河道演变规律优质PPT.ppt

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沙波和成型堆积体的存在将原来均匀一致的水流改造成为在近底部分的收缩段和扩张段，也就是加速区匀一致的水流改造成为在近底部分的收缩段和扩张段，也就是加速区和减速区交替出现的非均匀水流，泥沙和减速区交替出现的非均匀水流，泥沙在在水流加速区发生冲刷，而在水流加速区发生冲刷，而在水流减速区发生淤积，其结果使得整体上仍处于输沙平衡状态的河床，水流减速区发生淤积，其结果使得整体上仍处于输沙平衡状态的河床，在局部上己处于输沙不平衡状态，同一瞬间河床高程沿流程呈波状变在局部上己处于输沙不平衡状态，同一瞬间河床高程沿流程呈波状变化；

同一空间点河床高程沿时程呈波状变化。

化；

n值得注意的是，水沙两相流动床的平直状态是不稳定的，值得注意的是，水沙两相流动床的平直状态是不稳定的，施加一个小的扰动波之后就会转变成为波动状态，并在相施加一个小的扰动波之后就会转变成为波动状态，并在相当大的范围内，有能力将这种波动状态保持下去，这是由当大的范围内，有能力将这种波动状态保持下去，这是由水沙两相流的内在矛盾决定的，它反映了输沙不平衡的绝水沙两相流的内在矛盾决定的，它反映了输沙不平衡的绝对性，从而也反映了河床演变的绝对性对性，从而也反映了河床演变的绝对性河流动力学n使河流经常处于输沙不平衡状态的另一重要原因使河流经常处于输沙不平衡状态的另一重要原因是，河流的进出口条件经常处于发展变化过程之是，河流的进出口条件经常处于发展变化过程之中中n进口水沙条件几乎总在变化进口水沙条件几乎总在变化n这主要是由气候因素，特别是降水因素在数量及地区分布上这主要是由气候因素，特别是降水因素在数量及地区分布上的不稳定性造成的，由此产生的水沙量的因时变化比较显著的不稳定性造成的，由此产生的水沙量的因时变化比较显著n其它因素，如地形、土壤、植被等也存在一些缓慢的变化，其它因素，如地形、土壤、植被等也存在一些缓慢的变化，对进口水沙条件的变化也有一定的影响对进口水沙条件的变化也有一定的影响n出口条件出口条件n如果着眼点是前面提到的侵蚀基面如果着眼点是前面提到的侵蚀基面，其变化是很缓慢的；

其变化是很缓慢的；

n如果着眼点是水流条件的变化如果着眼点是水流条件的变化，如干支流的相互顶托，潮汐如干支流的相互顶托，潮汐破对洪水波的影响等，仍可能产生很大的变化破对洪水波的影响等，仍可能产生很大的变化河流动力学n河床周界条件河床周界条件n通常是比较稳定的，但当局界发生急剧变形之通常是比较稳定的，但当局界发生急剧变形之后后，如周界的形态和地质组成出现急变，也可如周界的形态和地质组成出现急变，也可能激发新的输沙不平衡能激发新的输沙不平衡河流动力学河床演变的分析方法河床演变的分析方法河流动力学分类分类n按时间特征按时间特征：

长期变形和短期变形；

n按空间特征按空间特征：

大范围变形和局部变形；

n按形式特征按形式特征：

纵深向变形和横宽向变形；

n按方向性特征按方向性特征：

单向变形单向变形（单向冲刷或淤积单向冲刷或淤积）和复归性变形和复归性变形（冲刷淤积交替进行冲刷淤积交替进行）；

n按是否受人类活动干扰按是否受人类活动干扰：

自然变形和受人自然变形和受人为干扰变形为干扰变形河流动力学n影响河床演变的主要因素可概括为影响河床演变的主要因素可概括为n河段上游来水量及其变化过程河段上游来水量及其变化过程n河段上游来沙量、来沙组成及其变化过程河段上游来沙量、来沙组成及其变化过程n河段出口处的侵蚀基点高程及河床周界条件等河段出口处的侵蚀基点高程及河床周界条件等n目前常用的几种演变分析方法目前常用的几种演变分析方法n天然河道实测资料分析天然河道实测资料分析n运用泥沙运动基本规律及河床演变基本原理、对河床运用泥沙运动基本规律及河床演变基本原理、对河床变形进行理论计算变形进行理论计算n运用河流模拟的基本理论，对河床演变进行预测运用河流模拟的基本理论，对河床演变进行预测n对条件相类似的河段进行类比分析对条件相类似的河段进行类比分析（在所研究的河段在所研究的河段资料不完备的条件下采用资料不完备的条件下采用）河流动力学天然河道实测资料分析天然河道实测资料分析n河段来水来沙资料河段来水来沙资料分析分析n根据多年平均流量、多年平均输沙量资料，确定要分根据多年平均流量、多年平均输沙量资料，确定要分折的年份属什么类型的典型年，折的年份属什么类型的典型年，n若为丰水枯沙年则有利于河道冲刷；

若为枯水丰沙年，则有利于淤积；

若为丰水枯沙年则有利于河道冲刷；

若为中水中沙年，河道可能会处于冲淤平衡状态。

进一步划分又可分为若为中水中沙年，河道可能会处于冲淤平衡状态。

进一步划分又可分为丰水丰沙年、丰水中沙年、中水丰沙年：

、中水枯沙年、枯水枯沙年等。

丰水丰沙年、丰水中沙年、中水丰沙年：

不同的水沙典型，河道演变的方向、演变的幅度会有明显著异不同的水沙典型，河道演变的方向、演变的幅度会有明显著异n若需要进一步分析河床演变的细节，则需仔细分析水若需要进一步分析河床演变的细节，则需仔细分析水沙过程的年内变化情况，特别是研究浅滩河段年内冲沙过程的年内变化情况，特别是研究浅滩河段年内冲淤变化规律时，涨水和退水时间的长短、沙峰和洪峰淤变化规律时，涨水和退水时间的长短、沙峰和洪峰孰先孰后、洪峰与沙峰的峰型及峰量等，往往关系到孰先孰后、洪峰与沙峰的峰型及峰量等，往往关系到浅滩河段年内冲淤变化及碍航情况浅滩河段年内冲淤变化及碍航情况河流动力学n对水道地形观测资料的整理对水道地形观测资料的整理分析分析n河道平面变化河道平面变化河流动力学n对水道地形观测资料的整理分析对水道地形观测资料的整理分析n河道纵向演变及冲淤量估算河道纵向演变及冲淤量估算n河段历年实测的深泓线河段历年实测的深泓线（或河床平均高程线或河床平均高程线）绘制在绘制在同一幅图上，通过分析对照，即可看出该河段沿深同一幅图上，通过分析对照，即可看出该河段沿深泓线泓线（或沿几何轴线或沿几何轴线）的纵向冲淤变化的纵向冲淤变化n点绘水位点绘水位流量关系图，可以间接判断河床的冲淤流量关系图，可以间接判断河床的冲淤情况，并据此分析河段冲淤发展趋势情况，并据此分析河段冲淤发展趋势n根据历年水位、流量实测资料，可绘制同流量下的根据历年水位、流量实测资料，可绘制同流量下的水位过程线，用于分析河段年际冲淤变化水位过程线，用于分析河段年际冲淤变化n当河道上设有多处水文站，并有历当河道上设有多处水文站，并有历年年实测悬移质输实测悬移质输沙率资料时，可以根据输沙平衡原理，计算某时段沙率资料时，可以根据输沙平衡原理，计算某时段内上、下水文站输内上、下水文站输沙沙量之差，据此可判断该时段内量之差，据此可判断该时段内河床的冲淤变化及其冲淤量河床的冲淤变化及其冲淤量河流动力学河流动力学n当河段内有若干次实测大断面成果时，则当河段内有若干次实测大断面成果时，则可进行河道断面的冲淤计算，具体做法是可进行河道断面的冲淤计算，具体做法是：

n每个断面选择一个定常的比较高的控制高程作每个断面选择一个定常的比较高的控制高程作为断面冲淤计算的基准面；

为断面冲淤计算的基准面；

n分别计算各断面历次实测控制基准面以下的断分别计算各断面历次实测控制基准面以下的断面面积；

面面积；

n计算各断面相邻两个侧次的断面面积之差，并计算各断面相邻两个侧次的断面面积之差，并根据上、下相邻两个断面的间距，计算其根据上、下相邻两个断面的间距，计算其间间的冲淤量；

的冲淤量；

n根据计算所得冲淤量，绘制沿程冲淤变化图根据计算所得冲淤量，绘制沿程冲淤变化图河流动力学河流动力学n对河床地质资料的整理分析对河床地质资料的整理分析n河床地质条件是影响河床演变的重要团素之一河床地质条件是影响河床演变的重要团素之一n当河床由易冲刷的松散沙质组成时，河床的变当河床由易冲刷的松散沙质组成时，河床的变化将较急剧，河床将不稳定化将较急剧，河床将不稳定n当河床由不易冲刷的土质组成时，河床演变的当河床由不易冲刷的土质组成时，河床演变的过程将较缓慢，河过程将较缓慢，河床将比床将比较稳定较稳定n如果河床的地质组成极为如果河床的地质组成极为复杂，则复杂，则河床演变的河床演变的过程也将很复杂过程也将很复杂河流动力学河流动力学河相关系河相关系河流动力学定义定义n能够自由发展的冲积平原河流的河床，在水流的能够自由发展的冲积平原河流的河床，在水流的长期作用下，有可能形成与所在河段具体条件相长期作用下，有可能形成与所在河段具体条件相适应的某种均衡的河床形态，亦这种均衡和表达适应的某种均衡的河床形态，亦这种均衡和表达来水来沙条件来水来沙条件（如流量如流量、含沙、含沙量、泥沙粒径等量、泥沙粒径等）及河及河床地质条件床地质条件（在冲积平原河流中其本身的部分甚至在冲积平原河流中其本身的部分甚至整体往往又是来水来沙条件的整体往往又是来水来沙条件的函数）的特征物理函数）的特征物理量之间，常存在某种函数关系，量之间，常存在某种函数关系，这种函数关系称这种函数关系称为为河相关系或均衡关系河相关系或均衡关系n由于河床形态常处在发展变化的过程之中，所谓由于河床形态常处在发展变化的过程之中，所谓均衡形态并不意味着一成不变，而只是就空间和均衡形态并不意味着一成不变，而只是就空间和时间的平均情况而言时间的平均情况而言河流动力学n存在两种河相关系，存在两种河相关系，n相应于某一特征流量，如造床流量的河相关系，利相应于某一特征流量，如造床流量的河相关系，利用这样的河相关系用这样的河相关系，对于某一断面，只能确定惟一对于某一断面，只能确定惟一的河宽、水深及比降。

这样的河相关系，适用于一的河宽、水深及比降。

这样的河相关系，适用于一个河段的不同断面，同一河流的不同河段，甚至不个河段的不同断面，同一河流的不同河段，甚至不同河流。

它只涉及断面的宏观形态，而不涉及其细同河流。

它只涉及断面的宏观形态，而不涉及其细节节。

在文献中有时称之为沿程河相关系在文献中有时称之为沿程河相关系n同一断面相应于不同流量的河相关系，它能确定断同一断面相应于不同流量的河相关系，它能确定断面形态随流量变化的细节，在文献中有时称之为断面形态随流量变化的细节，在文献中有时称之为断面河相关系。

通常所说的河相关系面河相关系。

通常所说的河相关系，常指沿程河相常指沿程河相关系，在用沿程河相关系确定断面的总体轮廓之后，关系，在用沿程河相关系确定断面的总体轮廓之后，再用断面河相关系确定其变化细节再用断面河相关系确定其变化细节n冲积河流水力计算和河道整治的依据冲积河流水力计算和河道整治的依据河流动力学造床流量造床流量n无论是河床的稳定系数，还