下载文档原格式
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。
《河床演变与整治》课程教学大纲课程编号：030163 学分：2 总学时：34大纲执笔人：匡翠萍大纲审核人：刘曙光一、课程性质与目的《河床演变与整治》是港口航道与海岸工程专业的一门重要的专业课程，它是研究自然情况下或修建整治建筑物后河流河床发生冲淤变化的过程的一门科学，根据河床冲淤变化采用科学的整治手段来调整河流的来水来沙过程，以达到防洪抗旱、疏通航道、围垦灌溉、稳定河床、蓄水发电多功能地利用河流，并兼顾水利水产等其他事业，以及环境与生态保护，以获得合理的最大经济效益，生态效益和社会效益。
因此河床演变及整治在河流的开发、利用与治理特别是港口与航道工程建设中起着重要的作用。
同时与土木工程、交通工程和环境工程等学科也有着密切的联系。
通过《河床演变及整治》的教学，使得学生了解和掌握与河床演变及整治相关的河流动力和泥沙运动方面的理论知识，了解河流治理的主要措施和手段。
二、课程基本要求《河床演变与整治》作为一门工程运用学科，要求学生具有一定的水力学（或流体力学）、河流动力学的基础知识；要求教师具有全面的流体力学和河流动力学知识，全面的河流治理知识和工程经验。
三、课程基本内容1．绪论：河流治理工程的基本性质、国内外河流治理工程的历史和现状等。
2．河床演变与整治的一般问题：（1）河流的一般特性：山区河流和平原河流的一般特性，包括河床形态、水流及泥沙运动、河床演变等。
（2）河床演变的基本原理：包括河床演变分类、影响河床演变的主要因素、河床演变的基本原理、河流的自动调整作用等。
（3）河流的水力几何形态：包括河床的稳定性、造床流量、河相关系和河流纵剖面等。
（4）整治建筑物及整治手段：包括河道整治及规划、洪水河床整治、枯水河床整治、河床整治建筑物及其材料和构件。
3．自然河流河床的演变及整治：（1）顺直型河流的演变及整治：顺直型河段特性、演变规律、形成条件及整治工程。
（2）蜿蜒型河段的演变及整治：蜿蜒型河段特性、演变规律、形成条件及整治工程。
河床演变学河床学，也称河流地貌学、河流地质学、河流地球化学或河流沉积学。
是河流动力地貌学与地球化学相结合而产生的边缘学科，它是一门以实验、观察和测定方法为主的综合性学科。
河床演变学最早出现在河流中上游地区， 19世纪20年代在德国魏玛，当时人们对河床进行过粗略的观察研究。
由于地壳运动造成沉积物在搬运过程中被冲积下来，使河道弯曲，在一些地段，河流会发生强烈的弯曲。
就是因为这个原因，所以就产生了新月型河道，随着冰川的不断活动，这种河道就越来越少，等到河流再次向下游发展，接近海洋的地方，这种形状又重新出现了。
因为我们所说的河床演变是指的第二次向下游发展的过程，所以我们通常都叫它新月型河道。
另外在漫长的岁月中，河水还会把许多石块、木头和其他漂浮的东西带入河床，日积月累，使得河床加深。
河流沿着河谷延伸，从高处流下来的水把凹凸不平的石块和土壤冲到河谷里，再从河谷冲积平原上流过。
由于这样一系列反复的冲刷作用，在河谷底部形成了一条深深的纵向冲沟，这条冲沟又被水流从两侧带走。
随着河流冲刷作用的不断继续，冲沟的规模逐渐扩大，冲积物也不断增加，终于发展成为一片平原。
这一过程，称之为河床的形成。
但在河流的不同部位，由于各种地形、岩石的性质、植被覆盖率以及降雨量等因素的差异，各冲积扇所占面积的大小并不相同，总的趋势是从山麓至山顶冲积扇面积逐渐减少。
河床经历了长期、反复的水流作用和风化剥蚀作用，逐渐变得平缓，沉积物也日益增厚，形成了巨大的冲积平原，如黄土高原、华北平原、东南丘陵等。
19世纪中期，俄国河流地貌学家德·涅利奇在对欧洲河流的考察中，首次提出了河流的地貌类型分类，这些河流均可按照地貌类型划分，共分4类。
即扇形河流、羽状河流、不对称河流和逆掩河流。
20世纪30年代，苏联科学院地理研究所应用弗里德曼和戈洛塔尔的概念，按河流地貌形态进一步将河流划分为扇形河流、羽状河流、不对称河流、逆掩河流和复合型河流。
1957年苏联科学院地理研究所出版了《苏联河流地貌》一书，该书对河流地貌的概念及分类，进行了详细论述。
【专业知识】水利水电：河道整治规划河床演变分析规定大于大于大于1、应收集天然河道实测资料，分析河道特性和河床演变规律。
2、应对收集的基本资料进行可靠性分析和评价。
3、应根据历年实测资料，统计河段水沙特性值，分析水沙特性。
主要分析内容为：1）统计多年平均年径流量、年输沙量。
2）径流量、输沙量、流量、含沙量年际变化。
3）径流量、输沙量年内分配和集中程度。
4）流量、含沙量和颗粒级配的年内变化。
5）流量和含沙量、洪峰和沙峰的对应关系。
6）推移质输沙率的年际、年内变化。
4、根据历年河势图、河道地形图，分析河道深泓线、滩岸变化的演变特点和规律，预估未来的发展趋势。
5、应根据历年实测资料，套绘历年实测的固定横断面，分析河道横断面的冲淤变化，点绘历年河底平均高程线、水位～流量关系曲线，分析河床冲淤状态、特点和趋势。
6、河段的冲淤量应采用输沙率法或断面法计算，并应符合本规范附录C的规定。
7、根据河道地质资料，分析河床边界条件和稳定性。
8、整治河段的造床流量应按本规范附录C的规定分析计算。
9、根据造床流量、河床地质组成、河段地形条件等资料分析确定整治河段的河相关系。
10、在基本资料分析、河流冲淤计算、河工模型试验的基础上，分析整治河段的河床演变特点及其影响因素，预测河段演变的发展趋势。
结语：借用拿破仑的一句名言：播下一个行动，你将收获一种习惯；播下一种习惯，你将收获一种性格；播下一种性格，你将收获一种命运。
事实表明，习惯左右了成败，习惯改变人的一生。
在现实生活中，大多数的人，对学习很难做到学而不厌，学习不是一朝一夕的事，需要坚持。
希望大家坚持到底，现在需要沉淀下来，相信将来会有更多更大的发展前景。
黄河内蒙古河段河床演变特征分析
侯素珍;常温花;王平;田勇;伊晓燕
【期刊名称】《泥沙研究》
【年(卷),期】2010()3
【摘要】针对近年来黄河内蒙古河段河槽淤积萎缩严重,防洪、防凌形势严峻的状况,从不同方面综合分析了巴彦高勒-头道拐河段河床冲淤演变特征。
通过同流量水位变化分析了不同时期、不同水沙条件下各河段主槽冲淤变化,总体具有汛期冲刷非汛期淤积的特点,而汛期冲淤变化取决于洪水期的变化;依据输沙量法分析了内蒙古河段冲淤变化特点,进一步指出了不同河段淤积的原因;从不同时段河床形态的调整,揭示了河床冲淤随水沙变化而调整的规律;指出了不利的水沙条件是内蒙古河段主槽淤积萎缩、排洪能力大幅度降低的根本原因。
【总页数】7页(P44-50)
【关键词】黄河;河床演变;同流量水位;河床形态;平滩流量
【作者】侯素珍;常温花;王平;田勇;伊晓燕
【作者单位】黄河水利科学研究院;河海大学
【正文语种】中文
【中图分类】TV147
【相关文献】
1.黄河内蒙古河段河床横断面调整分析 [J], 张立;孙东坡;杨真真;李彬;谢峰
2.黄河下游宽河段河床边界条件变化特征分析 [J], 李勇;翟家瑞
3.黄河大柳树河段河床演变的三维数值模拟 [J], 王晓明;吕岁菊;李春光;杨程
4.从黄河下游“92.8”洪水看游荡性河段高含沙水流的河床演变特性 [J], 汪岗;徐明权
5.黄河下游游荡河段河床演变对河道整治的响应 [J], 姚文艺;杨邦柱
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
2.1自然地理2.1.1地理位置奎屯河流域位于新疆天山北坡中部，准噶尔盆地西南缘，乌鲁木齐以西220km。
流域东以吐尔条沟与沙湾县的巴音沟河流域为界，西与精河县托托河流域接壤，南靠天山分水岭与伊犁喀什河流域相邻，北接准噶尔界山山脉的玛依尔力山和扎伊尔山分水岭。
东西长160km，南北宽240km，地理坐标为东经83°22′00″—85°47′00″，北纬43°30′00″—47°04′00″，流域总面积2.83万km2，其中山区1.19 km2，平原区1.64km2。
2.1.2地形地貌奎屯河流域地形地貌以奎屯河下游河段为界，分为南、北两部分。
南部山区属中高山、低中山地形，其山脉呈E—W向延伸，向N高程依次降低，而且是东高西低，流域内主要河流有奎屯河、四棵树河、古尔图河均发源于天山山脉的依连哈比尔尕山和博罗科努山，海拔1000m～4700m，地势陡峻，沟谷深切，基岩裸露，海拔3700m以上终年积雪。
冰川面积483.08km2，夏季气温上升，冰雪融化，是径流的主要补给源。
海拔1000m—3500m山区雨量充沛，降水历时短，强度大，夏季暴雨洪水的主要成因。
北部山区属低中山、低山地形，其山脉走向呈NE—SW，向SE高程依次降低，海拔600～2000m，山势较为平缓，无终年冰雪覆盖。
奎屯河流域平原区夹于南山、北山之间，海拔从南、北山山前向平原腹地逐渐降低，由南部的1000m、北部的600～900m降为250m，并依次发育了山前冲洪积砾质倾斜平原、冲洪积及冲积细土平原、风积平原、冲湖积细土__________________________________________________平原等地貌类型。
①山前冲洪积砾质倾斜平原，分别位于南、北山山前，呈带状分布，地形较为平坦，植被稀少，地表砂卵砾石裸露，呈戈壁景观。
南山山前的冲洪积砾质倾斜平原的分布范围为山前到312国道一带，宽度10km～20km，海拔400m～1000m，地势南高北低，地形坡降15‰～30‰。
古尔图河河床演变规律及其整治初探
摘要:河流中的泥沙运动是产生河床演变的主要原因，河床冲淤变化也是泥沙运动的结果；因此，研究河床演变规律、了解河流泥沙的来源和特性，是整治泥沙危害的首要任务。
关键词:河床演变;泥沙;整治
1.引言
新疆河流均为冲积扇河流，全疆绝大部分灌区、村庄、主要城镇均处于各河道冲积扇上；新疆乌苏市古尔图镇及农七师123、124、125、127团就位于古尔图河下游的冲积扇上；古尔图河发源于发源于天山北麓的博罗科努山，属于典型的山区季节性多泥砂河流，每年汛期暴雨、泥石流导致上游河床严重淤积，险情不断，水利工程损毁严重，造成引水排沙两难的境地；下游自然环境因河床演变和人为因素破坏，导致部分国家级保护植物如野生胡杨、白梭梭等自然植被枯死，农业需水量得不到满足，给古河流域的人民带来了沉重的负担，严重制约了农业经济的发展；因此，了解和掌握河床演变规律、整治泥沙淤积具有重要意义，同时也是保护自然环境、实现可持续发展的重要途径之一。
2.古尔图河河床演变基本规律古尔图河流经古尔图牧场，在甘家湖牧场与奎屯河、四棵树河汇合，由南至北注入艾比湖。
古尔图河全长115公里。
主要由五条支流汇合而成，后经哈拉少拉山流出，
河床最宽处250米左右，由南至北而下，年径流量3.45亿立方米，泉水年涌水量2.61亿立方米，汛期最大瞬时洪峰流量110m3/s。
2.1古尔图河河流的形态和水沙运动的特征
a河流的形态特征：古尔图河河流位于山高坡陡、地质构造复杂的山区，其河床断面呈“V”形与“U”形相间，断面窄深，河流的宽深比较小，中水河床与洪水河床没有明显的分界线。
河流受地质构造和岩性变化的影响，形成峡谷和宽河谷相间的河道平面形态；峡谷河段岸坡陡峭，岩基外露，两岸山峰矗立，水流湍急；宽河谷河面开阔，岸坡平缓，阶地发育，存在河漫滩等卵石、泥沙堆积物。
b古尔图河河流的水沙特征
①古尔图河水情特征：古尔图河属于山区季节性多泥沙河流，河道枯水期（流量10m3/s以下）有5个月，即1、2、3、4、5月上旬、12月中下旬；平水期（流量10m3/s—30 m3/s）有4.5个月，即5月中下旬，6月上旬、9、10、11、12月上旬；洪水期(流量30 m3/s 个以上)有2.5个月；水量随气温、降雨变化较稳定，且在时间、空间分布规律较明显。
②古尔图河泥沙特征：河流泥沙主要来自汛期暴雨的水土侵蚀，全年来沙量几乎集中在汛期的几此洪峰过程中，且水流泥沙以推移质为主，推移质主要由卵石、砾石、和中粗沙组成，泥沙粒径分布范围广泛，河床内堆积的卵石一般在较大洪水时才能移动，河床上游卵石、砾石、和中粗沙堆积物较多，下游以中粗沙、面沙为主。
2．2影响古尔图河河床演变的主要因素
a河段进口水沙条件的影响：主要是河源来水量及其在时间空间上的分布情况，河源来水携带推、悬移质含量汛期较饱和，平枯期携带推、悬移质含量不饱和。
b河段出口水流条件的影响：即下游水位流量关系，主要是下游侵蚀基准点即冲淤基点的影响，一般在7月下旬、8月上旬冲刷、淤积变化剧烈，其余时间变化较缓慢。
c河段周界条件的影响：主要是河道的断面形态、比降、河床物质组成和人工修建建筑物等地势、地貌因素的影响。
在渠首上游整治段处，由于常年累月冲淤变化，河滩较开阔，卵石等堆积物较多，河道纵比降较小，具有宽、浅、散、乱的平面形态和运动特征，汛期遇到特殊情况很容易导致主河槽抬高，形成漫流，上游淤积。
此三项因素决定了该河段河床演变的趋势和过程。
其中来水来沙条件是决定性的影响因素，人类活动也对河床演变产生重要影响。
2.3古尔图河河床演变的原因、种类及其特性
a河床演变的原因:河床演变是水流与河床相互作用的结果。
从河流动力学的角度来看，水流作用改造着河床，河床又制约、影响着水流；水流中泥沙的沉积使河床淤高或束窄，冲刷使河床降低或拓宽。
因此河床的演变过程，实质上就是在水流作用下，河床边界的泥沙被冲刷、搬运和沉积的过程。
b河床演变的种类:由于河源来水来沙的变化、地形地势的差异，导致河床演变的形式极其复杂。
按其时空分布特征有如下几类：
①按河床演变的空间特征分类，可分为纵向变形和横向变形。
②
按河床演变的时间特征分类，可分为单向变形和复归性变形。
单向变形即河床在某段时段内只是冲刷或淤积。
③按河床演变影响的范围分类，可分为长河段变形和短河段变形。
c河床演变特性：①河流比降较大，水流具有较强的携沙能力，输沙常处于不饱和状态，所以古尔图河河流的河床演变是以纵向冲刷下切、横向侵蚀拓宽为主的发展趋势。
②在特殊边界条件和水文条件的局部河段，发生显著的河床变形。
③河流受外部强烈突变因素的影响，使河床发生显著的变形。
3.古尔图河河道的整治作用
a强化河床边界条件，提高河岸的抗冲刷能力。
b达到防洪标准要求,确保下游人民群众生命和财产不受损失
c确保下游灌区用水及其人畜饮用水，延长已建水利工程使用寿命。
4.古尔图河河道的整治原则
古尔图河是以灌溉为主兼顾防洪的山区河流，在满足下游灌区工农业用水及人畜饮用水的情况下,应严格执行防洪标准要求。
因此河道的整治原则应做以下几个方面的考虑：
a全面规划、综合治理：即要有全局观念，上下游兼顾，采取各种整治措施进行治理，使整体效益最大化。
如修建堤坝、裁弯取直、堵支强干等。
b因势利导、重点整治：即根据河势的变化趋势，运用工程手段由点到线、有步骤、有阶段地引导河势向有利的方向发展，限制和消
除其不利的一面；按轻重缓急有重点地对控制性河段、关键性工程首先实施整治。
c因地制宜，开发新材：即根据工程所在地现场情况，采取相应的整治措施，选择相宜的建筑物结构和布置形式，尽量采用新型、高效材料或就地取材，以达到节约工程投资、延长工程寿命和便于工程管理的目的。
5古尔图河河道的整治工程种类
a按建筑材料分：临时性整治建筑物，如用梢捆等材料修建的建筑物,此方法常用于冲刷变化不激烈的河段上。
永久性整治建筑物，如用土料、石料、混凝土、金属等材料修建的抗冲和抗朽能力好，使用年限长的建筑物，此方法常用于冲淤变化激烈的控制性河段河段上；
b按淹没与否分:分为淹没整治建筑物和非淹没建筑物。
c按照作用和水流的关系分：护坡、护底建筑物即用抗冲材料直接在河岸、堤岸的坡面、坡脚和整治建筑物基础上做连续的覆盖保护层，以抗御水流冲刷。
d按照建筑物外形分：可分为坝和护岸等类型。
古尔图河河道从1968至2008年四十年间，在上游1+200—17+7500河上段共修建了36座丁坝、15座暗蜗牛及17公里防洪顺堤，多年来在整治河道上有着丰富的经验并取得了良好的经济效益。
6结语
河流中的泥沙运动是产生河床演变的主要原因，河床冲淤变化也是泥沙运动的结果；因此，研究河床演变规律、了解河流泥沙的来源及其特性，是整治泥沙危害变害为利的首要任务，同时也是保护自然环境、实现可持续发展的重要途径之一。
参考文献：
李国庆主编的中央广播电视大学出版社出版《治河及工程泥沙》第四、五、六章部分内容。
