的顯著特征，是縱比降一般比彎曲型河段的陡峻。河段縱剖面的顯著特征，是縱比降一般比彎曲型河段的陡峻。這就導(dǎo)致汛期水流湍急，佛汝德數(shù)較高，相應(yīng)水流挾沙能力和這就導(dǎo)致汛期水流湍急，佛汝德數(shù)較高，相應(yīng)水流挾沙能力和水流沖擊力也較強(qiáng)。水流沖擊力也較強(qiáng)。 2演變規(guī)律演變規(guī)律 （1 1）縱剖面變化特征。在年內(nèi)具有灘槽沖淤交替的）縱剖面變化特征。在年內(nèi)具有灘槽沖淤交替的往復(fù)變形規(guī)律。往復(fù)變形規(guī)律。 （2 2）平面變化規(guī)律。主流擺動不定、河勢變化劇烈）平面變化規(guī)律。主流擺動不定、河勢變化劇烈。 （3 3）藕節(jié)狀河形的影響。游蕩性河道寬窄相間的河）藕節(jié)狀河形的影響。游蕩性河道寬窄相間的河型，使窄段水流

33、有調(diào)理、控制下游寬河段河勢的作用。型，使窄段水流有調(diào)理、控制下游寬河段河勢的作用。 總之，游蕩型河段易沖易淤，善變善徙，河道演變異總之，游蕩型河段易沖易淤，善變善徙，河道演變異常劇烈、復(fù)雜，使得河床變形的控制和預(yù)測十分困難。這常劇烈、復(fù)雜，使得河床變形的控制和預(yù)測十分困難。這是治理游蕩型河段的癥結(jié)所在。是治理游蕩型河段的癥結(jié)所在。 第四節(jié)第四節(jié) 淺灘演變淺灘演變 沿河流的縱剖面，河床總是高低起伏不平，高差可以沿河流的縱剖面，河床總是高低起伏不平，高差可以達(dá)數(shù)米至數(shù)十米，河床凸起之處稱為淺灘，凹低之處稱為達(dá)數(shù)米至數(shù)十米，河床凸起之處稱為淺灘，凹低之處稱為深槽。淺灘處水深小，一條河流的最小通航水深

34、，就是由深槽。淺灘處水深小，一條河流的最小通航水深，就是由淺灘水深控制的。在平原河流中，其平面尺度通常都能滿淺灘水深控制的。在平原河流中，其平面尺度通常都能滿足航行要求，限制航行的關(guān)鍵是水深，因而航道整治的主足航行要求，限制航行的關(guān)鍵是水深，因而航道整治的主要目的就是增加礙航淺灘的水深。要目的就是增加礙航淺灘的水深。 從通航觀點來看，雖然沿河流的縱剖面有一系列的凸從通航觀點來看，雖然沿河流的縱剖面有一系列的凸起之處，但一般是將水深不足，礙航的地段稱為淺灘，或起之處，但一般是將水深不足，礙航的地段稱為淺灘，或稱礙航淺灘。某一河段，如果航行的標(biāo)準(zhǔn)船舶吃水小，各稱礙航淺灘。某一河段，如果航行的標(biāo)準(zhǔn)船

35、舶吃水小，各處水深都能滿足航行要求，也就無所謂存在淺灘；如果設(shè)處水深都能滿足航行要求，也就無所謂存在淺灘；如果設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)提高，需航行較大的船舶，一些原來不礙航的淺灘計標(biāo)準(zhǔn)提高，需航行較大的船舶，一些原來不礙航的淺灘，可能由于水深達(dá)不到它的吃水要求，就會成為礙航淺灘，可能由于水深達(dá)不到它的吃水要求，就會成為礙航淺灘。 一、淺灘的成因？一、淺灘的成因？ 淺灘的形成是由于河段輸沙不平衡而產(chǎn)生的局部淤淺灘的形成是由于河段輸沙不平衡而產(chǎn)生的局部淤積。造成河段輸沙能力不足以輸送來沙的原因，概括起積。造成河段輸沙能力不足以輸送來沙的原因，概括起來有：流速的減小、環(huán)流的減弱或消失、洪枯水的流向來有：流速的減小、

36、環(huán)流的減弱或消失、洪枯水的流向不一致以及局部地區(qū)來沙量增大等。不一致以及局部地區(qū)來沙量增大等。 1.由于水流的挾沙力與流速的高次方成比，流速降低由于水流的挾沙力與流速的高次方成比，流速降低的地方，水流挾沙力必然急劇減少，從而產(chǎn)生泥沙淤積的地方，水流挾沙力必然急劇減少，從而產(chǎn)生泥沙淤積。因此，常常在以下地方出現(xiàn)淺灘：。因此，常常在以下地方出現(xiàn)淺灘： （1）比降突然減小的地方：如山區(qū)河流進(jìn)入平原處，）比降突然減小的地方：如山區(qū)河流進(jìn)入平原處，坡陡的支流匯入干流的支流河口處；坡陡的支流匯入干流的支流河口處； （2）單寬流量明顯減小的地方：如河床突然展寬處；）單寬流量明顯減小的地方：如河床突然展寬處；

37、 （3）局部壅水區(qū)：如河床收縮段上游的壅水區(qū)，汊道）局部壅水區(qū)：如河床收縮段上游的壅水區(qū)，汊道口門處的局部壅水區(qū)，干流對支流水位的頂托處，橋渡口門處的局部壅水區(qū)，干流對支流水位的頂托處，橋渡和攔河建筑物的壅水區(qū)等。和攔河建筑物的壅水區(qū)等。 2環(huán)流是泥沙橫向輸移的動力，也是沙質(zhì)河床形成各環(huán)流是泥沙橫向輸移的動力，也是沙質(zhì)河床形成各種類型淤積體的重要因素之一。在彎曲河流的兩個反向彎種類型淤積體的重要因素之一。在彎曲河流的兩個反向彎道的過渡段上，環(huán)流從一個方向轉(zhuǎn)向另一個相反的方向，道的過渡段上，環(huán)流從一個方向轉(zhuǎn)向另一個相反的方向，因而過渡段也是環(huán)流過渡之處，環(huán)流的強(qiáng)度在該處必然大因而過渡段也是環(huán)流過

38、渡之處，環(huán)流的強(qiáng)度在該處必然大大減弱和消失，使橫向泥沙運(yùn)動削弱或停止，從而造成局大減弱和消失，使橫向泥沙運(yùn)動削弱或停止，從而造成局部泥沙堆積，形成過渡段淺灘。部泥沙堆積，形成過渡段淺灘。 3洪枯水流向不一致也是形成淺灘的原因之一。洪、洪枯水流向不一致也是形成淺灘的原因之一。洪、枯水流向不一致，就意味著洪枯水期河床受沖刷的部位不枯水流向不一致，就意味著洪枯水期河床受沖刷的部位不同。河流由洪水降落至枯水時，即從洪水流向擺至枯水流同。河流由洪水降落至枯水時，即從洪水流向擺至枯水流向時，常常由于流量減少而使河槽沖刷能力降低，洪水時向時，常常由于流量減少而使河槽沖刷能力降低，洪水時淤下的泥沙，枯水時不能

39、全部沖刷掉而形成為淺灘。淤下的泥沙，枯水時不能全部沖刷掉而形成為淺灘。 4上游來沙突增，將造成本河段輸沙不及，形成泥沙上游來沙突增，將造成本河段輸沙不及，形成泥沙淤積體。淤積體。 二二 淺灘的構(gòu)成淺灘的構(gòu)成 沖積平原通航河道的淺灘，一般位于過渡段。過渡段沖積平原通航河道的淺灘，一般位于過渡段。過渡段淺灘的基本構(gòu)成見圖淺灘的基本構(gòu)成見圖5-28。與岸相連，洪水時淹沒而枯水。與岸相連，洪水時淹沒而枯水時出露的大型泥沙淤積體為邊灘；位于淺灘上游一岸和下時出露的大型泥沙淤積體為邊灘；位于淺灘上游一岸和下游另一岸的邊灘，稱為上邊灘和下邊灘。邊灘尾部或首部游另一岸的邊灘，稱為上邊灘和下邊灘。邊灘尾部或首部向沙埂延伸的部分稱為上沙嘴或下沙嘴，與上、下邊灘相向沙埂延伸的部分稱為上沙嘴或下沙嘴，與上、下邊灘相對而水深較大的深槽稱為上深槽和下深槽。如圖對而水深較大的深槽稱為上深槽和下深槽。如圖5-28a）所）所示，上、下深槽相互交錯時，上深槽下部的尖端稱為尖潭示，上、下深槽相互交錯時，上深槽下部的尖端稱為尖潭，下深