工程泥沙及河流管理河海大学考试资料整理

1、目前河流存在的主要问题：水多洪水问题：由于降雨、融雪（冰）、冰凌、风 暴潮、堤坝溃决等原因引起江河湖库及沿海水量增 加、水位上升而泛滥以及山洪暴发所造成的灾害 水少干旱通常指淡水总量少，不足以满足人的生存 和经济发展的气候现象。干旱从古至今都是人类面 临的主要自然灾害，随着人类的经济发展和人口膨 胀，水资源短缺现象日趋严重，这也直接导致了干 旱地区的扩大与干旱化程度的加重，干旱化趋势已 成为全球关注的问题。水脏水环境污染问题：水体因某种物质的介入， 而导致其化学、物理、生物或者放射性等方面特性 的改变，从而影响水的有效利用，危害人体健康或 者破坏生态环境，造成水质恶化。水浑：泥沙淤积还带来其他

2、问题，如：水库淤积、 河道演变、航道淤积、闸下淤积等为什么提出河流管理 1、河流对人类生存、发展非常重要。2、河流是一个系统，非常复杂。3、受自然和人类活动的影响，存在的问题比较突出。河流的功能：水生生物生存的自然空间，人类水资 源的供给，改善和调节地球环境 ，航运，发电 河流管理的提出：因为河流系统是错综复杂的，有 自然因素：水，沙，河床。社会因素：工程，滩地，生物，地下水。通过自然 人类活动的影响，导致水灾害加剧水资源短缺水环境恶化水生态失衡因此提出河流管理的观念1、单目标向多目标转变；2、静态向动 态转变；3、河流局限自身向整体系统流域转变 河流管理的定义：就是为了满足人类社会生存和发展

3、的需求并且维 护河流自身的健康发展而采取的一系列措施的总 和。运用各种手段，防治水旱灾害，开发和保护河 流；协调社会经济发展和河流开发利用的关系；监督、限制不合理的开发、危害河流的行为。字面： 料理；治理过问，理会管束。管理犹如治水，疏堵结合、顺应规律而已河流管理的理念：人定胜天理念 人与自然和谐共 处理念 维持河流健康理念， 河流自然属性与社会 属性相统一理念，人类是可以认识自然的；人类是 可以利用自然的，可以选择自然中益于生存发展的 东西为己所用；类是可以改造自然的；人是人与河 流关系的主导力量，通过人类的努力，即各种治水 措施、工程的运用，达到人类可以完全控制河流自 然规律的目的。河流管

4、理的目标： 终极目标：最大限度的满足国民经济发展、社会进步和生态安全的需求，重新塑 造人与河流的关系，达到人与河流共存、和谐发展。 具体目标：提供质量优良的供水，达到河流水资源的可持续开发利用，保障河流的防洪安全，促进 水生生态系统的恢复和生态环境的改善，实现以人 为本、人与河流的和谐共处河流管理的内容：水量管理：水安全和经济发展，河流生态需水河流基本生态环境需水量河流输沙排盐需水量湖泊洼地生态环境需水量水质管理：点源污染、面源污染，从以末端治理为 主转到以源头控制为主水质管理指运用行政、法律、经济和科学技术手段， 协调社会经济发展与水质保护的关系，控制污染物 质进入水体，维持水质良好状态和生

5、态平衡，满足 工农业生产和生活对水质的要求。1）宏观计划管理：提出综合防治水污染的方案，确定防治水体 污染的技术政策和技术发展方向，并有计划地组织 实施。2）污染源管理 3）水体环境质量管理：划 定不同的水质分区；制定水环境质量标准和废水排 放标准；对污染源实施监督管理；维持水体的自净 能力。河道管理：河道包括江河、湖泊、人工水道、行洪 区、蓄洪区和滞洪区。河道管理系运用技术、经济、 行政等管理手段，保障防洪安全，发挥其综合效益。 1、大、中河流河道的整治、维修、养护与管理；2、 组织和参加防汛抗洪工作；3、负责开发河道上的水、土、砂、石及护岸林等资源，并对在河道管理 范围内采砂，取土，营造、

6、砍伐护岸林等进行审批； 4、对河道管理范围内占河、占滩、修建设施审批； 对河道管理范围内建设桥梁、穿堤建筑物等工程审 批；6、对河道管理范围内新开河道、挖筑鱼池等 活动审批河岸地管理：河流两侧陆边界一定范围内的带状区域是滩涂岸线资源，有行洪、调节水流和维护河流健康的自然 与生态环境功能属性，同时又在一定情况下具有开 发利用价值的土地资源属性。1岸线开发利用布局不合理，利用方式单调。由于 缺乏统一规划，岸线开发利用未能统筹处理好上下 游、左右岸等方面的关系。2岸线利用的主要方式是修建港口、码头、桥梁等 工程，对绿化、旅游等其他利用方式研究不够。3岸线资源未能充分有效利用。一些企业占用过多岸线，一

7、些小企业、小码头占用了较好的深水岸线。4项目分析论证不足，缺乏对岸线利用整体影响的 分析研究。5各类工程易形成群的效应，使河道局部流速发生 改变，造成了冲刷、淤积、水位壅高，对河势和防洪带来了不利影响。6缺乏统一有效的管理，缺乏对岸线资源的有效维 护管理。河流自然属性：水流，泥沙，河床，工程作用下的水沙、河床变化水流：河道水流的基本特性：1、两相性2、非恒定 性：来水来沙；河床和水流相互依存、影响和制约， 河道水沙条件与河床形态的非恒定性是河流不断 演进发展的动力。3、三维性 流速分布：1、对数 流速分布公式（Prandtl公式）2、抛物线型流速分 布公式（Basin公式）3、指数流速分布公式

8、河道水流的阻力：河流阻力根据其边界条件的不同，可 分为定床阻力和动床阻力。冲积河流的阻力一般属 于动床阻力，它包括沙粒阻力、沙波阻力、河床阻 力、河岸及滩面阻力、河床形态阻力及建筑物的外 加阻力等。泥沙，河流泥沙的来源可以分为两大类：一类是来 自流域内降雨形成的地面径流对地表的冲蚀，通常 称为水土流失；另一类是从原河床沉积层冲刷起来 的。含沙量只表示河水中的含沙浓度，要计算河流 输移泥沙的总量，还必须与流量联系起来。泥沙颗粒的形状是各式各样的。通常用球度系数来 表示里=A'/A形状不规则的泥沙颗粒要测定其表面积相当困难， 常引用形状系数 Sf表示颗粒的形状特征：SF=c/根号下a*b式

9、中：a、b、c分别为颗粒长、宽、厚 三个互相垂直方向上的尺度。SF数值的大小表征泥 沙颗粒的扁平程度，SF越小，沙粒越扁平。天然泥沙颗粒粒径变化范围较大（0.0011000mm ）,且形状很不规则，很难用一个直观的尺度指 标来表示泥沙的大小，通常以颗粒的概化直径表 示，称为泥沙的粒径。泥沙粒径的概化表示方法有 下列几种：（1）等容粒径算术平均粒径几何平均粒径泥沙的粒径：筛孔粒径（d > 0.05mm ）:采用筛析法 确定的泥沙粒径沉降粒径（d < 0.05mm ）:采用水析法测量颗粒在 静水中的沉速，后按球体粒径与沉速的关系式，求出与泥沙颗粒密度相同，沉速相等的球体直径泥沙的级配曲

10、线在采集的代表沙洋中，小于某种粒 径的泥沙累计百分数与该粒径在半对数纸上的关 系曲线，称为泥沙的级配曲线。按泥沙运动状态分：1.床沙：组成河床表面的静止 泥沙，又称河床质。特点：静止、较粗；2.推移质：沿河床滑动、滚动及跳跃前进的泥沙。特点：运动间歇性、可与床沙交换、速度较水流慢； 3.悬移质：被水流携带、远离床面悬浮于水中运动 的泥沙。特点：颗粒细，与水流速度基本相同。按 泥沙冲淤，t#况分：1.床沙质：悬移质中较粗的部分， 又在河床中大量存在的泥沙。2.冲泻质：悬移质中较细的部分泥沙。泥沙的沉速： 单颗粒泥沙在静止的无限大清水水体中匀速下沉 的速度为泥沙的沉降速度3 o泥沙的起动3、沙波

11、的运动河床：山区河流；陡峻的河谷地形使得山区河流的 暴雨径流形成快、汇流时间短。洪水猛涨猛落，流 量变幅极大。推移质多为卵石及粗沙。山区河流多 处于侵蚀下切状态。河道纵剖面陡峻且常有台阶 形，而河道平面摆动不大。 河谷断面一般呈“V”字型 或U”字型，断面比较窄深，中水河床与洪水河床之 间没有明显的分界线。平原河流：由于水流对泥沙的搬运、 堆积作用，形成 深厚的冲积层。水文水力特性表现在：集水面积大， 坡度平缓，汇流时间长。洪水涨落比较平缓，持续 时间较长；流量较大而流量及水位变幅相对较小， 水面比降及流态均比较平缓。平原河流和河型顺直型、弯曲型、分汉型和游荡型 四种。这四种河型相应的河流典型

12、横断面也可概括 为：抛物线形（a）,不对称三角形（b）,马鞍形（c）, 多汉形（d）四类。河床变形的原因和种类：河床演变的具体原因千差 万别，但归根结底都是由于输沙的不平衡引起的。 从工程角度考虑，冲积河流的演变形式按其特征可 作如下分类。（1）按河床演变空间特征分为纵向变 形和横向变形。（2）按河床演变的时间特征可分为 单向变形和复归性变形。（3）按河床演变影响的 范围考虑又分有长河段变形和短河段变形。河床演变的基本原理：水流与河床之间以泥沙为媒 介的相互作用，使得河床形态在天然状态或人工干 扰状态下始终处于变化过程，即河床演变。河流来 沙与输沙不平衡引起的河床变形，实质上就是水流 与河床这

13、一对矛盾的自动调整过程。这反映了河床演变的基本原理一一河床自动调整理论河床演变的特点 （1）河流反应的连锁、辐射性。（2）河流反应的明确目的性。（3）河流反应的有 限范围性。河床演变的特征主要反映在两个方面：一是反映在河床形态的变化方面；二是反映在 河势的变化方面 航运： 达到规定的航深与航 宽，弯道平缓，流速适当桥渡：使桥墩上下游水流平顺衔接以免基础被破坏 水利枢纽：协调枢纽各部分的正常运转，下游水 流平顺衔接避免严重冲刷防洪和排水：河道有足够的过水能力，河岸不被冲 刷，堤防避免淹没水土保持：避免水土流失，保持生态平衡综合利用水资源：综合考虑满足多部门的要求 河流社会属性河流的社会属性主要是

14、通过人类的 社会活动表现出来并发挥一定功能，它反映的是河 流对人类社会经济系统的支撑程度。河流文明1、尼罗河与古代埃及文明 2、两河流域 与古代巴比伦文明 3、印度河与印度河文明 4、黄 河与中华文明河流的资源价值功能：1、利用价值功能供水功能、 泄洪和滞洪功能、发电功能、航运动能、养殖功能、 旅游功能2、生态环境功能河流的环境功能是指河 流对环境的支撑能力，反映在河流修复能力、纳污 能力和净化能力上河流的生态功能包括：栖息地功能、通道功能、过 滤与屏蔽功能、源汇功能河流与人类伦理 1）人类与河流的关系体现着伦理 道德特征，即人类是以一种什么样的态度对待河 流。2）财富的公平与代际均衡。河流是

15、人类生存 和发展的基础，不仅要满足你的需要，满足他的需 要，也要满足子孙后代的需要。河流自然属性和社会属性相互关系：1工农业及生活污染物造成河流污染，河流污染的后果：（1）、威胁群众身体健康；2）、导致居民饮水困难；3）、 造成巨大经济损失；4）、水生生物绝迹与河道生态 系统遭受破坏。2超量引水使得河流发生断流，河道断流的危害： 给工农业生产和生活带来严重危害，对沿河特别是 河口三角洲地区生态环境产生重大影响，包括：海岸侵蚀后退； 地下水环境恶化；地表水环境容量减少，污染加重；河口地区土地盐碱化、沙化，使湿地生态系统退化；河口地区及近海生 物多样性减少，生物种群和遗传多样性丧失。主河槽的淤积、

16、3大坝的修建造成坝上游淤积和坝下游冲刷水库淤积的上延现：水库坝前水位抬升，大量泥沙 淤积，水库调度不当将使库尾航运、农业生产受到 较大影响坝下游的冲刷现象：边界条件改变，水沙状态改变三峡水库下游河道冲刷对防洪的影响：降低了九江 以上的洪水位，尤其是荆江段降幅最大；缓解了洞庭湖库容损失，保证其防洪库容；河岸崩 塌和展宽4人为稳定河流流路导致防洪压力增大河流的淤积、摆动、改道是河流在一定水沙条件下的自然规 律。堤防的修建，给人类的生存和发展提供了一个 安全保障的条件，但也在一定程度上约束了河流的 运动水资源统一管理的概念和基本范畴“以公平的方式，在不损害重要生态系统可持续性的 条件下，促进水、土及

17、相关资源的协调开发和管理， 以使经济和社会财富最大化的过程。”基本范畴：统一：自然系统、人类系统、价值、功能，管理： 政府主导、公众参与、市场机制和经济手段、管理 体制、管理范围流域管理体制的内涵：流域属于一种典型的自然区 域，是一条河流（或水系）的集水区域，它是以河 流为中心，由分水岭包围的区域，是一个从源头到 河口的完整、独立、自成系统的水文单元，在地域 上有明确的边界范围。特点：1、流域上下游紧密相连；2、存在资源、经济梯度差 3、生态保护与 经济开发之间的矛盾流域管理体制：就是以流域为管理单元，在政府、 企业和公众等共同参与下，应用技术、行政、经济、 法律等手段，对流域内资源全面实行协

18、调的、有计 划的、可持续的管理，促进流域公共福利最大化， 是目前在河流管理中许多国家都普遍采取的一种 体制。我们为什么需要它？ 大量资料表明，流域内不同地 方的水和土地利用之间存在着相互影响、相互联 系。上游地区的土地利用变化，如建坝、城市发展 或开垦荒地，会相应地给下游地区带来一系列影 响。又如，开发欧洲大部分洪泛平原有可能增加污 染物的负荷，加剧土壤侵蚀和减少蓄洪能力。虽然 欧洲大部分的流域存在这些问题，但是只有少部分 流域采用了流域综合方法进行规划和管理来解决 问题流域管理的组织形式：水资源理事会；流域委员 会；流域管理局七大流域：松花江，辽河，海河，黄河，淮河，长江，珠江我国实行流域管

19、理体制的依据：1、水资源本身的基本特征要求实行流域管理：流域性和流动性，多 功能性，公共资源属性 2、水资源的国家所有制 要求加强流域管理我国的水资源行政区域管理体制：所谓水资源行政区域管理体制，就是从行政区域角度对水资源进行 管理，它一般与与流域管理相对，也简称为区域管 理。我国河流管理立法的不足：立法无序，法律法规之 间关系不协调，流域管理的法律规定不完善河流调度管理：全流域水资源统一调度管理，河水 量统一调度管理，河流洪水调度管理，河流水量水 质统一调度管理，河流水沙统一调度管理流域水资源的性质和特征：流动性，相互转化性，区域差异性，多重功能性，整体关联性流域水资源统一管理的必要性：水资

20、源的自然特性需要流域统一管理，除害与兴利相结合的需要，流 域水资源供需矛盾日趋紧张流域水资源统一管理的主要手段：法 律，行政，宣 传教育，技术一调度管理流域水资源统一调度管理：缺水情况下的全河水量 统一调度管理 1水权：水资源规划和用水许可制度，2水量分配：水量分配计划和调度运用方案3节约用水4跨流域调水丰水情况下的河流洪水调度管理，改善水质的水量 水质统一调度管理，考虑河流健康的河流水沙统一 调度管理水量统一调度管理的基础水资源的可再生性：水 循环，污水回用，人工干预过程，水资源的可调控性 ： 黄河总库容，水权：水的所有权、使用权、经营权 和转让权等以需定供水量分配原则：在水资源紧缺不太严重

21、的 情况下，实现以需定供原则.要进行：需水量预测.农 业用水（农田灌溉用水、林牧渔业用水）工业用水（冷却用水、空调用水和产品用水）生活用水（城镇生活用水和农村生活用水）生态环境用水以供定需水量分配原则：在来水量预测的基础上，参照需水量预测，实行以供定需：机会均等，初始 水权（比例分水、尊重现状用水、基本用水保障、 生态用水保障），各地区保证重点，兼顾一般，跨 行业水权补偿，跨地区水权交易，节约用水。跨流域水资源调度管理实例：跨流域调水概况，南 水北调工程，塔里木河下游生态调水洪水及其分类：暴雨、急剧融冰化雪、风暴潮、水 库溃坝等自然或人为因素引起的江、河、湖、海水 量迅速增加，水位迅猛上涨的自

22、然现象。暴雨洪水，风暴潮洪水，冰凌型洪水其他类型洪水：溃坝洪水，溃堰洪水，堰塞湖洪水特性：洪水形成：暴雨洪水和水土流失所起的作用，洪水特性时空分布不均（时间、纵向、横向、垂向）洪灾形成： 灾害形成：相对于人类而言生命财产如果没有人，只是对生态的影响，正面和负面。灾害损失巨大洪水演进：河道洪水演进：一维非恒定流水动力学模型 （水流连续方程、水流运动方程） 洪泛区洪水演进：二维非恒定流水动力学模型洪水预报：降雨预报；产汇流模型（水文学方法预 报模型）；河道洪水预报模型：水文学方法预报模 型（水量平衡、经验关系），洪水演进水动力学预 报模型（水力学方程）洪灾风险定义：洪水淹没造成生命财产损失的可能

23、性，可能性大，需要重视的程度就高。风险评估：洪水频率分析、可能淹没损失计算目的：洪水保险、防洪决策、防洪效益计算洪水调度管理的方法： 防洪工程调度（1）、水库防 洪调度：常规、系统优化、实时调度（2）、堤防工 程与分蓄洪工程防洪联合调度（3）、堤防工程与水 库（群）防洪联合调度（4）、堤防工程、分蓄洪工 程与水库工程联合调度非工程防洪措施（1）、洪泛 区管理2）、编制洪水风险图（3）、推行洪水保险（4）、 建立洪水预报警报系统洪水调度管理的发展趋势：洪旱、跨流域、洪水资源化、实时、统一、实时会商，洪水资源化、汛限 水位动态化，洪水调度管理与流域可持续发展一体 化洪水管理研究的特点 洪水的管理，

24、涉及到人与自然 两大类因素，要求行政管理人员、专业技术人员与 社会公众有更好的沟通与合作。洪水是自然现象， 当其运动超出一定限度，对人类社会造成威胁和损 害时，才成为洪水灾害。洪水灾害所具有的自然与 社会的双重属性，确定了洪水风险的不可消除性与 可管理性。洪水管理的研究，需要自然科学与社会 科学的融合，既包含了哲学理念的层次，又有大量 支持技术方面的需求。防洪管理体系：行政管理与流域管理相结合，黄河 与长江管理体系的异同，防汛决策与指挥系统水量水质统一调度管理：水资源数量和质量的关系，水量水质统一调度管理的核心：增加水量、减 少污水，水量水质统一调度管理的原则：可持续性、 保障防洪安全、优先生

25、活、生态用水、用水效益最 大化，水量水质统一调度管理的发展趋势：转变防 治策略、统一配置水资源、保证河流合理开发利用 率、流域综合管理，水量水质统一调度管理的意义 河流最小生态需水量： 河流基本生态需水量，河流 输沙需水量，河流湿地生态需水量，河口区生态需 水量水量水质统一调度管理实例：引江济太水量水质联 合调度，珠江压咸补淡跨地区应急调水，南水北调 西线工程，疏勒河水量水质统一调度系统，水污染 应急调度水沙统一调度的意义：水沙关系：河流是水沙的有 机结合体水沙关系不协调的表现：水沙来源地区的不平衡，水沙时间分配的不平衡水沙关系不协调的危害： 加重洪水危害，造成水库 淤积，造成海岸侵蚀，导致盐

26、水入侵水沙统一调度的目的： 保持水库有效库容，库尾航 道和坝下游航道，水库汛后能蓄满（多发电），中下游河道冲刷和河岸稳定，多沙河流坝下游河道减 淤，河口地区健康水沙统一调度管理的措施与方法：保证河流系统功能健康的临界水沙条件水沙统一调度管理的技术措施（水力调控措施，机 械调控措施，工程减沙措施，生物减沙技术）水库 水沙联合调度多目标决策模型，梯级水库的联合调 度及优化，建立全流域的水沙资源调控体系 河流管理的理念：人定胜天理念，人与自然和谐共 处理念，维持河流健康理念，河流自然属性与社会 属性相统一理念，人类是可以认识自然的；人类是 可以利用自然的，可以选择自然中益于生存发展的 东西为己所用；

27、人类是可以改造自然的；人是人与 河流关系的主导力量，通过人类的努力，即各种治 水措施、工程的运用，达到人类可以完全控制河流 自然规律的目的。人定胜天理念的影响：在一定时期内，通过工程治 水是必要的。当经济社会发展到一定阶段，要实现人口、资源、环境的协调和可持续发展，仅靠工程治水就显得十分乏力。如黄河流域3000多座大大小小的水库就能喝干两条半黄河的水量。引滦入津、引黄入津能救天津一时，但却因供需矛盾的加 大而难救得一世。为什么要提出人与自然和谐共处理念？人定胜天理念一掠夺式的开发利用，把自然界当做一个无底 的垃圾箱，河流的承受力是有限度的，必须选择人与自然和谐共处理念，才能实现中国经济社会的

28、可持续发展人与自然和谐共处理念的内涵？和谐：“和而不同”、事物的对立统一，即具有差异性的不同事物的结合、统一共存。人与自然和谐共处：就是指以人为本，坚持人 水关系的平衡与协调；合理地趋利避害，在将水 对人类造成危害的程度降低到可以承受的同时，尽 可能降低人类活动对水体循环的干扰；处理好人 类取用水与自然界其他用水的关系，将水资源的开 发利用控制在能够保持水体基本功能、水资源可以 持续利用的状态。实现人与自然和谐共处的主要途径：建立和谐的人与水、人与人之间的关系，用“量水而行”的原则指 导社会经济的发展，加强流域水资源管理，建立与 洪水和谐共处的防洪减灾体系，加强人与水和谐共 处科学技术研究。如

29、水资源承载能力、水环境承载 能力、水资源的可利用量、水的自净能力、生态用 水量等河流健康：健康的河流除了要维持生态系统的结构 与功能还要包括生态系统的社会价值维持河流健康理念的内涵？是否具有足够的河流动力，是否具有与之相适应的 调蓄空间，能否基本维系河流生态系统的协调平 衡；过渡开发水资源，水体污染，流域植被破坏， 能否有效发挥河流的综合服务功能；供水、灌溉、 发电、航运、养殖、旅游、生态等河流健康评价方法-多指标评价法：多指标评价法 使用评价标准对河流的生物、化学以及形态特征指 标进行打分，将各项得分累计后的总分作为评价河 流健康状况的依据。长江健康状况分析与评价： 水资源总量丰富，但时 空分布不均，局部地区仍存在供需矛盾，干流水质 总体良好，但局部污染严重，整体有恶化的