河床演变与整治重点.doc

河床演变:在不恒定的进出口条件及复杂可动边界的水沙二相流运动的一种体现形式.整治:用工程的手段达到兴利除害.防洪,农田水利,水力发电,给水和排水,航运及水产养殖等
山区河流河床形态：断面形态：U 或V字形(下切)，谷坡为阶梯状.阶地是河流下切的产物.平面形态：河道曲折多变,沿程宽窄相间,比降大,急滩深潭上下交替,二岸与河心常有巨石突出,岸线和床面极不规则.河流走向由地质构造运动决定.水流及泥沙运动:1河流流态:水面比降大，.流态紊乱险恶,常有回流,旋涡,水跌,水跃,急弯,剪刀水,横流.洪水暴涨暴落2洪枯流量相差大3悬移质含沙量视地区而异4河道的推移质多为卵石及粗沙5河床多由原生基岩、乱石和卵石组成河床演变:1山区河流比降大流速大含沙量不饱和,利于河床向冲刷方向发展2部分河段暂时性淤积和冲刷1卵石运动引起的演变(汛期淤积增大,枯季冲刷,年内基本平衡)2悬移质运动引起(1一般为冲泻质2宽谷段由主流摆动出现的回流淤积3宽谷段由下游峡谷壅水引起的淤积)3溪口滩形式出现的(1大的山区河流,当二岸溪沟发生洪水或泥石流时,常在溪口堆积成溪口滩2冲积物量大粒粗,不易被主流带走,表现为冲冲淤淤)4地震山崩滑坡引起(大规模地地震山崩滑坡引起河道堵塞,引起上下游出现壅水和跌水,剧烈改变水流和河床形态)
平原河流概述:河床形态：平面上具有,顺直,分汊,弯曲,散乱四种.横断面分抛物线形,不对称三角形,马鞍形,多汊形. 平原河流的纵剖面无明显折点，深槽浅滩交替，河床纵剖面有起伏的波状曲线，平均纵比降比较平缓。水流及泥沙运动:平原河流集水面积大，汇流时间长,洪水没有陡涨陡落的现象,持续时间较长河床的演变:规律是汛期淤积壮大,枯季冲刷萎缩
顺直型：中水河槽顺直，边滩呈犬牙交错状分布，并在洪水区向下游平移。 弯曲型：中水河槽具有弯曲外形，深槽紧靠凹岸，边滩依附凹岸，凹岸蚀退，凸岸淤长，河身在无约束条件下向下游蜿蜒蛇形，在有有约束条件下平面形态基本保持不变，前者通称自由弯道，后者通称约束弯道。分叉型：中水河槽分叉，一般为双汊，各汊道周期性的交替消长，游荡型：沙滩密布，汊道纵横，变化十分迅速。
河床演变分类:1时间特征:长期,短期.2空间特征:大范围,局部.3演变形式:纵向,横向.4方向性特征:单向,复归性.5引起演变的外力:自然,人工干扰.//影响因素:1进口条件(上游来水条件，上游来沙条件)2出口条件(侵蚀基点条件:河面、湖面、海面等)3河床周边条件:(地理、地质条件:河流比降、宽度,河底、河岸的组成)河床演变的根本原因:输沙平衡的破坏.
河流自动调整作用:当外部条件变化引起输沙平衡的破坏,河流进行自动调整以达到新的输沙平衡.特征1平衡趋向性2调整多样性3反应的整体性4河床变形滞后性5能耗最小
河流水力几何形态:能够自由发展的冲积平原河流的河床,在挟沙水流长期作用下,有可能形成与所在河段具体条件相适应的某种均衡状态.与河床的稳定性、特征流量密切相关.
纵向稳定系数:河床在纵深方向的稳定性主要决定于泥沙抗拒水流运动的摩阻力与水流作用于泥沙的拖曳力的对比.
横向稳定系数:横向稳定与河岸稳定密切相关,决定河岸稳定的因素是主流顶冲地点及走向,河岸土壤抗冲能力.
造床流量:造床作用与多年流量过程的综合造床作用相当的流量.马卡维也夫法:相应于最大峰值的流量值约相当于多年平均最大洪水流量,其水位约于河漫滩齐平,此流量为第一造床流量.决定中水河槽流量,通常所说的造床流量/相应次大峰值的流量略大于多年平均流量,其水位约与边滩高程相当,此为第二造床流量,仅对枯水河槽有作用.平滩水位法在河段内取若干个有代表性的断面，取平滩水位时平均流量作为造床流量/河相关系:自由发展的冲积平原河流河床在水流长期作用下形成与所在河段条件相适应的均衡水力几何形态,在这种均衡形态的有关因素和表达来水来沙条件及河床地质条件的特征物理量之间存在的函数关系称为河相关系或均衡关系//沿程河相关系:相对某一特征流量的河相关系.适用一个河段不同断面,同一河流不同河段,甚至不同河流/断面河相关系:同一断面相应于不同流量的河相关系/ z:河相系数,河型有关.B0.5/h=z.反映天然河流随河道尺度或流量的增大,河宽增加远较河深增加为快的一般性规律/河流纵剖面:也属于一种河相关系,分为河床纵剖面和水流纵剖面
河道整治是在总体规划的基础上,通过修建整治建筑物或采用其他整治手段,调整水流结构及局部河床形态,使河床向着有利的方向发展/河道整治规划1洪水整治规划2中水整治规划(河势规划)3枯水整治规划/河势指一条河流或一个河段的基本流势,也称基本流路.河势规划遵循因势利导综合整理的原则/堤防工程 护岸工程1下层工事(枯水位以下,包括护底护脚,总称护脚)2中层工事(两者之间,块石护坡可分为抛石和砌石两种)3上层工事(洪水位加波浪爬高和安全超高以上,平整岸坡,栽种树木,修建集水沟)/枯水河床整治:在碍航浅滩上修建整治建筑物,以改善通航条件/通航保证率:在规定的航道水深下一年内能够通航的天数与全年天数之比,常用百分率表示/航道尺度:1航道最小水深2航道宽度3航道曲率半径/4流速及流态5过河设施/设计水位:根据通航标准达到航道尺度的起算水位1算术平均2保证率法3保证率频率法/整治水位:与整治建筑物头部高程齐平时水位1经验数据法:由边滩高程确定2造床流量法:第二造床流量相应水位/整治线：整治线的方向尽可能得与主导河岸方向一致，经验法、理论计算（水沙平衡）/整治手段:枯水河床整治是要解决枯水期碍航问题,整治手段与浅滩整治相同1修建枯水整治建筑物:丁坝(长丁坝束狭河槽改变主流位置,短丁坝迎托水流外移)顺坝(束狭河槽导引水流,调整河岸)锁坝(塞支强干)导流建筑物(激起人工环流)

顺直型河段/几何形态:从平面看,这种河段比较顺直,河槽两侧分布的犬牙交错的边滩和深槽或上下深槽之间存在的较短的过渡段,常称浅滩/主要判断指标是曲折系数:顺直型河段一般小于1.2,边滩长宽比为5./曲折系数:自上游过渡段中点起沿河道中心线至最后一个过渡段中点止的曲线长度与起点至终点的直线长度之比/水流:造床流量下,边滩头部水位沿程降低,滩尾水位略有升高,深水部分相反.低水位浅滩段水深小比降陡流速大,深槽段水深大比降缓流速小.流量增加时,浅滩段比降减小,深槽段比降增大/输沙:横向分布看,边滩的推移质输沙率远大于深槽.纵向分布,边滩中部输沙率大于滩头和滩尾的.深槽相反,中部输沙率小于深槽头部和尾部的,此规律与流速场相应//边滩长度定量b=0.57B,l=2.8B/流量变化浅滩影响:1洪水期浅滩淤积深槽冲刷2枯水期浅滩冲刷深槽淤积3推移质和悬移质中的床沙质参加造床运动/演变规律:犬牙交错的边滩向下游移动，深槽和浅滩也同步向下游移动/不利结果：1边滩下移使河道不稳定2航运困难3港口淤积4取水困难/整治原则固定边滩使其不向下游移动,稳定整个顺直型河段.措施修建上挑式淹没丁坝群
蜿蜒型河段/几何形态:由一系列正反相间的弯道和介乎其间的过渡段衔接而成横断面:弯道段呈不对称三角形,凹岸坡陡水深,凸岸坡缓水浅.过渡段呈对称的抛物线形或梯形/水流:受惯性力和离心力的共同作用，水位沿横向呈曲线变化，形成横比降，横比降导致凹岸凸岸纵比降不同,形成横向环流,环流的方向,上部恒指向凹岸,下部恒指向凸岸/输沙:横向环流存在,决定泥沙运动特点，横向输沙不平衡，泥沙的横向净输移量总是指向凸岸方向1洪水期弯道段水流挟沙力大于过渡段,枯水期弯道段水流挟沙力小于过渡段2洪水期槽冲滩淤,枯水期槽淤滩冲3床沙:异岸输移同岸输移,聚散现象/演变:2种/一般:曲折程度加剧,河长增加,曲折系数增大.横断面变形表现为凹岸崩退凸岸淤长.两岸冲淤面积接近相等,断面形态不变,断面接近平衡/突变1自然裁弯:河段发展由于某些原因使同一岸两个弯道弯顶崩退,形成急剧河环和狭颈.狭颈的起止点相距很近,水位差较大,如遇水流漫滩,在比降陡流速大时可将狭颈冲开,分泄部分水流形成新河2撇弯:曲率半径很小的急弯,凹岸淤积3切滩:凸岸边滩较低,抗冲能力低/形成条件:1从能量观点解释:要求河流比降小流速小2认为顺直水流的不稳定性是形成蜿蜒型河段的原因/裁弯工程:规划设计:引河线路与引河平均形式(根据地质,引河平面形态,与上下游河段的衔接统筹考虑.引河长度以裁弯比为控制标准.断面为梯形)/引河断面可设计成最终过水断面的1/5~1/15/

分汊型河段/1平面形态:顺直型，微弯形，鹅头型，上端放宽,下端收缩中间最宽2横断面:分流区汇流区均呈马鞍形,分汊段为江心洲分隔复式断面3纵剖面:两端低中间高上凸形态,呈起伏相间形态/水流：分流区的分流点高水下移，低水上提，分流区的水位支汊一侧高于主汊一侧，比降支汊一侧小于主汊一侧/输沙：分流区左右两侧含沙量较大，中间较低（与等速线相对应），汇流区相反（汇流后两股水流在交界面处掺混作用加强）演变规律:汊道演变特点:主支汊易位(上游水流动力轴线摆动,引起分流分沙变化)/整治措施1分汊河段固定:在上游节点,汊道入口及江心洲首尾修建整治建筑物2改善汊道(调整水流调整河床)3堵汊工程:塞支强干,修挑水坝锁坝

游荡型河段/形态特征:河身顺直,曲折系数小于1.3.较长范围内往往宽窄相间.河段内河床宽浅,洲滩密布,汊道交织/水流:河床宽浅,平均水深小,流速大.洪水暴涨暴落.年内流量变幅大/输沙:含沙量大,同流量下含沙量变化大,流量与含沙量关系不明显/演变规律1多年平均河床逐年抬高2年内冲淤变化是汛期主槽冲刷滩地淤积.非汛期主槽淤积滩地冲刷3平面变化规律:主流摆动剧烈,主槽位置摆动,摆动幅度大,河势变化迅速/形成原因:流量一定时比降陡流速大.组成河槽物质为颗粒细的散粒泥沙,在较强水流作用下易冲易淤.来水量小来沙量大河床比降大/整治措施:综合治理.水土保持修建水库发展灌溉和河床整治，主要是为了控制河势

浅滩特征类型:处于两反向弯道间的沙梗即常见浅滩.五部分:上边滩.下边滩.上深槽.下深槽.浅滩脊.类型1正常2交错3复式4散乱/演变因素:1流速减小2环流变化3洪枯水流向不一致4输沙不平衡//规律:有纵向变形横向变形,单向变形与复归变形,主要为复归.即随河道水文过程而呈周期性变化,浅滩与淤积周期性交替.整治:修建整治建筑物和浅滩疏浚(维护性.基建性)/
挖槽水力计算:1设计挖槽横断面2确定挖槽方向角θ.3估算水位降落.