chap5 河床演變

1、n河床演變的基本理論河床演變的基本理論n河型分類及不同河型的演變特征河型分類及不同河型的演變特征n河相關(guān)系、造床流量河相關(guān)系、造床流量n河道的穩(wěn)定性及穩(wěn)定性指標(biāo)河道的穩(wěn)定性及穩(wěn)定性指標(biāo)n河床演變的分析、研究方法河床演變的分析、研究方法本章知識(shí)要點(diǎn)：本章知識(shí)要點(diǎn)：河流動(dòng)力學(xué)河流動(dòng)力學(xué)泥沙運(yùn)動(dòng)力學(xué)泥沙運(yùn)動(dòng)力學(xué)河床演變學(xué)河床演變學(xué)計(jì)算、推理、實(shí)驗(yàn)計(jì)算、推理、實(shí)驗(yàn)歸納、描述、分析歸納、描述、分析定量、微觀定量、微觀定性、宏觀定性、宏觀l 河床演變學(xué)：研究在水流作用下河床的形態(tài)及其變化的科學(xué)。河床演變學(xué)：研究在水流作用下河床的形態(tài)及其變化的科學(xué)。l 河勢(shì)：是河道的平面態(tài)勢(shì)，包括主流線、水邊線及其所構(gòu)成的

2、河勢(shì)：是河道的平面態(tài)勢(shì)，包括主流線、水邊線及其所構(gòu)成的平面形態(tài)平面形態(tài)( (如汊道、彎道，邊灘、心灘、江心洲、河漫灘如汊道、彎道，邊灘、心灘、江心洲、河漫灘) )以及水以及水面現(xiàn)象等有關(guān)形態(tài)要素的總稱。面現(xiàn)象等有關(guān)形態(tài)要素的總稱。l 河床演變：指河床在自然條件下或受人工建筑物影響而發(fā)生的河床演變：指河床在自然條件下或受人工建筑物影響而發(fā)生的變化及其過程。變化及其過程。黃河的泛濫平原l 河床演變是水流、泥沙與河床相互作用的反映。河床演變是水流、泥沙與河床相互作用的反映。 一定的河床形態(tài)和組成必然有一定的與之相適應(yīng)的水一定的河床形態(tài)和組成必然有一定的與之相適應(yīng)的水流結(jié)構(gòu)和水流條件。流結(jié)構(gòu)和水流條件

3、。 一定的河床形態(tài)與河床組成，必然有一定的與之相適一定的河床形態(tài)與河床組成，必然有一定的與之相適應(yīng)的輸沙率應(yīng)的輸沙率。l 河床演變的研究意義河床演變的研究意義 取得較好的水質(zhì)，防止泥沙、漂浮物等對(duì)取水構(gòu)筑物取得較好的水質(zhì)，防止泥沙、漂浮物等對(duì)取水構(gòu)筑物及河道形成危害，避免因河道變遷造成取水脫流。及河道形成危害，避免因河道變遷造成取水脫流。u 河流的形成和分段河流匯集地面徑流和地下徑流的水道。l 河水流經(jīng)的谷地稱為河谷。l 河谷底部有水流的部分為河床。l 脈絡(luò)相通的大小河流所構(gòu)成的系統(tǒng)為水系（或河系）。支流干流 一般天然河流，按照河谷和河床的情況，沖淤程度，水情變化等特點(diǎn)，分為：河源上游中游下游

4、河口 河流開始具有表面水流的地方，可能為冰川、溪澗、沼澤等。 緊接河源，多處深山峽谷，坡陡流急，常有險(xiǎn)灘和瀑布，多為V形峽谷地區(qū)。 兩岸多為丘陵區(qū)，比降逐漸緩和，岸邊出現(xiàn)沙灘，沖淤變化不明顯。 多處于平原區(qū)，坡度緩，流速小，淤積作用明顯，多淺灘和河灣，河床寬闊，水量較大，河床橫斷面多為由河槽和河灘形成的復(fù)式斷面。 是河流注入海洋、湖泊的地方，水流和河床受上游水流和下游海洋、湖泊兩方面的影響。u 河流的基本特征河流長(zhǎng)度河流比降河流斷面河流特征橫斷面從河源到河口的距離。縱斷面l 河流橫斷面垂直于水流方向的斷面。水位：自由水面用某一水準(zhǔn)基面的高程（m）標(biāo)定。洪水位以下的河床河槽河灘主槽邊灘單式斷面復(fù)

5、式斷面 河槽是河流宣泄洪水和輸送泥沙的主要通道，植被不易生長(zhǎng)，洪水期有低沙運(yùn)動(dòng)。 河灘是河槽兩側(cè)洪水漫溢的灘地，也稱河漫灘。河灘上通常長(zhǎng)有植物，被洪水淹沒的次數(shù)較少，無低沙運(yùn)動(dòng)。 邊灘是河槽中較高的可移動(dòng)的泥沙堆。中泓線：l 河流縱斷面沿河流中泓線的斷面。河流中沿水流方向各斷面最大水深點(diǎn)的連線。1jjjjjHHHilli水面或河底比降。1,jjHH 分別為第 j 河段始端和終端的水面或河底 高程。jl第 j 河段長(zhǎng)度。 jH第 j 河段水面或河底落差。 l 河流比降中泓線上單位長(zhǎng)度內(nèi)水面或河底的落差。l 河流比降的特點(diǎn) 河流比降由于受各種因素的影響，變化較大；在恒定均勻流情況下,水面坡度恰好等

6、于河底坡度。 河底比降相對(duì)水面比降較穩(wěn)定，水面比降隨不同水位而有較大變化； 河流比降一般自河源向河口逐漸減小。13河床演變河床演變表現(xiàn)形式表現(xiàn)形式一、河床演變的一般形式一、河床演變的一般形式發(fā)展方向發(fā)展方向影響范圍影響范圍縱向變形（縱剖面）：如上游河床不斷下縱向變形（縱剖面）：如上游河床不斷下切、下游河床不斷抬高等切、下游河床不斷抬高等橫向變形（橫斷面，平面圖）：如河灣的橫向變形（橫斷面，平面圖）：如河灣的發(fā)展、汊道的興衰等發(fā)展、汊道的興衰等單向變形（較慢，如：長(zhǎng)江中下游多年年單向變形（較慢，如：長(zhǎng)江中下游多年年均淤積不到均淤積不到1cm，黃河下游多年一直抬高，黃河下游多年一直抬高年均年均10

7、cm。河口三角洲不斷向外海延伸等）。河口三角洲不斷向外海延伸等）局部變形局部變形 （例：彎道、汊道、淺灘）（例：彎道、汊道、淺灘）長(zhǎng)距離變形長(zhǎng)距離變形 （例：壩下游的沖刷）（例：壩下游的沖刷）復(fù)歸性變形（較快，如：淺灘在一年內(nèi)或復(fù)歸性變形（較快，如：淺灘在一年內(nèi)或多年內(nèi)的沖淤變化、河灣在若干年內(nèi)的發(fā)多年內(nèi)的沖淤變化、河灣在若干年內(nèi)的發(fā)展和消亡、汊道在若干年內(nèi)的興衰交替等）展和消亡、汊道在若干年內(nèi)的興衰交替等）14二、河床演變的基本原理二、河床演變的基本原理l 機(jī)理：機(jī)理：輸沙不平衡是產(chǎn)生河床演變的根本原因。輸沙不平衡是產(chǎn)生河床演變的根本原因。l 河床的自動(dòng)調(diào)整作用：河床的自動(dòng)調(diào)整作用：河道由于

8、輸沙不平衡引起河道由于輸沙不平衡引起的變形在一定條件下往往朝著使變形停止的方向發(fā)展。的變形在一定條件下往往朝著使變形停止的方向發(fā)展。mgRUKS3例：例：當(dāng)當(dāng)S SS S，即上游來沙量大于本河段輸沙能力，即上游來沙量大于本河段輸沙能力時(shí)，上游由于淤積的影響而產(chǎn)生壅水作用，水流與時(shí)，上游由于淤積的影響而產(chǎn)生壅水作用，水流與河床產(chǎn)生變化如圖：河床產(chǎn)生變化如圖：15JA S SU JA U SSS淤積趨于停止淤積趨于停止上游斷面上游斷面下游斷面下游斷面S上上 S下下S上上S下下A增大增大 淤積淤積J、U減小減小 H、A減小，則減小，則J增大，增大，D、減?。ù采匙兗?xì)）減?。ù采匙兗?xì)）S上上減小減小

9、S下下增大增大mgRUKS316l 影響河床演變的主要因素（影響河床演變的主要因素（4 4個(gè)）個(gè)）河段進(jìn)口的水沙條件，包括來水量及其變化過程；河段進(jìn)口的水沙條件，包括來水量及其變化過程；來沙量，來沙組成及其變化過程；來沙量，來沙組成及其變化過程；河段出口的水位流量關(guān)系，反映下游侵蝕基點(diǎn)的影響；河段出口的水位流量關(guān)系，反映下游侵蝕基點(diǎn)的影響；河段所在河谷的地質(zhì)地貌條件，包括河谷寬度，比降及河段所在河谷的地質(zhì)地貌條件，包括河谷寬度，比降及河漫灘組成等。河漫灘組成等。l a、b、c因素就是決定輸沙不平衡的基本因素；因素就是決定輸沙不平衡的基本因素； d決定河床的邊界條件、抗沖能力。決定河床的邊界條件

10、、抗沖能力。一、河型分類一、河型分類l 平原河流的分類平原河流的分類 Leopold Leopold的方法的方法彎曲、辮狀、順直三類彎曲、辮狀、順直三類 張瑞瑾的方法張瑞瑾的方法順直微彎、彎曲、分汊、散亂四類順直微彎、彎曲、分汊、散亂四類河段分類按地區(qū)劃分按河床演變劃分山區(qū)河流平原河流順直微彎河段蜿蜒型河段分汊型河段游蕩型河段峽谷性河段穩(wěn)定河段次穩(wěn)定河段變遷性河段寬淺性河段沖擊漫流性河段潮汐河流河流18各類河流特征表各類河流特征表彎曲型彎曲型順直微彎型河道平面圖順直微彎型河道平面圖游蕩型河道平面圖游蕩型河道平面圖彎曲型河道平面圖彎曲型河道平面圖分汊型河道平面圖分汊型河道平面圖山區(qū)辮狀山區(qū)辮狀2

11、7二、山區(qū)河流與平原河流的特征及演變比較二、山區(qū)河流與平原河流的特征及演變比較2931TaohuayuHekouzhenUpper reachLower reachMiddle reach32長(zhǎng)江源頭沱沱河長(zhǎng)江源頭沱沱河33長(zhǎng)江三峽長(zhǎng)江三峽34金沙江金沙江虎跳峽虎跳峽河谷河谷- -階地系統(tǒng)階地系統(tǒng)水流沖積作用形成沖積平原水流沖積作用形成沖積平原三、平原河流的河床演變?nèi)?、平原河流的河床演變四種河流，四種演變四種河流，四種演變l 順直順直( (微彎微彎) )型河道河床演變型河道河床演變 淺灘和深槽交替發(fā)生沖淤；淺灘和深槽交替發(fā)生沖淤； 邊灘和深槽同步順流下移；邊灘和深槽同步順流下移； 河床周期性展

12、寬和縮窄；河床周期性展寬和縮窄； 淺灘多，而且淺灘、深槽和主流線位置不穩(wěn)定。淺灘多，而且淺灘、深槽和主流線位置不穩(wěn)定。 河道的彎曲程度可以用河道彎曲系數(shù)來描述，其中彎曲系數(shù)可定義為河槽長(zhǎng)度和河谷長(zhǎng)度的比值，其大小決定于河灣的多少和形態(tài)特征，如果彎曲系數(shù)大于1.3，就是彎曲性河流。41l 游蕩型河道河床演變游蕩型河道河床演變 多年平均情況下，河床不斷淤積多年平均情況下，河床不斷淤積抬高，形成抬高，形成“地上河地上河”。 年內(nèi)的沖淤變化，一般是汛期主年內(nèi)的沖淤變化，一般是汛期主槽沖刷，灘地淤積，而非汛期則相槽沖刷，灘地淤積，而非汛期則相反。在一年內(nèi)總的沖淤幅度不大，反。在一年內(nèi)總的沖淤幅度不大，但

13、一次沖淤變化可達(dá)很大的數(shù)值。但一次沖淤變化可達(dá)很大的數(shù)值。 沙洲移動(dòng)迅速，河道外形經(jīng)常改沙洲移動(dòng)迅速，河道外形經(jīng)常改變，沖淤變化幅度極大。一次洪水變，沖淤變化幅度極大。一次洪水后，河床面目全非。后，河床面目全非。 主槽經(jīng)常擺動(dòng)，而且擺動(dòng)的速度主槽經(jīng)常擺動(dòng)，而且擺動(dòng)的速度和幅度都很大。和幅度都很大。長(zhǎng)江第一灣位于云南石鼓長(zhǎng)江第一灣位于云南石鼓 l 彎曲型（蜿蜒型）河道河床演變彎曲型（蜿蜒型）河道河床演變 蜿蜒型河段是平原河流中最常見的一種河型，如“九曲回腸”的長(zhǎng)江下荊江河段、渭河下游和漢江下游河段等，都是典型的蜿蜒型河段。下荊江蜿蜒型河段渭河下游蜿蜒型河段特點(diǎn)： 平面形態(tài):由一系列正反相間的彎道

14、和介乎其間的過渡段連接而成。河床縱剖面形態(tài)呈上下起伏狀態(tài)，深槽處水深最大，淺灘處水深最??； 河段變形：蜿蜒型河段的橫向變形，主要表現(xiàn)為凹岸沖刷崩退和凸岸淤積增長(zhǎng)?？v向變形在彎道段洪水期沖刷，枯水期淤積；過渡段則相反。但在一個(gè)水文年內(nèi)，沖淤變化基本平衡。 蜿蜒型河段在特殊條件下可能發(fā)生突變。主要有自然裁彎、撇彎和切灘三類情況。自然裁彎：由于某些原因使蜿蜒型河段同一岸兩個(gè)彎道的彎頂崩退而形成急劇河環(huán)和狹頸，當(dāng)狹頸發(fā)展到起止點(diǎn)相距很近、水位差較大時(shí)，如遇大水年, 水流漫灘，在比降陡、流速大的情況下，便可沖開狹頸而形成新河。撇彎：當(dāng)河彎發(fā)展成曲率半徑很小的急彎后，遇到較大的洪水，水流彎曲半徑遠(yuǎn)大于河彎

15、曲率半徑，這時(shí)在主流帶與凹岸急彎之間產(chǎn)生回流，造成原凹岸急彎部位淤積，這種現(xiàn)象稱之為撇彎。 切灘：在曲率半徑適中的河灣中，當(dāng)凸岸邊灘延展較寬且較低時(shí)，遇到較大的洪水年，水流彎曲半徑大于河岸的曲率半徑較多，這時(shí)凸岸邊灘被水流切割而形成串溝并分泄一部分流量，這種現(xiàn)象稱之為切灘。 47（一）彎道的形態(tài)特征（一）彎道的形態(tài)特征1 1、河彎的基本要素、河彎的基本要素凹岸、凸岸、彎曲半徑、彎頂、中心角、彎距、擺幅凹岸、凸岸、彎曲半徑、彎頂、中心角、彎距、擺幅482 2、河彎的類型、河彎的類型 單式河彎單式河彎 復(fù)式河彎復(fù)式河彎 自由河彎自由河彎 深切河彎深切河彎 強(qiáng)制河彎強(qiáng)制河彎49（二）彎道的水流特征（

16、二）彎道的水流特征1 1、水面橫比降和超高、水面橫比降和超高52gRUJz2 水面橫比降水面橫比降 凹岸水面超高值凹岸水面超高值dRRgUhRR212 若只考慮一維問題，則：若只考慮一維問題，則：02RBgUhm離心加速度與重力離心加速度與重力 加速度的比值加速度的比值 5374.774.975.175.175.375.375.375.375.575.575.575.675.6X (cm)Y (cm)-3.5-3-2.5-2-1.5-1-0.500.511.522.533.5-3-2.5-2-1.5-1-0.500.511.522.53R=3m H=20mFrame 001 01 Sep 20

17、07 123實(shí)測(cè)彎道水面等值線圖（實(shí)測(cè)彎道水面等值線圖（R=3mR=3m，20cm20cm） 54實(shí)測(cè)不同水深下彎道凹岸、中軸線、凸岸水面曲線實(shí)測(cè)不同水深下彎道凹岸、中軸線、凸岸水面曲線 552 2、彎道環(huán)流、彎道環(huán)流彎道環(huán)流形成機(jī)理分析示意圖彎道環(huán)流形成機(jī)理分析示意圖56實(shí)測(cè)彎道橫斷面流場(chǎng)圖（矩形斷面水槽）實(shí)測(cè)彎道橫斷面流場(chǎng)圖（矩形斷面水槽）57數(shù)學(xué)模型模擬彎道橫斷面流場(chǎng)（矩形斷面水槽）數(shù)學(xué)模型模擬彎道橫斷面流場(chǎng)（矩形斷面水槽）583 3、彎道水流動(dòng)力軸線、彎道水流動(dòng)力軸線主流線主流線“低水傍岸低水傍岸”“高水居中高水居中”頂沖點(diǎn)頂沖點(diǎn) “ “低水上提低水上提” “高水下挫高水下挫”594

18、4、彎道縱比降、彎道縱比降彎道上段，水面縱比降凸岸大于凹岸；彎道上段，水面縱比降凸岸大于凹岸；彎道下段，情況則相反。彎道下段，情況則相反。實(shí)測(cè)彎道縱比降沿程變化圖實(shí)測(cè)彎道縱比降沿程變化圖605 5、彎道縱向流速分布、彎道縱向流速分布實(shí)測(cè)彎道縱向流速分布沿程變化圖實(shí)測(cè)彎道縱向流速分布沿程變化圖616 6、彎道橫向流速分布、彎道橫向流速分布實(shí)測(cè)彎道橫向流速沿水深分布實(shí)測(cè)彎道橫向流速沿水深分布圖圖627 7、彎道的泥沙運(yùn)動(dòng)、彎道的泥沙運(yùn)動(dòng)實(shí)測(cè)彎道泥沙流速?zèng)_淤實(shí)驗(yàn)結(jié)實(shí)測(cè)彎道泥沙流速?zèng)_淤實(shí)驗(yàn)結(jié)果果（三）彎道的形成和演變（三）彎道的形成和演變641 1、凹岸崩退，凸岸淤長(zhǎng)、凹岸崩退，凸岸淤長(zhǎng)2 2、河岸的

19、發(fā)展和蠕動(dòng)、河岸的發(fā)展和蠕動(dòng)3 3、裁彎取直或撇彎切灘、裁彎取直或撇彎切灘彎道的演變彎道的演變65下荊江碾子灣自然裁彎下荊江碾子灣自然裁彎下荊江上車灣撇彎切灘下荊江上車灣撇彎切灘66l 汊道的演變汊道的演變（一）汊道的形態(tài)及類型（一）汊道的形態(tài)及類型1 1、汊道的形態(tài)要素、汊道的形態(tài)要素江心洲、汊道、主（支）汊、分流點(diǎn)（區(qū)）、江心洲、汊道、主（支）汊、分流點(diǎn)（區(qū)）、匯流點(diǎn)（區(qū)）、汊道長(zhǎng)度匯流點(diǎn)（區(qū)）、汊道長(zhǎng)度682 2、汊道的分類、汊道的分類順直分汊順直分汊彎曲分汊彎曲分汊弓形分汊弓形分汊復(fù)雜分汊復(fù)雜分汊693 3、汊道的成因、汊道的成因雛形心灘雛形心灘流速減小流速減小局部來沙量過局部來沙量過

20、多多a a、泥沙在河槽中落淤、泥沙在河槽中落淤心灘心灘江心洲江心洲b b、水流切割邊灘或沙嘴、水流切割邊灘或沙嘴704 4、汊道的水流泥沙運(yùn)動(dòng)、汊道的水流泥沙運(yùn)動(dòng)a a、分流區(qū)和匯流區(qū)的水流泥沙運(yùn)動(dòng)、分流區(qū)和匯流區(qū)的水流泥沙運(yùn)動(dòng)分流區(qū)水面線示意圖分流區(qū)水面線示意圖匯流區(qū)水流情況匯流區(qū)水流情況 河床斷面：橫斷面在分流區(qū)和匯流區(qū)均呈中間部位凸起的馬鞍形；在汊道段，則為江心洲所分隔的復(fù)式斷面。 縱剖面從宏觀看呈兩端低中間高的上凸形態(tài)，而幾個(gè)連續(xù)相間的單一段和分汊段，則呈起伏相間的形態(tài)，與蜿蜒型河段的過渡段和彎道段的縱剖面形態(tài)相似。73b b、分流比和分沙比、分流比和分沙比影響汊道演變的主要因素影響汊

21、道演變的主要因素分流比：分流比：KA=QA/Q0KA=QA/Q0分沙比：分沙比：K=GA/G0K=GA/G0Q0Q0、G0G0總流量、總輸沙率總流量、總輸沙率QAQA、GAGA某汊流量、某汊輸沙率某汊流量、某汊輸沙率74（二）汊道的演變（二）汊道的演變a a、洲灘的移動(dòng)和分合、洲灘的移動(dòng)和分合b b、河岸的崩坍和彎曲、河岸的崩坍和彎曲 c c、汊道的交替興衰、汊道的交替興衰 河床演變：共同性的演變規(guī)律表現(xiàn)為汊道外形的平面移動(dòng)，洲頭、洲尾的沖淤消長(zhǎng)，汊道內(nèi)河床的縱向沖淤，以及主、支汊的易位。在易位發(fā)生過程中，原主汊河床單向淤積，河床抬高，斷面尺度縮小；原支汊則單向沖刷，河床下切，斷面尺度擴(kuò)大。發(fā)

22、生主、支汊易位的原因是多方面的，其中最主要的是汊道上游水流動(dòng)力軸線的擺動(dòng)，從而引起汊道分流比、分沙比的改變所致。 游蕩型河段：特點(diǎn)： 平面形態(tài)：河身比較順直，在較長(zhǎng)的范圍內(nèi)，往往寬窄相間，呈藕節(jié)狀。河段內(nèi)河床寬淺，洲灘密布，汊道交織。 河床斷面：橫斷面相當(dāng)寬淺；縱斷面比降較大。 河床寬淺散亂，主流擺動(dòng)不定，河勢(shì)變化急劇。 河床演變： 多年平均河床逐步抬高。 年內(nèi)汛期主槽沖刷，灘地淤積；非汛期，則主槽淤積，灘地崩塌。從一個(gè)水文年看，主槽雖有沖有淤，但在長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)，仍表現(xiàn)為淤積抬高，而灘地則主要表現(xiàn)為持續(xù)抬高。一部分灘地雖然坍塌后退，但另一部分灘地又會(huì)淤長(zhǎng)，長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)變化不大。 主槽平面擺動(dòng)，擺幅大，

23、河勢(shì)變化劇烈。 橋位應(yīng)選在河道順直、槽深、主流穩(wěn)定、河槽通過設(shè)計(jì)流量較集中的河段上，不宜選在不穩(wěn)定的河汊、泥沙沖淤嚴(yán)重、河流匯合口、急彎、卡口、舊河道和具有滯洪作用的河段或洼地上。 在水深流急的山區(qū)峽谷河段上，橋位易選在可以一孔跨越處。否則，應(yīng)選在河谷比較開闊、水深較淺和流速較緩處。 橋位選擇應(yīng)注意河流的自然演變和修橋后對(duì)天然河道的影響；平原蜿蜒型河段上的橋位，還應(yīng)注意河灣下移的可能。橋位的選擇 在平原分汊型河段上，應(yīng)注意沙洲消長(zhǎng)的范圍，橋位選擇在深泓線分汊點(diǎn)以上或深泓線匯合點(diǎn)以下處。 橋梁軸向宜與中高水位時(shí)流向正交，如不能正交，應(yīng)在孔徑及墩臺(tái)、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中考慮其影響。 在城市和重要工業(yè)區(qū)有特殊

24、防洪要求時(shí)，橋位易選在其上游跨越。 在結(jié)冰河流上，橋位不易選在容易發(fā)生冰塞、冰壩的河段上。80四、淺灘的水流與泥沙運(yùn)動(dòng)特征四、淺灘的水流與泥沙運(yùn)動(dòng)特征l 從通航觀點(diǎn)來看，雖然沿河流的縱剖面有一系列從通航觀點(diǎn)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，礙航的河段稱的凸起之處，但一般是將水深不足，礙航的河段稱為淺灘。為淺灘。( (一一) )淺灘的成因淺灘的成因：河段輸沙不平衡而產(chǎn)生的局部淤積。：河段輸沙不平衡而產(chǎn)生的局部淤積。 流速的減??；流速的減小； 環(huán)流的減弱或消失；環(huán)流的減弱或消失； 洪枯水的流向不一致；洪枯水的流向不一致； 局部地區(qū)來沙量增大等。局部地區(qū)來沙量增大等。

25、81( (二二) )淺灘的構(gòu)成淺灘的構(gòu)成階地河漫灘河床階地83( (三三) )淺灘的類型淺灘的類型84( (四四) )淺灘的水流與泥沙運(yùn)動(dòng)特性淺灘的水流與泥沙運(yùn)動(dòng)特性1 1縱向流速與環(huán)流縱向流速與環(huán)流2 2泥沙運(yùn)動(dòng)泥沙運(yùn)動(dòng)淺灘上的推移質(zhì)泥沙運(yùn)動(dòng)，多是以沙波方式進(jìn)行。淺灘上的推移質(zhì)泥沙運(yùn)動(dòng)，多是以沙波方式進(jìn)行。85( (五五) )淺灘的演變特性淺灘的演變特性1.1.年內(nèi)變化年內(nèi)變化 淺灘淺灘“洪淤枯沖洪淤枯沖” 深槽深槽“洪沖枯淤洪沖枯淤”2.2.多年變化多年變化與特大洪水發(fā)生的頻與特大洪水發(fā)生的頻率相關(guān)率相關(guān)86彎道淺灘段灘脊高程與水位的變化彎道淺灘段灘脊高程與水位的變化5 53 3 河相關(guān)系

26、（河床形態(tài)的規(guī)律性）河相關(guān)系（河床形態(tài)的規(guī)律性） 沖積平原河流處于平衡或準(zhǔn)平衡狀態(tài)時(shí)，其沖積平原河流處于平衡或準(zhǔn)平衡狀態(tài)時(shí)，其河床形態(tài)的有關(guān)要素之間及其與流域來水來沙條河床形態(tài)的有關(guān)要素之間及其與流域來水來沙條件和河床邊界條件之間存在著某種函數(shù)關(guān)系，該件和河床邊界條件之間存在著某種函數(shù)關(guān)系，該關(guān)系稱河相關(guān)系。關(guān)系稱河相關(guān)系。下下式中，式中，B B、h h、J J分別為河寬、水深和縱分別為河寬、水深和縱比降；比降；Q Q、G G分別為來水量、來沙量，分別為來水量、來沙量，d d代表河槽的邊界條件代表河槽的邊界條件 。),(),(),(003002001DGQFJDGQFhDGQFB88一、造床流

27、量一、造床流量1.1. 概念概念 假定在某一個(gè)單一流量下的造床作用和多假定在某一個(gè)單一流量下的造床作用和多年流量過程的綜合造床條件作用相等。年流量過程的綜合造床條件作用相等。 兩個(gè)因素：各級(jí)流量下的造床強(qiáng)度，各級(jí)兩個(gè)因素：各級(jí)流量下的造床強(qiáng)度，各級(jí)流量的歷時(shí)久暫。流量的歷時(shí)久暫。 洪水流量造床強(qiáng)度大，但歷時(shí)短；枯水流洪水流量造床強(qiáng)度大，但歷時(shí)短；枯水流量歷時(shí)長(zhǎng)，但造床強(qiáng)度弱。造床流量多接近量歷時(shí)長(zhǎng)，但造床強(qiáng)度弱。造床流量多接近與中水或小洪水相應(yīng)的流量。與中水或小洪水相應(yīng)的流量。2.2.造床流量的確定方法造床流量的確定方法 平灘水位法平灘水位法水位平河漫灘或邊灘時(shí)，造床作用最大。水位平河漫灘或邊

28、灘時(shí)，造床作用最大。第一造床流量（平河漫灘水位）第一造床流量（平河漫灘水位）第二造床流量（平邊灘水位）第二造床流量（平邊灘水位） 計(jì)算法計(jì)算法 （前蘇聯(lián)馬卡維耶夫）（前蘇聯(lián)馬卡維耶夫）JPQGm G G為造床作用，為造床作用，Q Q輸沙時(shí)流量，輸沙時(shí)流量，J J比降，比降，P P經(jīng)歷時(shí)經(jīng)歷時(shí)間對(duì)應(yīng)的頻率，間對(duì)應(yīng)的頻率，m m為指數(shù)多取為指數(shù)多取2 2。計(jì)算步驟：計(jì)算步驟：1.1.將某斷面歷年（或選典型年）觀測(cè)到的全部流量分成若將某斷面歷年（或選典型年）觀測(cè)到的全部流量分成若干級(jí)，求出每級(jí)流量的平均值干級(jí)，求出每級(jí)流量的平均值A(chǔ);A;2.2.確定各級(jí)流量出現(xiàn)的頻率確定各級(jí)流量出現(xiàn)的頻率P P；3

29、.3.繪制該河段的繪制該河段的QJQJ關(guān)系曲線，求出各級(jí)流量相應(yīng)的比降關(guān)系曲線，求出各級(jí)流量相應(yīng)的比降J J；4.4.計(jì)算出各級(jí)流量的計(jì)算出各級(jí)流量的 ；5.5.繪制繪制Q QQ Qm mJPJP關(guān)系曲線（上圖）；關(guān)系曲線（上圖）；6.6.從圖中查出從圖中查出Q Qm mJPJP的最大值，相應(yīng)于此最大值的流量的最大值，相應(yīng)于此最大值的流量Q Q即為即為所求之造床流量。所求之造床流量。JPQGmb、如果河流具有比較規(guī)則的斷面，其平灘水位一般可以從水位寬深比（B/h）關(guān)系曲線的最低點(diǎn)或dB/dh的最大值得到，然后依據(jù)水位流量關(guān)系曲線得到平灘流量。實(shí)際中確定平灘水位和平灘流量的方法 a、在河段內(nèi)取若

30、干個(gè)具有水位流量資料的代表斷面，取其平灘水位時(shí)的平均流量作為造床流量。原因：因?yàn)樗髟谥鞑蹠r(shí)，隨著水位的上升，寬深比開始不斷減小，當(dāng)水流漫過灘地以后，寬深比轉(zhuǎn)而迅速回升，這一轉(zhuǎn)折點(diǎn)的高程就相對(duì)于平灘水位。 c、從水位流量關(guān)系曲線的轉(zhuǎn)折處得到平灘流量。原因：這是因?yàn)楹拥罃嗝嫜杆贁U(kuò)大，流量隨水位的增加值明顯大于水流在主槽時(shí)流量隨水位的增加值。3、造床流量的保證率法 實(shí)際測(cè)量的結(jié)果發(fā)現(xiàn)各條河流的平灘流量雖各有千秋，但它們出現(xiàn)的機(jī)遇多數(shù)局限于一個(gè)較窄的范圍。俄羅斯：保證率（出現(xiàn)頻率）16%，每年漫灘天數(shù)為3.6521.9d，重現(xiàn)期為每10016.7d一次；英格蘭：頻率約為0.6，每年漫灘天數(shù)為2.19

31、d，重現(xiàn)期為每167d一次；美國(guó)：重現(xiàn)期為12年。錢寧：取重現(xiàn)期為1.5年的洪水作為造床流量。補(bǔ)充內(nèi)容 河床變形方程（泥沙連續(xù)方程、輸沙平衡方程）的推導(dǎo)00 tzBxGs 能夠自由發(fā)展的沖積性河流的河床，在挾沙水流長(zhǎng)期作用下，有可能形成與所在河段具體條件相適應(yīng)的某種均衡形態(tài)，即所謂水力幾何形態(tài)。二、河床的穩(wěn)定性二、河床的穩(wěn)定性 所謂沖積河流的穩(wěn)定性，是指隨著流域來水來沙條件因時(shí)所謂沖積河流的穩(wěn)定性，是指隨著流域來水來沙條件因時(shí)間的變化，河流所表現(xiàn)出來的局部的、暫時(shí)的、相對(duì)變異情況。間的變化，河流所表現(xiàn)出來的局部的、暫時(shí)的、相對(duì)變異情況。1.1.縱向穩(wěn)定系數(shù)縱向穩(wěn)定系數(shù)取決于泥沙抗拒運(yùn)動(dòng)的能力與

32、水流對(duì)泥沙作用力之間的對(duì)比關(guān)系取決于泥沙抗拒運(yùn)動(dòng)的能力與水流對(duì)泥沙作用力之間的對(duì)比關(guān)系h h JdhhJDh洛赫金提出：洛赫金提出：2.2.橫向穩(wěn)定系數(shù)橫向穩(wěn)定系數(shù)2 . 05 . 01BJQAbBbb取決于土壤抗沖能力，灘槽高差。取決于土壤抗沖能力，灘槽高差。由阿爾杜寧河寬公式由阿爾杜寧河寬公式 可得可得 2 . 05 . 0JAQB A為阿爾杜寧的穩(wěn)定河寬系數(shù)為阿爾杜寧的穩(wěn)定河寬系數(shù) b枯水河寬，枯水河寬，B為造床流量河寬為造床流量河寬 bb3.3.綜合穩(wěn)定系數(shù)綜合穩(wěn)定系數(shù) 黃河游蕩性指標(biāo)黃河游蕩性指標(biāo)651355 . 0 TQQBBDhJK B B1 1為最大洪水河寬，為最大洪水河寬，QQ為一次洪峰流量中流量上漲幅度；為一次洪峰流量中流量上漲幅度；Q Q、B B、h h分別為平攤流量及與之相應(yīng)的河寬和水深；分別為平攤流量及與之相應(yīng)的河寬和水深；T T為洪峰歷為洪峰歷時(shí)，以時(shí)，以d d計(jì)計(jì)K10 K10 游蕩型河段；游蕩型河段；K0.3 K0.3 非游蕩型河段；非游蕩型河段；0.3K10 0.3K10 過渡型河段過渡型河段22 . 05 . 0211BJQhJdbh謝鑒衡綜合穩(wěn)定系數(shù)100三、河相關(guān)系式三、河相關(guān)