第十二章河流侵蝕和淤積的工程地質(zhì)研究

1、第十二章第十二章 河流的侵蝕和淤積河流的侵蝕和淤積 的工程地質(zhì)研究的工程地質(zhì)研究第一節(jié)第一節(jié) 概述概述第二節(jié)第二節(jié) 河流的動(dòng)力學(xué)特征河流的動(dòng)力學(xué)特征第三節(jié)第三節(jié) 巖土的臨界流速及河床的穩(wěn)定性巖土的臨界流速及河床的穩(wěn)定性第四節(jié)第四節(jié) 山區(qū)和平原河流侵淤作用的某些特征山區(qū)和平原河流侵淤作用的某些特征第五節(jié)第五節(jié) 與河流侵淤作用有關(guān)的工程地質(zhì)問題與河流侵淤作用有關(guān)的工程地質(zhì)問題第六節(jié)第六節(jié) 河流的開發(fā)與整治河流的開發(fā)與整治 第一節(jié)第一節(jié) 概述概述 河流的侵蝕和淤積是改變地表形態(tài)最重要河流的侵蝕和淤積是改變地表形態(tài)最重要的地質(zhì)作用之一。的地質(zhì)作用之一。 影響河流侵蝕和淤積的因素影響河流侵蝕和淤積的因素

2、 水流與河床的特征、流域內(nèi)的氣候特點(diǎn)、水流與河床的特征、流域內(nèi)的氣候特點(diǎn)、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、土壤及植被發(fā)育情地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、土壤及植被發(fā)育情況等等。況等等。 水流和河床的相互作用是引起河流發(fā)展和水流和河床的相互作用是引起河流發(fā)展和變化的根本因素。變化的根本因素。表征水流和河床特征的要素表征水流和河床特征的要素 （1 1）表征水流特征的要素有：水位、流量、流速、水流結(jié)構(gòu)）表征水流特征的要素有：水位、流量、流速、水流結(jié)構(gòu)和含沙量等。和含沙量等。 （2 2）表征河床特征的要素有：河床平面和斷面的幾何形態(tài)，）表征河床特征的要素有：河床平面和斷面的幾何形態(tài)，縱橫坡降，組成床底及床岸的物質(zhì)等?？v橫坡

3、降，組成床底及床岸的物質(zhì)等。階地階地洪水位洪水位河床河床河漫灘河漫灘平水位平水位谷坡谷坡 河流侵淤作用對(duì)人類生活和生產(chǎn)活動(dòng)的影響河流侵淤作用對(duì)人類生活和生產(chǎn)活動(dòng)的影響 有利方面：河流的侵淤作用，為人類塑造了良田沃土有利方面：河流的侵淤作用，為人類塑造了良田沃土和廣闊的建筑場(chǎng)地，提供豐富的水能資源，開辟航運(yùn)之便，和廣闊的建筑場(chǎng)地，提供豐富的水能資源，開辟航運(yùn)之便，且為現(xiàn)代化大型工程提供了豐富的天然建筑材料。且為現(xiàn)代化大型工程提供了豐富的天然建筑材料。 危害：威脅橋臺(tái)、橋墩等跨河建筑物的特定和安全，危害：威脅橋臺(tái)、橋墩等跨河建筑物的特定和安全，使邊岸坍塌，使航道和港口淤塞，使沿岸引水和取水工程使邊

4、岸坍塌，使航道和港口淤塞，使沿岸引水和取水工程失效等等。失效等等。 研究意義：研究意義： 從上述利弊可以看出，河流的侵淤對(duì)人類的影響，而人從上述利弊可以看出，河流的侵淤對(duì)人類的影響，而人類活動(dòng)引起河流侵淤規(guī)律的變化，因此，為合理開發(fā)和治類活動(dòng)引起河流侵淤規(guī)律的變化，因此，為合理開發(fā)和治理河流，做到興利除害，研究和掌握河流的侵淤規(guī)律是很理河流，做到興利除害，研究和掌握河流的侵淤規(guī)律是很必要的。必要的。 第二節(jié)第二節(jié) 河流的動(dòng)力學(xué)特征河流的動(dòng)力學(xué)特征 一、河流的紊流特征一、河流的紊流特征 二、橫向環(huán)流二、橫向環(huán)流 一、河流的紊流特征一、河流的紊流特征 1 1、河流運(yùn)動(dòng)時(shí)內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可分為：、

5、河流運(yùn)動(dòng)時(shí)內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可分為： （1 1）層流：水質(zhì)點(diǎn)做井然有序，互不混雜的運(yùn)動(dòng)）層流：水質(zhì)點(diǎn)做井然有序，互不混雜的運(yùn)動(dòng) （2 2）紊流：水質(zhì)點(diǎn)做不規(guī)則的相互混雜的運(yùn)動(dòng)。）紊流：水質(zhì)點(diǎn)做不規(guī)則的相互混雜的運(yùn)動(dòng)。 紊流的基本特征：在流量不變的情況下，流場(chǎng)中任一點(diǎn)的流紊流的基本特征：在流量不變的情況下，流場(chǎng)中任一點(diǎn)的流速和壓力隨著時(shí)間呈十分不規(guī)則的脈動(dòng)，即過水?dāng)嗝嫔夏骋稽c(diǎn)速和壓力隨著時(shí)間呈十分不規(guī)則的脈動(dòng)，即過水?dāng)嗝嫔夏骋稽c(diǎn)瞬時(shí)流速的大小和方向均隨時(shí)間呈不規(guī)則的變化，它是促使河瞬時(shí)流速的大小和方向均隨時(shí)間呈不規(guī)則的變化，它是促使河床土石侵蝕搬運(yùn)的根本因素。床土石侵蝕搬運(yùn)的根本因素。 河道水流

6、一般都呈紊流。河道水流一般都呈紊流。 2 2、時(shí)間平均流速、時(shí)間平均流速 時(shí)間平均流速：在某一足夠長(zhǎng)的時(shí)間間隔內(nèi)，任一點(diǎn)時(shí)間平均流速：在某一足夠長(zhǎng)的時(shí)間間隔內(nèi)，任一點(diǎn)瞬時(shí)流速的平均值。瞬時(shí)流速的平均值。 在河流過水?dāng)嗝嫔细鼽c(diǎn)的時(shí)間平均流速是不同的。在河流過水?dāng)嗝嫔细鼽c(diǎn)的時(shí)間平均流速是不同的。（如下圖）（如下圖） 在斷面中上部最大，在斷面下部及兩側(cè)最小，其余部在斷面中上部最大，在斷面下部及兩側(cè)最小，其余部分的流速介于兩者之間。分的流速介于兩者之間。 3 3、造成水流對(duì)河床泥沙的侵蝕和搬運(yùn)的原因、造成水流對(duì)河床泥沙的侵蝕和搬運(yùn)的原因 （1 1）河床表面低速流層的厚度極薄，僅對(duì)極細(xì)）河床表面低速流層

7、的厚度極薄，僅對(duì)極細(xì)的泥沙顆粒起一定的屏蔽作用，而卵礫乃至部分砂粒的泥沙顆粒起一定的屏蔽作用，而卵礫乃至部分砂粒的上部或大部已處于高速水流作用之中。的上部或大部已處于高速水流作用之中。 （2 2）河道水流呈紊流，而紊流具有脈動(dòng)特征，且易）河道水流呈紊流，而紊流具有脈動(dòng)特征，且易形成紊動(dòng)旋渦，這些紊動(dòng)旋渦既有上下、左右、前后形成紊動(dòng)旋渦，這些紊動(dòng)旋渦既有上下、左右、前后的運(yùn)動(dòng)，又有旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)達(dá)到一定流速時(shí)，即能掀的運(yùn)動(dòng)，又有旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)達(dá)到一定流速時(shí)，即能掀起河床的泥沙。水流脈動(dòng)速度越大，紊動(dòng)旋渦的尺度起河床的泥沙。水流脈動(dòng)速度越大，紊動(dòng)旋渦的尺度越大，而大尺度的旋渦能攜帶河床泥沙進(jìn)入主流區(qū)，

8、越大，而大尺度的旋渦能攜帶河床泥沙進(jìn)入主流區(qū)，并是泥沙懸浮的主要?jiǎng)恿?。并是泥沙懸浮的主要?jiǎng)恿Α?二、橫向環(huán)流二、橫向環(huán)流 1 1、主流：水體在重力作用下沿著河槽總方向運(yùn)動(dòng)者稱為主流。、主流：水體在重力作用下沿著河槽總方向運(yùn)動(dòng)者稱為主流。 其流線和速度向量基本平行，且大致平行于河槽的軸線。其流線和速度向量基本平行，且大致平行于河槽的軸線。（沿河槽縱向流動(dòng)的方向）（沿河槽縱向流動(dòng)的方向） 2 2、副流：在各種因素下，水流內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)產(chǎn)生有規(guī)律、大規(guī)模、副流：在各種因素下，水流內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)產(chǎn)生有規(guī)律、大規(guī)模的水體旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)稱為副流。的水體旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)稱為副流。 副流是引起泥沙橫向移動(dòng)的主要?jiǎng)恿?，是形成河槽形狀多?/p>

9、副流是引起泥沙橫向移動(dòng)的主要?jiǎng)恿?，是形成河槽形狀多樣化的重要原因。化的重要原因。根?jù)水流所圍繞的旋轉(zhuǎn)軸方向不同，可以分為縱軸、橫軸、斜根據(jù)水流所圍繞的旋轉(zhuǎn)軸方向不同，可以分為縱軸、橫軸、斜軸及豎軸副流四類。軸及豎軸副流四類。 3 3、橫向環(huán)流：縱軸副流的旋轉(zhuǎn)軸與河流總方向一致，這種副、橫向環(huán)流：縱軸副流的旋轉(zhuǎn)軸與河流總方向一致，這種副流又稱橫向環(huán)流。流又稱橫向環(huán)流。 造成橫向環(huán)流的原因很多，諸如地球自轉(zhuǎn)引起的科氏力，河造成橫向環(huán)流的原因很多，諸如地球自轉(zhuǎn)引起的科氏力，河道水位漲落，離心力作用等，其中彎道河流水流離心力作用是道水位漲落，離心力作用等，其中彎道河流水流離心力作用是最主要的原因。最主

10、要的原因。 橫向環(huán)流作用的結(jié)果橫向環(huán)流作用的結(jié)果 橫向環(huán)流的形成使得水流的流速在同一橫斷面上橫向環(huán)流的形成使得水流的流速在同一橫斷面上表現(xiàn)出具有一定規(guī)律的變化。在凹岸表流下沉轉(zhuǎn)為底表現(xiàn)出具有一定規(guī)律的變化。在凹岸表流下沉轉(zhuǎn)為底流的部位，由于重力作用，水流流速遞增，易將泥沙流的部位，由于重力作用，水流流速遞增，易將泥沙帶走，形成侵蝕深潭，同時(shí)使凹岸不斷向外側(cè)后退，帶走，形成侵蝕深潭，同時(shí)使凹岸不斷向外側(cè)后退，而在底流上升為表流部位，則要克服重力，水流流速而在底流上升為表流部位，則要克服重力，水流流速遞減，易于造成凸岸淤積，形成淺灘，同時(shí)使凸岸不遞減，易于造成凸岸淤積，形成淺灘，同時(shí)使凸岸不斷向河

11、床推進(jìn)。水流流速的上述變化規(guī)律是河流在同斷向河床推進(jìn)。水流流速的上述變化規(guī)律是河流在同一斷面上既有侵蝕又有淤積的一個(gè)極為重要的原因。一斷面上既有侵蝕又有淤積的一個(gè)極為重要的原因。 第三節(jié)第三節(jié) 巖土的臨界流速及河床的穩(wěn)定性巖土的臨界流速及河床的穩(wěn)定性 一、臨界流速一、臨界流速 二、河床的穩(wěn)定性二、河床的穩(wěn)定性 一、臨界流速一、臨界流速 從動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)看，水流作用于河床巖土上的推移力及上托力從動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)看，水流作用于河床巖土上的推移力及上托力大于巖土的強(qiáng)度時(shí)，將發(fā)生侵蝕和搬運(yùn)作用，否則，河床不大于巖土的強(qiáng)度時(shí)，將發(fā)生侵蝕和搬運(yùn)作用，否則，河床不會(huì)遭受侵蝕而形成淤積。會(huì)遭受侵蝕而形成淤積。 組成河床

12、的物質(zhì)抵抗水流作用的能力，與組成河床的巖土組成河床的物質(zhì)抵抗水流作用的能力，與組成河床的巖土類型、巖土物理力學(xué)性質(zhì)、土的顆粒組成、土顆粒大小和形類型、巖土物理力學(xué)性質(zhì)、土的顆粒組成、土顆粒大小和形狀等有關(guān)。狀等有關(guān)。 1 1、巖體、巖體 2 2、無(wú)粘結(jié)的卵、礫和砂粒、無(wú)粘結(jié)的卵、礫和砂粒1 1、巖體、巖體 假設(shè)凸出于河床中的巖體高度假設(shè)凸出于河床中的巖體高度為為h h，寬為，寬為b b，長(zhǎng)為，長(zhǎng)為l l，水流速度為，水流速度為U U，其流向與其流向與hlhl面垂直（如圖），則巖面垂直（如圖），則巖體所受水動(dòng)壓力體所受水動(dòng)壓力P P為為 （1 1） 在在P P作用下引起的可能滑動(dòng)面作用下引起的可

13、能滑動(dòng)面（blbl）上的剪應(yīng)力）上的剪應(yīng)力為為 （2） 若巖體抗剪斷強(qiáng)度若巖體抗剪斷強(qiáng)度S S為為 （3） 當(dāng)當(dāng)=S=S時(shí)的水流速度，稱為侵蝕臨界流速時(shí)的水流速度，稱為侵蝕臨界流速Ucr Ucr ，其值，其值可由式可由式(2)(2)和式和式(3)(3)求得，即求得，即 022lhUPw022bhUblPwtgCStgChbUwcr0122 2、無(wú)粘結(jié)的卵、礫和砂粒、無(wú)粘結(jié)的卵、礫和砂粒在水流作用下其起動(dòng)條件是不同的。假設(shè)直徑為在水流作用下其起動(dòng)條件是不同的。假設(shè)直徑為d d的球狀顆粒，的球狀顆粒，所受的水動(dòng)壓力所受的水動(dòng)壓力P P為為 （5 5）而顆粒滾動(dòng)摩阻力而顆粒滾動(dòng)摩阻力T T為為 （6

14、 6）當(dāng)當(dāng)P=TP=T時(shí)，則顆粒處于極限平衡狀態(tài)，此時(shí)的水流速度為推移臨時(shí)，則顆粒處于極限平衡狀態(tài)，此時(shí)的水流速度為推移臨界流速，其值可由式界流速，其值可由式(5)(5)與式與式(6)(6)求得，即求得，即 d400mmd400mm， 以以m/sm/s為單位為單位,d,d以以mmmm為單位時(shí)，根據(jù)實(shí)測(cè)可得為單位時(shí)，根據(jù)實(shí)測(cè)可得 02242dUPw36dfggmfTwdfdgUwcr1340crUdUcr2 . 0推移質(zhì)：當(dāng)水流流速大于臨界流速時(shí)，顆粒將沿河床滾動(dòng)或滑動(dòng)，推移質(zhì)：當(dāng)水流流速大于臨界流速時(shí)，顆粒將沿河床滾動(dòng)或滑動(dòng)，這時(shí)被搬運(yùn)的顆粒叫做推移質(zhì)；反之則顆粒停留于原地，即形成淤這時(shí)被搬運(yùn)

15、的顆粒叫做推移質(zhì)；反之則顆粒停留于原地，即形成淤積。積。懸移質(zhì)：當(dāng)水流速度較大時(shí)，可使沿河床移動(dòng)的顆粒離開河床，懸懸移質(zhì)：當(dāng)水流速度較大時(shí)，可使沿河床移動(dòng)的顆粒離開河床，懸浮于水流中，這時(shí)被搬運(yùn)的顆粒叫做懸移質(zhì)。浮于水流中，這時(shí)被搬運(yùn)的顆粒叫做懸移質(zhì)。根據(jù)研究，土顆粒的懸移與水流縱向流速的鉛直分量有關(guān)。河流中根據(jù)研究，土顆粒的懸移與水流縱向流速的鉛直分量有關(guān)。河流中紊流的平均流速紊流的平均流速U U與其鉛直分速與其鉛直分速w w大體上是成正比的。根據(jù)實(shí)驗(yàn)所得大體上是成正比的。根據(jù)實(shí)驗(yàn)所得 12201220 由此可知，直徑為由此可知，直徑為d d的顆粒的懸移臨界流速為其推移臨界流速的的顆粒的懸移

16、臨界流速為其推移臨界流速的12-2012-20倍。即倍。即 wU 2012crcrUU 理論與實(shí)踐都表明，水流流速的微小變化就會(huì)引起其沖刷能理論與實(shí)踐都表明，水流流速的微小變化就會(huì)引起其沖刷能力的顯著改變。由于紊流流速具脈動(dòng)特征，因而不同粒徑的土力的顯著改變。由于紊流流速具脈動(dòng)特征，因而不同粒徑的土粒在水流中的狀態(tài)與水流流速之間的關(guān)系可用下圖表示。粒在水流中的狀態(tài)與水流流速之間的關(guān)系可用下圖表示。二、河床的穩(wěn)定性二、河床的穩(wěn)定性 目前，還沒有理想的表征河床演變規(guī)律的理論公式。目前，還沒有理想的表征河床演變規(guī)律的理論公式。大多數(shù)研究者是根據(jù)實(shí)際觀測(cè)和試驗(yàn)所總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)公大多數(shù)研究者是根據(jù)實(shí)際觀測(cè)和

17、試驗(yàn)所總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)公式，分析水流要素與河床要素之間的經(jīng)驗(yàn)公式，從宏式，分析水流要素與河床要素之間的經(jīng)驗(yàn)公式，從宏觀上對(duì)河床的穩(wěn)定性作出概略的評(píng)價(jià)。觀上對(duì)河床的穩(wěn)定性作出概略的評(píng)價(jià)。1 1、縱向穩(wěn)定指標(biāo)、縱向穩(wěn)定指標(biāo) 2 2、橫向穩(wěn)定指標(biāo)、橫向穩(wěn)定指標(biāo) 1 1、縱向穩(wěn)定指標(biāo)、縱向穩(wěn)定指標(biāo)由于水流流速與河床縱坡降有關(guān)，一般常用河床泥沙的粒徑與河床由于水流流速與河床縱坡降有關(guān)，一般常用河床泥沙的粒徑與河床坡降之比來(lái)表示河床的縱向穩(wěn)定性，即坡降之比來(lái)表示河床的縱向穩(wěn)定性，即 式中：式中：K K1 1為河床穩(wěn)定性系數(shù)；為河床穩(wěn)定性系數(shù)；d d5050- -為無(wú)粘性土的平均粒徑（為無(wú)粘性土的平均粒徑（mmm

18、m）；）；J J為河床坡降（為河床坡降（mm/mmm/m） K K 越大，則河床越不易被侵蝕沖刷。越大，則河床越不易被侵蝕沖刷。實(shí)際資料表明，實(shí)際資料表明，當(dāng)當(dāng)K15-20K15-20時(shí)時(shí)，河床基本穩(wěn)定，僅在洪水期可以有一些泥沙移動(dòng)；，河床基本穩(wěn)定，僅在洪水期可以有一些泥沙移動(dòng)；當(dāng)當(dāng)K 5K 5時(shí)時(shí)，河床泥沙在平水期也有移動(dòng)；，河床泥沙在平水期也有移動(dòng)；當(dāng)當(dāng)K1K1時(shí)時(shí)，河床極不穩(wěn)定。，河床極不穩(wěn)定。 JdK5012 2、橫向穩(wěn)定指標(biāo)、橫向穩(wěn)定指標(biāo) 由于影響河床橫向變形的因素比較復(fù)雜，因此，大多數(shù)研究者由于影響河床橫向變形的因素比較復(fù)雜，因此，大多數(shù)研究者不從直接影響因素出發(fā)，而根據(jù)河床橫向變

19、形結(jié)果來(lái)分析其穩(wěn)定不從直接影響因素出發(fā)，而根據(jù)河床橫向變形結(jié)果來(lái)分析其穩(wěn)定性。性。例如：例如：阿爾杜寧阿爾杜寧公式為公式為式中：式中：K K2 2 為橫向穩(wěn)定指標(biāo)；為橫向穩(wěn)定指標(biāo)； Q Q為造床流量，是對(duì)河床形成作用最大的流量，實(shí)際應(yīng)用中常為造床流量，是對(duì)河床形成作用最大的流量，實(shí)際應(yīng)用中常以平灘流量表示；以平灘流量表示； B B為與造床流量相應(yīng)的河寬；為與造床流量相應(yīng)的河寬； J J為造床流量時(shí)水面坡降。為造床流量時(shí)水面坡降。K K2 2 值越大越不穩(wěn)定值越大越不穩(wěn)定。 5 . 02 . 02QBJK 第四節(jié)第四節(jié) 山區(qū)和平原河流侵淤作用的某些特征山區(qū)和平原河流侵淤作用的某些特征 一、山區(qū)河

20、流的侵淤特征一、山區(qū)河流的侵淤特征 二、平原河流的侵淤特征二、平原河流的侵淤特征1 1、山區(qū)河流的特征：、山區(qū)河流的特征： 河流的上游地區(qū)一般多位于山區(qū)，由于山區(qū)河流的上游地區(qū)一般多位于山區(qū)，由于山區(qū)坡面陡峻，徑流系數(shù)大，匯流時(shí)間短，加之河谷坡面陡峻，徑流系數(shù)大，匯流時(shí)間短，加之河谷斷面狹窄，對(duì)水流調(diào)蓄能力低，洪水暴漲暴落，斷面狹窄，對(duì)水流調(diào)蓄能力低，洪水暴漲暴落，河水的水位和徑流量變幅很大，洪枯水位差可達(dá)河水的水位和徑流量變幅很大，洪枯水位差可達(dá)數(shù)米或數(shù)十米不等。河床形態(tài)極不規(guī)則，故水流數(shù)米或數(shù)十米不等。河床形態(tài)極不規(guī)則，故水流的流態(tài)十分復(fù)雜，常有回流、旋渦、跌水、橫流的流態(tài)十分復(fù)雜，常有回

21、流、旋渦、跌水、橫流等流態(tài)出現(xiàn)，流象極為險(xiǎn)惡。等流態(tài)出現(xiàn)，流象極為險(xiǎn)惡。 一、山區(qū)河流的侵淤特征一、山區(qū)河流的侵淤特征 2、山區(qū)河流的侵淤特征：、山區(qū)河流的侵淤特征： 從總的來(lái)看，山區(qū)河流以侵蝕作用為主，僅在寬緩從總的來(lái)看，山區(qū)河流以侵蝕作用為主，僅在寬緩河段及彎曲河段發(fā)生局部淤積，山區(qū)河流流速大，河段及彎曲河段發(fā)生局部淤積，山區(qū)河流流速大，輸沙能力強(qiáng)，必然引起河床以深切為主，小于輸沙能力強(qiáng)，必然引起河床以深切為主，小于2mm的顆粒一般多呈懸移質(zhì)，大于的顆粒一般多呈懸移質(zhì)，大于2mm的顆粒多呈推移的顆粒多呈推移質(zhì)，堆積物顆粒粗大，有卵、礫及漂石淤積，山區(qū)質(zhì)，堆積物顆粒粗大，有卵、礫及漂石淤積，

22、山區(qū)河流的河床多為基巖、漂石、卵石等抗沖刷能力較河流的河床多為基巖、漂石、卵石等抗沖刷能力較強(qiáng)的物質(zhì)組成，河流的深切和側(cè)蝕作用均較緩慢。強(qiáng)的物質(zhì)組成，河流的深切和側(cè)蝕作用均較緩慢。因此，整個(gè)河床演變的速度較緩慢，河床的形態(tài)、因此，整個(gè)河床演變的速度較緩慢，河床的形態(tài)、主流和副流的位置比較固定，不會(huì)引起航道的大變主流和副流的位置比較固定，不會(huì)引起航道的大變化?；?此外，山區(qū)河流常因地震、山崩、滑坡及泥石流此外，山區(qū)河流常因地震、山崩、滑坡及泥石流等，能在短時(shí)間內(nèi)將大量物質(zhì)推入河中，堵塞河流，等，能在短時(shí)間內(nèi)將大量物質(zhì)推入河中，堵塞河流，有時(shí)形成堰塞湖，引起上下游水流狀態(tài)的改變，從有時(shí)形成堰塞湖

23、，引起上下游水流狀態(tài)的改變，從而導(dǎo)致河床的劇烈變化。而導(dǎo)致河床的劇烈變化。 1、平原河流特征：、平原河流特征： 河流的下游及河口地區(qū)一般多為平原。平原地區(qū)坡度河流的下游及河口地區(qū)一般多為平原。平原地區(qū)坡度平緩，徑流系數(shù)較小，匯流時(shí)間長(zhǎng)，洪水的上漲和回平緩，徑流系數(shù)較小，匯流時(shí)間長(zhǎng)，洪水的上漲和回落比較緩慢，一般流量較大，但流量和水位的變幅較落比較緩慢，一般流量較大，但流量和水位的變幅較小，具有穩(wěn)定的中長(zhǎng)期。小，具有穩(wěn)定的中長(zhǎng)期。 2、平原河流的侵淤特征、平原河流的侵淤特征 不僅洪水期強(qiáng)烈進(jìn)行侵淤作用，而且中長(zhǎng)期這種作用不僅洪水期強(qiáng)烈進(jìn)行侵淤作用，而且中長(zhǎng)期這種作用仍在繼續(xù)，因此平原河流的河床演

24、變能夠經(jīng)常進(jìn)行。仍在繼續(xù)，因此平原河流的河床演變能夠經(jīng)常進(jìn)行。從總的來(lái)看，這種河流以淤積作用為主，河床的橫剖從總的來(lái)看，這種河流以淤積作用為主，河床的橫剖面形態(tài)變化復(fù)雜，易引起主流線的不斷擺動(dòng)，而且這面形態(tài)變化復(fù)雜，易引起主流線的不斷擺動(dòng)，而且這種變化的速度比山區(qū)河流快得多，可能在較短時(shí)期內(nèi)種變化的速度比山區(qū)河流快得多，可能在較短時(shí)期內(nèi)發(fā)生，因此對(duì)人類生活和生產(chǎn)活動(dòng)帶來(lái)不良后果。發(fā)生，因此對(duì)人類生活和生產(chǎn)活動(dòng)帶來(lái)不良后果。 3、地上懸河、地上懸河 是平原河流的一種特殊類型，是指河床高于其兩是平原河流的一種特殊類型，是指河床高于其兩岸地面的河流。岸地面的河流。 形成條件：形成條件： （1）河水中

25、攜帶著大量的敏感土粒，其粒徑）河水中攜帶著大量的敏感土粒，其粒徑為為0.25-0.01mm； （2）河水中有相當(dāng)大部分為敏感水流，其時(shí)）河水中有相當(dāng)大部分為敏感水流，其時(shí)間平均流速小于間平均流速小于0.7m/s； （3）河流具有足夠廣闊可能被泛濫的面積。）河流具有足夠廣闊可能被泛濫的面積。 演變特點(diǎn)：演變特點(diǎn)： 河床不斷淤高，沙洲移動(dòng)迅速，河道外經(jīng)常改變，河床不斷淤高，沙洲移動(dòng)迅速，河道外經(jīng)常改變，沖淤變幅大，主槽擺動(dòng)幅度和速度都很大，甚至沖淤變幅大，主槽擺動(dòng)幅度和速度都很大，甚至發(fā)展成河流的改道。發(fā)展成河流的改道。 危害危害：對(duì)人類生活和生產(chǎn)活動(dòng)危害最大。：對(duì)人類生活和生產(chǎn)活動(dòng)危害最大。 第

26、五節(jié)第五節(jié) 與河流侵淤作用有關(guān)的工程地質(zhì)問題與河流侵淤作用有關(guān)的工程地質(zhì)問題 一、與河流淤積有關(guān)的工程地質(zhì)問題一、與河流淤積有關(guān)的工程地質(zhì)問題 二、與河流侵蝕有關(guān)的工程地質(zhì)問題二、與河流侵蝕有關(guān)的工程地質(zhì)問題一、與河流淤積有關(guān)的工程地質(zhì)問題一、與河流淤積有關(guān)的工程地質(zhì)問題 與河流淤積作用有關(guān)的工程地質(zhì)問題以水庫(kù)淤積與河流淤積作用有關(guān)的工程地質(zhì)問題以水庫(kù)淤積較為典型，其影響也較深遠(yuǎn)。在河流上筑壩抬高較為典型，其影響也較深遠(yuǎn)。在河流上筑壩抬高水位，庫(kù)區(qū)形成壅水，水流入庫(kù)過程中，水深和水位，庫(kù)區(qū)形成壅水，水流入庫(kù)過程中，水深和過水?dāng)嗝嫜亓鞒淘龃螅魉俳档?，?lái)自上游的泥過水?dāng)嗝嫜亓鞒淘龃螅魉俳档?，?lái)

27、自上游的泥沙在庫(kù)區(qū)大量落淤，直接影響水庫(kù)的效益和使用沙在庫(kù)區(qū)大量落淤，直接影響水庫(kù)的效益和使用壽命。壽命。 水庫(kù)淤積的形式：水庫(kù)淤積的形式： 壅水淤積壅水淤積 異重流淤積異重流淤積 1、壅水淤積、壅水淤積 雍水淤積：攜帶泥沙的河流進(jìn)入水庫(kù)雍水段后，泥砂雍水淤積：攜帶泥沙的河流進(jìn)入水庫(kù)雍水段后，泥砂擴(kuò)散到全斷面，隨著水流挾沙能力沿流程降低，泥砂沉擴(kuò)散到全斷面，隨著水流挾沙能力沿流程降低，泥砂沉積于庫(kù)底，并形成上游粗、下游細(xì)有規(guī)律分布的三角洲，積于庫(kù)底，并形成上游粗、下游細(xì)有規(guī)律分布的三角洲，這就是雍水淤積。這就是雍水淤積。 當(dāng)水庫(kù)庫(kù)容較大，泥沙顆粒較粗，庫(kù)區(qū)地形開闊，并當(dāng)水庫(kù)庫(kù)容較大，泥沙顆粒較

28、粗，庫(kù)區(qū)地形開闊，并經(jīng)常處于高水位運(yùn)行時(shí)，最易形成這種淤積。經(jīng)常處于高水位運(yùn)行時(shí)，最易形成這種淤積。水庫(kù)壅水淤積三角洲示意圖水庫(kù)壅水淤積三角洲示意圖異重流淤積異重流淤積多發(fā)生于多細(xì)粒泥沙河流中。當(dāng)水庫(kù)多發(fā)生于多細(xì)粒泥沙河流中。當(dāng)水庫(kù)水流含沙量高，并有足夠的流速時(shí)，渾水潛入水流含沙量高，并有足夠的流速時(shí)，渾水潛入清水下面，沿庫(kù)底向下游繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，并可一直清水下面，沿庫(kù)底向下游繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，并可一直運(yùn)行到壩前，在回流作用下使水庫(kù)變渾，細(xì)土運(yùn)行到壩前，在回流作用下使水庫(kù)變渾，細(xì)土粒緩緩落于庫(kù)底。如果及時(shí)開啟大壩排沙底空粒緩緩落于庫(kù)底。如果及時(shí)開啟大壩排沙底空閘門，異重流淤積物能隨水排出庫(kù)外。閘門，異重流淤

29、積物能隨水排出庫(kù)外。 在天然河流中的淤積作用，對(duì)航運(yùn)的影響在天然河流中的淤積作用，對(duì)航運(yùn)的影響最為嚴(yán)重，為使正常運(yùn)輸，不得不耗費(fèi)巨資進(jìn)最為嚴(yán)重，為使正常運(yùn)輸，不得不耗費(fèi)巨資進(jìn)行航道疏浚和港池的清淤。對(duì)于規(guī)劃的航運(yùn)碼行航道疏浚和港池的清淤。對(duì)于規(guī)劃的航運(yùn)碼頭的選擇，須在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查的基礎(chǔ)上，運(yùn)用河流頭的選擇，須在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查的基礎(chǔ)上，運(yùn)用河流侵淤規(guī)律，宜選擇在侵淤平衡或侵蝕作用微弱侵淤規(guī)律，宜選擇在侵淤平衡或侵蝕作用微弱的河段上建設(shè)碼頭港址，即最好選擇在曲率半的河段上建設(shè)碼頭港址，即最好選擇在曲率半徑較大的凹岸河段上。徑較大的凹岸河段上。 在天然河道上的橋渡工程，因修建墩臺(tái)使得原由過水?dāng)嗝嬖谔烊缓拥郎系?/p>

30、橋渡工程，因修建墩臺(tái)使得原由過水?dāng)嗝鏈p少，水位的流向和流態(tài)復(fù)雜，流速在跨河段普遍增大，減少，水位的流向和流態(tài)復(fù)雜，流速在跨河段普遍增大，因而必然產(chǎn)生對(duì)橋墩、橋臺(tái)底部地基的沖刷，這種沖刷主因而必然產(chǎn)生對(duì)橋墩、橋臺(tái)底部地基的沖刷，這種沖刷主要來(lái)自于紊動(dòng)旋渦的作用。這時(shí)即便侵淤平衡的河段上沖要來(lái)自于紊動(dòng)旋渦的作用。這時(shí)即便侵淤平衡的河段上沖刷作用也不可避免。刷作用也不可避免。 當(dāng)河床由松散沖積物組成，墩臺(tái)基礎(chǔ)砌置較淺，或未采當(dāng)河床由松散沖積物組成，墩臺(tái)基礎(chǔ)砌置較淺，或未采用特殊的人工基礎(chǔ)，在水流作用下墩臺(tái)基礎(chǔ)將失去穩(wěn)定性，用特殊的人工基礎(chǔ)，在水流作用下墩臺(tái)基礎(chǔ)將失去穩(wěn)定性，可能造成整座橋梁工程的傾斜破壞。因此，對(duì)墩臺(tái)基礎(chǔ)砌可能造成整座橋梁工程的傾斜破壞。因此，對(duì)墩臺(tái)基礎(chǔ)砌置地段沖刷作用的研究，是設(shè)計(jì)墩臺(tái)所必須的。其主要任置地段沖刷作用的研究，是設(shè)計(jì)墩臺(tái)所必須的。其主要任務(wù)是預(yù)測(cè)水流對(duì)地基的最大沖刷深度，為保證墩臺(tái)基礎(chǔ)的務(wù)是預(yù)測(cè)水流對(duì)地基的最大沖刷深度，為保證墩臺(tái)基礎(chǔ)的穩(wěn)定安全，應(yīng)砌置在最大沖刷深度以下。因此，水流最大穩(wěn)定安全，應(yīng)砌置在最大沖刷深度以下。因此，水流最大沖刷深度的確定，是關(guān)系到橋渡工程安全穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)合理沖刷深度的確定，是關(guān)系到橋渡工程安全穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)合理的重要課題。的重要課題。 在河流上修建水庫(kù)后，水庫(kù)下游河段的來(lái)水，來(lái)在河流上修建水庫(kù)后，水庫(kù)下游河段的來(lái)水，