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河床演变基本原理王浩霖 201101021530摘要：河床演变是指自然情况下及修建整治建筑物后河床发生的冲淤变化过程。
广义上是指河流形成和发展的整个历史过程；狭义方面则仅限于近代冲积河床的演变发展。
天然河流总是处在不断发展变化过程之中。
而且天然河流的河床形态复杂，演变规律差异很大。
人类在开发利用河流的过程中，要有效地整治河流，必须充分认识河床演变的基本原理及各类河床特殊的演变规律。
本文着重讨论平原冲积河流的问题，但所阐明的基本原理对具有一定冲积层的山区河流也是适用的。
关键字：河床演变基本原理平原冲积河流河型一、平原冲积河流的一般特性1.河床形态与山区河流不同，平原河流的河床形态是在特定条件下水流与河床相互作用的结果，因而具有较强的规律性。
平原河流在平面上具有顺直、弯曲、分汊、散乱等四种外形。
其横断面可概括为抛物线形、不对称三角形、马鞍形和多汊形等四类。
河漫滩和成型堆积体是河床形态中涉及的两个基本概念。
河漫滩是位于中水河槽两侧，在洪水时能被淹没的高滩。
河漫滩既有由侵蚀作用造成的，如石质河漫滩，多见于山区河流，滩面较窄，且向中水河槽一侧倾斜；更多的是由堆积作用造成的，如冲积河漫滩，多见于平原河流，滩面较宽，左右河漫滩分别向两侧倾斜，这是洪水漫滩落淤的结果。
成型堆积体是冲积河流的河底分布着各种形式的大尺度沙丘（尺度远大于沙坡）的统称。
成型堆积体的尺度，包括宽度、深度和长度，和河流的尺度（河宽和水深），是同数量级的。
成型堆积体经常处于发展变化之中，是平原河流河床演变中最活跃的因素。
2.河道水流的一般特性2.1河道水流的基本性质（1）河道水流的二相流特性。
天然河道的明渠流是挟带着泥沙的水流运动，本质上属于二相流。
（2）河道水流的三维性。
河道水流的过水断面一般是不规则的，因此河道水流为三维流动。
过水断面的宽深比愈小，三维性愈强烈。
（3）河道水流的不恒定性。
一方面，来水来沙情况随时空的变化；另一方面，由于河床经常处于演变之中，因此河道水流的边界也随时空变化。
河床式课程设计一、教学目标本课程的教学目标是让学生掌握河床形成和演变的基本原理，了解河床地貌的特征及其对生态环境的影响。
知识目标包括：掌握河床的定义、分类和形成原因；理解河床演变的规律及其与河流的关系；了解河床地貌对生态环境的影响。
技能目标包括：能够运用所学知识分析和解决实际问题；能够运用科学的方法进行观察、实验和数据分析。
情感态度价值观目标包括：培养学生的环保意识，提高对自然环境的尊重和保护意识；培养学生的团队合作精神，提高沟通和协作能力。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括河床的定义和分类、河床形成的原理、河床演变的规律、河床地貌的特征及其对生态环境的影响。
具体教学大纲如下：1.第一章：河床的定义和分类–河床的概念–河床的分类及特点2.第二章：河床形成的原理–河床形成的原因–河床形成的过程3.第三章：河床演变的规律–河床演变的原因–河床演变的过程和规律4.第四章：河床地貌的特征及其对生态环境的影响–河床地貌的特征–河床地貌对生态环境的影响三、教学方法为了激发学生的学习兴趣和主动性，本课程将采用多种教学方法，如讲授法、讨论法、案例分析法和实验法等。
通过这些方法，帮助学生更好地理解和掌握河床的形成和演变规律，提高学生的分析和解决问题的能力。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，丰富学生的学习体验，我们将选择和准备以下教学资源：1.教材：《河床地貌学》2.参考书：相关学术论文和专著3.多媒体资料：河床地貌图片、视频等4.实验设备：河流模型、地质工具等通过以上教学资源，帮助学生更好地理解和掌握河床的形成和演变规律，提高学生的实践操作能力。
五、教学评估本课程的评估方式将包括平时表现、作业和考试等几个方面，以确保评估的客观性和公正性，全面反映学生的学习成果。
平时表现将根据学生的课堂参与度、提问和回答问题的积极性等进行评估；作业将根据学生的完成质量、思考深度和创意性等进行评估；考试将采用闭卷笔试的形式，包括选择题、简答题和案例分析题等，以检验学生对课程知识的掌握和应用能力。
治河防洪课程描述(6.20)(2)河床由泥沙组成，河床组成的变化是通过水流中的泥沙与构成河床的泥沙通过输沙相互交换实现的。
如果泥沙交换不平衡，各种河床变形将不可避免地发生。
二。
河床变形的分类1.从演化表达形式上可分为纵向变形和横向变形(1)纵向变形是指沿河道的变形，即河床纵向断面的冲淤变化，如河床的底切和抬高等。
(2)横向变形也称平面变形，即河床沿垂直于水流的水平方向变形，如河湾的发育、支流河道的涨落等。
当河道横截面发生横向变形时，其平面形状将不可避免地发生变化。
因此，横向变形也称为平面变形。
在自然河流中，横向变形和纵向变形经常交织在一起。
2.从河道演变的发展过程来看，可以分为单向变形和反向变形，这是河道演变的基本原则。
研究河流输沙规律的目的是为了整治河床。
然而，天然河流的河床形态、演变规律和整治方法往往不同。
特别是在河道上修建水利枢纽、整治工程或其他工程后，由于整治建筑物的干扰，河床演变将更加复杂。
为了有效治理河流，必须充分了解河床演变的基本原理、河床演变的分析方法以及各种河床的特殊演变规律。
虽然河床演变的具体原因差异很大，但其根本原因可归因于不均匀的泥沙输移。
检查任何河流的特定区域BL(B，l分别是河流宽度和河流长度)，当进入和离开该特定区域的沙量G0，Gi不相等时，河床将经历冲刷和淤积变形。
四、河床演变的分析方法冲积河流的河床演变是复杂的。
根据时间特征，可分为长期变形和短期变形。
根据空间特征，可分为大规模变形和局部变形。
根据形态特征，可分为深部变形和横向变形。
根据方向特征，可分为单向变形(单向冲淤)和反向变形(交替冲淤)；根据是否受到人类活动的干扰，可以分为自然变形和人为变形。
影响河床演变的主要因素可归纳为:上游来水及其变化过程；河段上游产沙量、泥沙组成及其变化过程；河流出口处侵蚀基点的高程和河床边界条件。
由于水沙条件的瞬时变化和河床边界条件的变化，河床演变的形式和过程极其复杂。
精确的定量计算仍有许多困难，但可以借鉴。
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。
河床演变的基本原理河床演变的基本原理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一泥沙运动。
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，如蜿蜓型河段的河弯在平面上的缓慢向下游蠕动。
（4）按河床演变的方向性特征，可分为单向变形和复归性变形。
