5 泥沙运动与河床演变

第六章河流演变第一节河流地质作用及其发育过程一、河流地质作用1.侵蚀作用河道水流在流动过程中，不断冲刷破坏河谷、加深河床的作用，称为河流的侵蚀作用。

按侵蚀作用方向，又分垂向侵蚀(下蚀)、侧向侵蚀(旁蚀或侧蚀)和向源侵蚀（溯源侵蚀）三种情况。

2.搬运作用河流携带大量的物质(泥沙)，不停地向下游方向输送的过程，称为河流的搬运作用。

河流的搬运能力巨大。

据统计，全世界河流每年输入海洋的物质总量约200亿吨。

3.沉积作用河水在搬运过程中，一部分泥沙从水中沉积下来，此过程称为河流的沉积作用。

其堆积物叫河流的冲积物。

二、河流的发育过程在地貌学领域，河流发育和水系形成的时间尺度一般是以地质年代计。

一条完整的河流水系，从初生到趋向成熟，是在漫长的历史年代中缓慢形成的。

河流的发育过程，大致可分为幼年期、壮年期、老年期三个阶段。

图6-1可用来说明河流的一般形成过程。

其中，图(a）表示在陆面上受近代地壳活动的地形控制而形成的一条河流，水流在阶梯状瀑布中，强烈地磨蚀着基岩河床，此时的河流发育属于幼年期阶段。

随着流水侵蚀的均夷作用的进行，湖泊、沼泽消失，峡谷加深，支谷延展，河床坡降逐渐减缓(图(b))，河流发育处于青年时期。

往后，泛滥平原逐渐发育，河谷进一步拓宽，干流显现均衡河流特征，此时接近壮年期阶段(图(c))。

随着侧蚀的不断进行，泛滥平原带宽扩大，形成冲积性准平原，曲流河型形成，河流地貌发育进入相对成熟期或称老年期(图(d))。

再往后，又可能由于地壳运动、气候等因素影响，使河流侵蚀作用而重新“复活”，河谷地貌又现出幼年期的特征，表现出地貌上的“回春”现象。

（a）幼年期(b)青年期(c)壮年期(d)老年期图6-1 河流形成一般过程示意图严格说来，上述河流发育的三个阶段并不是时间概念，而只是把河流发育过程中出观的现象(地貌现象)概括为三个具有一定特征的阶段。

一般说来，一条发育历史较长、规模较大的河流，它的上游往往具有幼年期的特征，而中、下游则具有壮年期和老年期的特征。

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。

科技成果——长江泥沙调控及干流河道演变与治理技术技术开发单位长江水利委员会长江科学院等研究背景长江流域面积180万平方公里，人口和国民生产总值均超过全国的40%，是我国水资源配置的战略水源地、水电开发的主要基地、连接东中西部的“黄金水道”和珍稀水生生物的天然宝库，在我国经济社会发展中具有重要的战略地位。

近些年来，在自然条件和人类活动的双重影响下，长江泥沙时空分布与产输过程发生了重大变化，给河流开发利用与保护均带来了显著影响，而沿江经济社会快速发展和生态文明建设不断对长江泥沙提出调控要求。

同时，河流工程建设和泥沙资源化利用的发展也使长江泥沙调控具备了基本条件。

但泥沙兼具灾害性与资源性，泥沙调控与河流功能发挥之间存在着矛盾与统一，需要深入研究。

项目以揭示长江泥沙输移分布与河流开发及保护之间的耦合作用关系，研究提出满足沿江经济社会和生态环境需求的长江泥沙调控、河道演变与治理的基本理论和关键技术为总目标。

项目研究可推动河流动力学学科发展，促进长江水资源利用与保护，为流域社会经济发展和河流生态保护提供基础保障，具有显著的社会经济与环境效益。

拟解决的关键问题（1）强人类活动影响下长江来水来沙过程时空变异规律（2）水沙过程变异下河床重塑过程与驱动机制（3）防洪、航运及岸滩利用等对河流系统再造的响应机理（4）长江泥沙多维耦合与协同调控的理论与方法（5）多尺度、多目标和多过程的江河湖库泥沙调控技术（6）河道治理新技术及泥沙调控下河道综合治理方案研究内容（一）强人类活动影响下长江来水来沙过程时空变异规律经初步分析，在梯级水库各级拦截作用下，今后相当长的时间内，金沙江下游沙量将保持较少水平；2003-2015年三峡水库区间产沙量估计在2000万t左右。

（二）水沙过程变异下河床重塑过程与驱动机制初步揭示了山区性河流松散排列床面结构与水流阻力的耦合机制，提出了含有松散排列床沙的河道糙率尺度kv表达方法；分析表明山区性河流均匀卵石推移质输沙率总体上具有单值性，非均匀卵石推移质随泥沙补给、床沙结构调整具有多值性；阐明了强震、强人类活动影响下，山前河流剧烈演变的内因与外因基于临界起动假说，提出了山前河流演变模式和相应预测计算方法；通过淹没植被群周围泥沙冲淤特性试验，初步构建了基于水生植物-水沙运动-河床演变相互作用机制的二维河床演变数学模型；初步阐明三峡水库下游冲积河段发生长距离冲刷的主要原因是d<0.125mm泥沙补给不足；提出了河段平均的河道演变分析方法，建立了监利段平滩河槽形态与前期5年内水沙条件的量化关系；建立了荆江河段典型断面尺度的崩岸过程模拟方法；建立了紫坪铺水库作用下岷江都江堰河段二维水沙模型，并率定验证；揭示了长江中下游河道演变特点，推求建立了分汊河道水力几何形态公式，建立了分汊河道概化物理模型。

《泥沙与河道整治》复习思考题第一章绪论一、概念题河流动力学、河床演变学二、问答题1、泥沙运动在河床演变中有什么作用？2、试从水流～泥沙相互作用的角度，说明天然弯曲河道发展的趋势？3、试从水流～泥沙的相互作用论述都江堰水利枢纽的成功？4、河流动力学的研究任务有哪些？5、对河流的研究有哪几种方法并简要说明之？6、土壤侵蚀与水土流失有何异同？第二章河流泥沙基本特性一、概念题几何特性、重力特性、水力特性、物理化学特性；等容粒径、筛分粒径、沉降粒径、级配曲线；比表面积、泥沙沉速、绕流雷诺数二、问答题1、试说明等容粒径、筛分粒径和沉降粒径的适用范围？2、已知沙样a、b、c和d的粒配曲线如下图所示，试说明这四种沙样的几何特性有什么不同？3、给出中值粒径(D50)、算术平均粒径(D m) 和几何平均粒径(D mg) 的定义或定义式。

当lnD满足正态分布式，这几种粒径及几何标准差与D84.1、D15.9之间的关系如何？4、什么是双电层与结合水？双电层的厚度与液体中反离子浓度有何关系，对絮凝有何影响？5、密度、容重和干容重在概念上有什么区别？6、泥沙沉速的测定方法有哪几种，各方法的适用范围如何？7、泥沙沉速在层流、紊流、过渡区中的计算公式有何不同？如何判别这三种绕流状态？第三章河道水流一、概念题恒定流与非恒定流；均匀流与非均匀流；层流与紊流；定床与动床二、问答题1、判别层流和紊流的依据是什么并说明理由？紊流有什么特征？2、与水力学研究的明渠水流相比，天然河道水流有哪些基本特性？3、试从水流内在结构说明层流发展成紊流的机理过程。

4、什么是紊动切力？写出紊动切力的表达式并用图形分析紊动切力沿水深的分布。

5、试从能量传递的观点说明二维明渠紊流流场的分区。

6、写出Einstein 明渠时均流速的垂线分布公式并解释各物理量？第四章 推移质泥沙运动一、概念题推移质与悬移质；接触质、跃移质与层移质；起动拖曳力；沙波运动；动床阻力、沙粒阻力和沙波阻力；推移质输沙律二、问答题1、按运动状态的不同，泥沙运动的形式有哪几种，和水流强度的关系如何？2、推移质运动多以哪种运动形式出现？3、试从运动方式、能量来源和受力特点方面说明推移质和悬移质有什么不同？4、试列出泥沙颗粒以滑动和滚动形式起动时力的平衡方程式，并推导出起动流速公式的一般结构形式。

第二节河床演变的‎基本原理自然界的河‎流无时不刻‎都处在发展‎变化过程之‎中。

在河道上修‎建各类工程‎之后，受到建筑物‎的干扰，河床变化将‎人为加剧。

由于山区河‎流的发展演‎变过程十分‎缓慢，因此，通常所说的‎河流演变，一般系指近‎代冲积性平‎原河流的河‎床演变。

河流是水流‎与河床相互‎作用的产物‎。

水流与河床‎，二者相互制‎约，互为因果。

水流作用于‎河床，使河床发生‎变化；河床反作用‎于水流，影响水流的‎特性。

由因生果，倒果为因，循环往复，变化无穷，这就是河床‎演变。

水流与河床‎之间相互作‎用的纽带—泥沙运动。

泥沙有时因‎水流运动强‎度减弱而为‎河床的组成‎部分，有时又因水‎流运动强度‎的增强而成‎为水流的组‎成部分。

换句话说，河床的淤积‎抬高或冲刷‎降低，是通过泥沙‎运动来达到‎和体现的。

因此，研究河床演‎变的核心问‎题，归根结底，还是关于泥‎沙运动的基‎本规律问题‎。

一、河床演变分‎类天然河流中‎，河床演变的‎现象是多种‎多样的，同时也是极‎其复杂的。

根据河床演‎变的某些特‎征，可将冲积河‎流的河床演‎变现象分为‎以下几类：（1）按河床演变‎的时间特征‎，可分为长期‎变形和短期‎变形。

如由河底沙‎波运动引起‎的河床变形‎历时不过数‎小时以至数‎天；蛇曲状的弯‎曲河流，经裁直之后‎再度向弯曲‎发展，历时可能长‎达数十年、百年之久。

（2）按河床演变‎的空间特征‎，可分为整体‎变形和局部‎变形。

整体变形一‎般系指大范‎围的变形，如黄河下游‎的河床抬升‎遍及几百k‎m的河床；而局部变形‎则一般指发‎生在范围不‎大的区域内‎的变形，如浅滩河段‎的汛期淤积‎，丁坝坝头的‎局部冲刷等‎。

（3）按河床演变‎形式特征，可分为纵向‎变形、横向变形与‎平面变形。

纵向变形是‎河床沿纵深‎方向发生的‎变形，如坝上游的‎沿程淤积和‎坝下游的沿‎程冲刷；横向变形是‎河床在与流‎向垂直的两‎侧方向发生‎的变形，如弯道的凹‎岸冲刷与凸‎岸淤积；平面变形是‎指从空中俯‎瞰河道发生‎的平面变化‎，如蜿蜒型河‎段的河弯在‎平面上的缓‎慢向下游蠕‎动。

桥涵⽔⽂复习题问题详解桥涵⽔⽂复习题1.桥梁环境概念，P3⼈类活动对桥梁环境有哪些影响？P4-5桥梁环境分为⾃然环境和社会环境。

影响：1河床采砂导致桥梁破坏及河床的抗洪能⼒下降；2⼭岭隧道的弃渣和⽣活区改河对⾃然环境的影响；3⼭区的纵向桥或⾼架桥对⼭区急流河槽⽔流的影响2.河流、流域概念，及其相互关系P17河流：地⾯径流长期侵蚀地⾯，冲成沟壑，形成溪流，最后汇集⽽成河流；流域：降落到地⾯的⽔，被⾼地、⼭岭分隔⽽汇集到不同的河流中，这些汇集⽔流的区域，称为，某河流的流域。

相互关系：流域是河⽔补给的源地，流域的特征直接影响河床径流的形成和变化过程；3.河段如何划分？P16各有什么特点？P16⼀般的天然河流，从到河⼝可以按照河段的不同特性，划分为上游、中游和下游三个部分。

特点：上游是河流的最上段，紧接，多处于深⼭峡⾕中，坡陡流急，河⾕下切强烈，流量⼩⽽⽔位变化⼤，常有急滩和瀑布，河底纵断⾯多呈梯形。

中游是河流的中间段，两岸多为丘陵，河床⽐降较平缓，两岸常有滩地，冲淤变化不明显，河床较稳定。

下游是河流的最下段，⼀般多处于平原区，河槽宽阔，流量较⼤，；流速和底坡都较⼩，淤积作⽤明显，浅滩和河湾较多。

4.河流基本特征包括哪些，熟悉河流断⾯形状及组成部分。

P16基本特征：河流断⾯、河流长度及河流⽐降断⾯形状（横断⾯和纵断⾯）由于⽔流和河床的相互作⽤，断⾯形状将时刻不停的发展变化着。

组成部分：河滩、河槽（主槽和边滩）。

5.流域有哪些特征？各个特征对径流形成有什么影响？P17特征:⼏何特征，主要是流域⾯积和流域形状。

流域⾯积的⼤⼩，直接影响汇集的⽔量多少和径流的形成过程。

流域形状主要影响流域径流汇集的时间长短，也影响径流的形成过程。

⾃然特征，主要指流域的地理位置和地形。

⼀切⽔⽂特征都与地理位置有密切联系，流域的地形⼀般以流域平均⾼程和流域平均坡度来表⽰,流域平均⾼程对降⾬和蒸发都有影响，流域平均坡度是确定径流汇流速度和汇流时间的重要因素，坡度陡则汇流快，⼟壤⼊渗减少，使径流量增⼤。

第六节河床演变一、河床演变的基本知识(一)河床形态变化的类型河床的几何形状，称为河床形态。

河床形态变化，称为河床演变，它是河床泥沙运动的结果，可有两种类型：1．纵向变形河床沿水流方向的高程变化，称为河床的纵向变形，它是河流纵向输沙不平衡造成的结果。

河源与上游的河床下切、下游河床的淤高，均属此类，其变化幅度随岩石性质而异，细沙河床的变化幅度可能很大。

它对于桥梁工程设计的影响不可忽视。

2．横向变形河湾发展、河槽扩宽、塌岸、分汊、改道等河床平面形态的变化，统称为横向变形。

河湾的发展与弯段水流离心力有关，它可使凹岸不断受到冲刷，凸岸不断出现淤积，产生横向比降，可导致河流截弯取直或河流改道。

(二)河床演变的影响因素河床演变的影响因素有很多，主要因素有：1．流域的产沙条件流域的产沙量及泥沙组成等对河床演变有很大的影响。

例如，黄河及华北地区一些河流，河水含沙量很大，因此下游河道淤积十分严重。

2．流量变化流量越大，水流的挟沙量就越多。

流量变化越大，泥沙运动和河床的变形就越剧烈。

设河水的含沙量为ρ，流量为Q，输沙率为Q s，则有Q s=ρQ （8-17）3．河床土质土质坚实的河床变形缓慢，土质松软的河床易受冲刷。

4．水流比降河床比降大，流速大，冲刷力强，河床受冲刷厉害。

反之则易于淤积。

5．副流作用水流中由于纵、横比降及边界条件的影响，其内部形成一种规模较大的旋转水流，如图8-12所示，称为副流。

它从属于主流而存在，是河床冲淤的直接原因。

229厚桥涵图8-121-冲刷坑；2-回水区；3-路堤；4-主流6．人类活动如兴修水利工程，建造堤坝、桥、涵等活动，都会对河床演变产生重大影响。

二、建桥后对河床演变的影响建造桥梁后导致的河床演变属人类活动影响因素之一，它只是发生在桥位上、下游不远的范围内。

主要为：(一)平原弯曲型河段（属于次稳定河段）在这类河段上建桥，其孔径一般都大于或等于河槽宽度，建桥对河床的影响小。

但是，当桥位通过水深较大的河湾时，因河床自身的天然演变，有可能形成河湾逼近桥台、桥头引道或导流堤，危及桥台基础。

第6章取水工程1、地表水源的供水特征？（1）水量较充沛，分布较广泛，总溶解固体含量较低，硬度一般较小；（2）时空分布不均，受季节影响大；（3）保护能力差，容易受污染；（4）泥沙和悬浮物含量较高，常需净化处理后才能使用；（5）取水条件及取水构筑物一般比较复杂。

2、水源地选择原则？（1）水源选择前，必须进行水源的勘察；（2）水源的选用应通过技术经济比较后综合考虑确定；（3）用地表水作为城市供水水源时，其设计枯水流量的保证率，应根据城市规模和工业大用水户的重要性选定，一般可采用90％～97％；（4）地下水与地表水联合使用；（5）确定水源、取水地点和取水量等，应取得水资源管理、卫生防疫、航运等有关部门的书面同意。

对于生活饮用水源卫生防护应符合有关现行标准、规范的规定，并应积极取得环保等有关部门的支持配合。

3、影响地表水取水的主要因素？（1）取水河段的径流特征；（2）河流的泥沙运动及河床演变；（3）河床与岸坡的岩性和稳定性；（4）江河中的泥沙和漂浮物；（5）河流的冰冻情况；（6）河道中水工构筑物及天然障碍物。

4、地表水取水位置的选择？（1）取水点应设在具有稳定河床、靠近主流和有足够水深的地段；（2）取水点应尽量设在水质较好的地段；（3）取水点应设在具有良好的工程地质条件的地段，并有较好的地形及施工条件；（4）取水点应尽量靠近主要用水区；（5）取水点应避开人工构筑物和天然障碍物的影响；（6）取水点应尽可能不受泥沙、漂浮物、冰凌、冰絮、支流和咸潮等影响；（7）取水点的位置应与河流的综合利用相适应，不妨碍航运和排洪，并符合河道、湖泊、水库整治规划的要求。

5、地表水取水构筑物的分类及其适用条件？地表水取水构筑物按其构造形式不同可分为固定式取水构筑物、活动式取水构筑物和山区浅水河流取水构筑物。

固定式取水构筑物：按取水点位置可分为岸边式、河床式和斗槽式。

岸边式适用于河岸较陡，主流近岸，岸边有一定取水水深，水位变幅不大，水质及地质条件较好的情况；河床式适用于河岸较平缓，主流离岸远、岸边缺乏必要取水深度或水质不好的情况；斗槽式适用于河流含沙量大、冰凌严重的情况。

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.海面湖面侵蚀基准面的下降及气候变迁带来的沙量减少来水量增大,使河流侵蚀作用加强.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:河床形态不规则.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(岩石风化不严重和植被好的地区含沙量少) 4河道的推移质多为卵石及粗沙河床演变: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)开发与利用1开发旅游2能源宝库3航运具潜力平原河流概述:平原河流流经地势平坦,土质疏松的平原地区.形成过程主要表现为水流的堆积作用河床形态:平原河流在平面上具有,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.河漫滩是位于中水河槽两侧,在洪水时能被淹没的高滩.由堆积作用造成的平原河漫滩.成型堆积体:冲积河流的河底有规律地分布着各种形式的大尺度沙丘,统称~主要5种:1边滩2浅滩3沙咀4江心滩5江心洲枯水期边滩有漂亮心型沙洲出露--浅滩--支流河口三角洲--江心滩/水流及泥沙运动:平原河流集水面积大,流经土壤疏松，坡度平缓地带,汇流时间长,且降雨分配不均,支流入汇有先后,故洪水没有陡涨陡落的现象,持续时间较长/平原河流水沙运动的基本模型是滩槽水沙交换.两种情况:1河漫滩和中水河槽平行2具有弯曲外形的中水河槽位于顺直或微弯的洪水河槽之中河漫滩和中水河槽平行/河床的演变:体现在河槽中成型堆积体的发展变化上.规律是汛期淤积壮大,枯季冲刷萎缩冲积河流类型:平面形式--演变规律:顺直型--边滩平移型,弯曲型--蜿蜒型,分汊型--交替消长型,散乱型--游荡型.//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.G o G i:出入区域的输沙率,B、L:区域的宽度和长度,∆y0:时段∆t内的河床冲淤厚度(淤＋,冲－)ρ’淤积物的干密度/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.河床稳定指标:研究冲积河流的河床演变特性时,引入一特征参数之一河床稳定指标:纵向,横向,综合/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.洛赫庆系数ϕh1愈大,河床愈稳定/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为~/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/造床流量保证率不同国家相差很大/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/早期河相关系是经验性质的.选比较稳定或冲淤幅度不大,年内输沙率接近平衡的可自由发展的人工渠道和天然河道进行观测,在形态因素与水力泥沙因素之间建立经验关系/近代:量纲分析法,联解公式,量纲分析/ζ:河相系数,河型有关.B0.5/h=ζ.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:包括规划.设计.施工.防汛抢险和岁修管理等..规划与设计包括1堤线选择2堤顶高程和堤防间距3堤身横断面(一般设计为梯形.主要设计参数是堤身稳定性、堤顶宽度及临、背水边坡系数)/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)2采用疏浚或爆破工程:山区石质河流.爆破工程多用于山区河流质河床的疏浚/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(蜿蜒型河段曲折系数更大)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:通过推移质运动使边滩深槽浅滩作为一个整体下移/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: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/横向环流:是否产生环流:水流是否弯曲来确定.横向环流: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: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/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/水流/分流区高水下移低水上提.水位:支汊高于主汊/汇流区水位:支汊高于主汊/输沙:分流区两侧含沙量大中间较低.汇流区两侧含沙量小中间大,底部含沙量更大/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/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.。