chap5河床演变

1、n河床演变的基本理论河床演变的基本理论n河型分类及不同河型的演变特征河型分类及不同河型的演变特征n河相关系、造床流量河相关系、造床流量n河道的稳定性及稳定性指标河道的稳定性及稳定性指标n河床演变的分析、研究方法河床演变的分析、研究方法本章知识要点：本章知识要点：河流动力学河流动力学泥沙运动力学泥沙运动力学河床演变学河床演变学计算、推理、实验计算、推理、实验归纳、描述、分析归纳、描述、分析定量、微观定量、微观定性、宏观定性、宏观l 河床演变学：研究在水流作用下河床的形态及其变化的科学。河床演变学：研究在水流作用下河床的形态及其变化的科学。l 河势：是河道的平面态势，包括主流线、水边线及其所构成的

2、河势：是河道的平面态势，包括主流线、水边线及其所构成的平面形态平面形态( (如汊道、弯道，边滩、心滩、江心洲、河漫滩如汊道、弯道，边滩、心滩、江心洲、河漫滩) )以及水以及水面现象等有关形态要素的总称。面现象等有关形态要素的总称。l 河床演变：指河床在自然条件下或受人工建筑物影响而发生的河床演变：指河床在自然条件下或受人工建筑物影响而发生的变化及其过程。变化及其过程。黄河的泛滥平原l 河床演变是水流、泥沙与河床相互作用的反映。河床演变是水流、泥沙与河床相互作用的反映。 一定的河床形态和组成必然有一定的与之相适应的水一定的河床形态和组成必然有一定的与之相适应的水流结构和水流条件。流结构和水流条件

3、。 一定的河床形态与河床组成，必然有一定的与之相适一定的河床形态与河床组成，必然有一定的与之相适应的输沙率应的输沙率。l 河床演变的研究意义河床演变的研究意义 取得较好的水质，防止泥沙、漂浮物等对取水构筑物取得较好的水质，防止泥沙、漂浮物等对取水构筑物及河道形成危害，避免因河道变迁造成取水脱流。及河道形成危害，避免因河道变迁造成取水脱流。u 河流的形成和分段河流汇集地面径流和地下径流的水道。l 河水流经的谷地称为河谷。l 河谷底部有水流的部分为河床。l 脉络相通的大小河流所构成的系统为水系（或河系）。支流干流 一般天然河流，按照河谷和河床的情况，冲淤程度，水情变化等特点，分为：河源上游中游下游

4、河口 河流开始具有表面水流的地方，可能为冰川、溪涧、沼泽等。 紧接河源，多处深山峡谷，坡陡流急，常有险滩和瀑布，多为V形峡谷地区。 两岸多为丘陵区，比降逐渐缓和，岸边出现沙滩，冲淤变化不明显。 多处于平原区，坡度缓，流速小，淤积作用明显，多浅滩和河湾，河床宽阔，水量较大，河床横断面多为由河槽和河滩形成的复式断面。 是河流注入海洋、湖泊的地方，水流和河床受上游水流和下游海洋、湖泊两方面的影响。u 河流的基本特征河流长度河流比降河流断面河流特征横断面从河源到河口的距离。纵断面l 河流横断面垂直于水流方向的断面。水位：自由水面用某一水准基面的高程（m）标定。洪水位以下的河床河槽河滩主槽边滩单式断面复

5、式断面 河槽是河流宣泄洪水和输送泥沙的主要通道，植被不易生长，洪水期有低沙运动。 河滩是河槽两侧洪水漫溢的滩地，也称河漫滩。河滩上通常长有植物，被洪水淹没的次数较少，无低沙运动。 边滩是河槽中较高的可移动的泥沙堆。中泓线：l 河流纵断面沿河流中泓线的断面。河流中沿水流方向各断面最大水深点的连线。1jjjjjHHHilli水面或河底比降。1,jjHH 分别为第 j 河段始端和终端的水面或河底 高程。jl第 j 河段长度。 jH第 j 河段水面或河底落差。 l 河流比降中泓线上单位长度内水面或河底的落差。l 河流比降的特点 河流比降由于受各种因素的影响，变化较大；在恒定均匀流情况下,水面坡度恰好等

6、于河底坡度。 河底比降相对水面比降较稳定，水面比降随不同水位而有较大变化； 河流比降一般自河源向河口逐渐减小。13河床演变河床演变表现形式表现形式一、河床演变的一般形式一、河床演变的一般形式发展方向发展方向影响范围影响范围纵向变形（纵剖面）：如上游河床不断下纵向变形（纵剖面）：如上游河床不断下切、下游河床不断抬高等切、下游河床不断抬高等横向变形（横断面，平面图）：如河湾的横向变形（横断面，平面图）：如河湾的发展、汊道的兴衰等发展、汊道的兴衰等单向变形（较慢，如：长江中下游多年年单向变形（较慢，如：长江中下游多年年均淤积不到均淤积不到1cm，黄河下游多年一直抬高，黄河下游多年一直抬高年均年均10

7、cm。河口三角洲不断向外海延伸等）。河口三角洲不断向外海延伸等）局部变形局部变形 （例：弯道、汊道、浅滩）（例：弯道、汊道、浅滩）长距离变形长距离变形 （例：坝下游的冲刷）（例：坝下游的冲刷）复归性变形（较快，如：浅滩在一年内或复归性变形（较快，如：浅滩在一年内或多年内的冲淤变化、河湾在若干年内的发多年内的冲淤变化、河湾在若干年内的发展和消亡、汊道在若干年内的兴衰交替等）展和消亡、汊道在若干年内的兴衰交替等）14二、河床演变的基本原理二、河床演变的基本原理l 机理：机理：输沙不平衡是产生河床演变的根本原因。输沙不平衡是产生河床演变的根本原因。l 河床的自动调整作用：河床的自动调整作用：河道由于

8、输沙不平衡引起河道由于输沙不平衡引起的变形在一定条件下往往朝着使变形停止的方向发展。的变形在一定条件下往往朝着使变形停止的方向发展。mgRUKS3例：例：当当S SS S，即上游来沙量大于本河段输沙能力，即上游来沙量大于本河段输沙能力时，上游由于淤积的影响而产生壅水作用，水流与时，上游由于淤积的影响而产生壅水作用，水流与河床产生变化如图：河床产生变化如图：15JA S SU JA U SSS淤积趋于停止淤积趋于停止上游断面上游断面下游断面下游断面S上上 S下下S上上S下下A增大增大 淤积淤积J、U减小减小 H、A减小，则减小，则J增大，增大，D、减小（床沙变细）减小（床沙变细）S上上减小减小

9、S下下增大增大mgRUKS316l 影响河床演变的主要因素（影响河床演变的主要因素（4 4个）个）河段进口的水沙条件，包括来水量及其变化过程；河段进口的水沙条件，包括来水量及其变化过程；来沙量，来沙组成及其变化过程；来沙量，来沙组成及其变化过程；河段出口的水位流量关系，反映下游侵蚀基点的影响；河段出口的水位流量关系，反映下游侵蚀基点的影响；河段所在河谷的地质地貌条件，包括河谷宽度，比降及河段所在河谷的地质地貌条件，包括河谷宽度，比降及河漫滩组成等。河漫滩组成等。l a、b、c因素就是决定输沙不平衡的基本因素；因素就是决定输沙不平衡的基本因素； d决定河床的边界条件、抗冲能力。决定河床的边界条件

10、、抗冲能力。一、河型分类一、河型分类l 平原河流的分类平原河流的分类 Leopold Leopold的方法的方法弯曲、辫状、顺直三类弯曲、辫状、顺直三类 张瑞瑾的方法张瑞瑾的方法顺直微弯、弯曲、分汊、散乱四类顺直微弯、弯曲、分汊、散乱四类河段分类按地区划分按河床演变划分山区河流平原河流顺直微弯河段蜿蜒型河段分汊型河段游荡型河段峡谷性河段稳定河段次稳定河段变迁性河段宽浅性河段冲击漫流性河段潮汐河流河流18各类河流特征表各类河流特征表河型河型形态形态特征特征运动运动特性特性稳定稳定性性边界特征边界特征实例实例游荡游荡散乱散乱多汊多汊游荡游荡极不极不稳定稳定河岸物质较粗，河岸物质较粗，缺乏抗冲性缺乏

11、抗冲性黄河，加拿大黄河，加拿大的的Red DeerRed Deer美国美国LoupLoup分汊分汊分汊分汊各支汊交各支汊交替消长替消长情况情况变化变化两岸常有稳定两岸常有稳定的节点的节点长江中游，长江中游，湘江湘江蜿蜒蜿蜒弯曲弯曲蜿蜒蛇行蜿蜒蛇行比较比较稳定稳定两岸具有一定两岸具有一定的抗冲性的抗冲性长江荆江，长江荆江，美国密西西比美国密西西比河中游河中游顺直顺直顺直、顺直、犬牙犬牙交错交错边滩平移边滩平移稳定稳定两岸物质细，两岸物质细，受基岩树木受基岩树木控制控制美国密西西比美国密西西比河下游河下游弯曲型弯曲型顺直微弯型河道平面图顺直微弯型河道平面图游荡型河道平面图游荡型河道平面图弯曲型河道

12、平面图弯曲型河道平面图分汊型河道平面图分汊型河道平面图山区辫状山区辫状27二、山区河流与平原河流的特征及演变比较二、山区河流与平原河流的特征及演变比较序序号号比较比较项目项目山区河流山区河流平原河流平原河流1 1地理地理位置位置上游（或较小支流）、山区上游（或较小支流）、山区中下游，冲积平原地区中下游，冲积平原地区2 2成因成因下切为主（地壳运动地壳猛下切为主（地壳运动地壳猛烈褶皱或冰川剧烈活动、水流烈褶皱或冰川剧烈活动、水流侵蚀作用动力磨损和化蚀作侵蚀作用动力磨损和化蚀作用，产生纵向切割和横向拓宽）用，产生纵向切割和横向拓宽）水流堆积作用（如：黄河下水流堆积作用（如：黄河下游的华北平原和长江

13、的三角游的华北平原和长江的三角洲等）洲等）3 3河谷河谷组成组成卵石块石和基岩（一般不存在卵石块石和基岩（一般不存在近代堆积层）近代堆积层）卵石沙卵石沙4 4河谷河谷形态形态坡面陡，岩石裸露坡面陡，岩石裸露坡面平缓，土壤疏松。河谷坡面平缓，土壤疏松。河谷形成冲积层厚度达数十米，形成冲积层厚度达数十米，甚至超过甚至超过l00ml00m；有广阔的河；有广阔的河漫滩。漫滩。序序号号 比较比较项目项目山区河流山区河流平原河流平原河流 5 5平面平面形态形态峡谷、宽谷相连，平面形态峡谷、宽谷相连，平面形态复杂，岸线不规则（如广东复杂，岸线不规则（如广东连江，内就有连江，内就有1010处峡谷，占处峡谷，占

14、全长全长2020；某些峡谷河宽仅；某些峡谷河宽仅为为1010；半隧道、伏流：水流；半隧道、伏流：水流由岩缝渗漏透过地层在下游由岩缝渗漏透过地层在下游又重新溢出地表）又重新溢出地表）顺直、弯曲、分汊、散顺直、弯曲、分汊、散乱，鬃岗地形，河口三乱，鬃岗地形，河口三角洲等等角洲等等 6 6横断面横断面V V、U U型，窄深，中水、洪水型，窄深，中水、洪水河床无明显分界线，宽深比河床无明显分界线，宽深比远小于远小于100100，仅，仅10102020左右；左右；两岸常存在阶地，表现为多两岸常存在阶地，表现为多级平台和与之相连的斜坡级平台和与之相连的斜坡过渡段：对称，近似矩过渡段：对称，近似矩形或抛物形

15、；形或抛物形；弯段：不对称三角形弯段：不对称三角形分汊段：马鞍形（分汊段：马鞍形（W W型）型）游荡型河段：不规则游荡型河段：不规则 7 7纵断面纵断面陡峻、变化大，常有阶梯形陡峻、变化大，常有阶梯形（跌水、瀑布，比降不均匀，（跌水、瀑布，比降不均匀，集中在局部河段）集中在局部河段）波状曲线，比降波状曲线，比降1010，分布较均匀，如：荆江分布较均匀，如：荆江4.24.25.65.6；汉江；汉江3.93.95.65.629序序号号比较比较项目项目山区河流山区河流平原河流平原河流 8 8 水水 文文流域面积较小，径流系数大，流域面积较小，径流系数大，汇流时间短，洪水暴涨暴落，汇流时间短，洪水暴涨

16、暴落，水位流量变幅大，无明显中水位流量变幅大，无明显中水期。（降雨后往往数天甚水期。（降雨后往往数天甚至数小时内出现洪峰，雨后至数小时内出现洪峰，雨后又迅速消失，有的一昼夜上又迅速消失，有的一昼夜上涨之巨，而两三天后又完全涨之巨，而两三天后又完全退落，洪枯水变幅达几十米）退落，洪枯水变幅达几十米）流域面积较大，径流系流域面积较大，径流系数小，汇流时间长，水数小，汇流时间长，水位流量变幅小，有稳定位流量变幅小，有稳定的中水期，的中水期， 9 9水流水流特征特征流速大（流速大（6 68m/s8m/s），比降），比降陡（陡（1 1以上），流态险恶以上），流态险恶（回流，泡水，漩涡，跌水，（回流，泡水

17、，漩涡，跌水，水跃，剪刀水，横流，等等）水跃，剪刀水，横流，等等）流速小（流速小（2 23m/s3m/s以下），以下），比降小（比降小（1 10.10.1） 10 10演变演变特征特征洪水期宽阔段淤积，非汛期洪水期宽阔段淤积，非汛期峡谷段淤积；弯曲型河流自峡谷段淤积；弯曲型河流自由活动余地较小；分汊河流由活动余地较小；分汊河流江心州和心滩位置比较固定；江心州和心滩位置比较固定；卵石运动不连续；沿程有溪卵石运动不连续；沿程有溪沟人汇形成冲积扇、溪口滩。沟人汇形成冲积扇、溪口滩。往复性的冲淤和平面上往复性的冲淤和平面上的摆动。的摆动。31TaohuayuHekouzhenUpper reachLo

18、wer reachMiddle reach32长江源头沱沱河长江源头沱沱河33长江三峡长江三峡34金沙江金沙江虎跳峡虎跳峡河谷河谷- -阶地系统阶地系统水流冲积作用形成冲积平原水流冲积作用形成冲积平原三、平原河流的河床演变三、平原河流的河床演变四种河流，四种演变四种河流，四种演变l 顺直顺直( (微弯微弯) )型河道河床演变型河道河床演变 浅滩和深槽交替发生冲淤；浅滩和深槽交替发生冲淤； 边滩和深槽同步顺流下移；边滩和深槽同步顺流下移； 河床周期性展宽和缩窄；河床周期性展宽和缩窄； 浅滩多，而且浅滩、深槽和主流线位置不稳定。浅滩多，而且浅滩、深槽和主流线位置不稳定。 河道的弯曲程度可以用河道弯

19、曲系数来描述，其中弯曲系数可定义为河槽长度和河谷长度的比值，其大小决定于河湾的多少和形态特征，如果弯曲系数大于1.3，就是弯曲性河流。41l 游荡型河道河床演变游荡型河道河床演变 多年平均情况下，河床不断淤积多年平均情况下，河床不断淤积抬高，形成抬高，形成“地上河地上河”。 年内的冲淤变化，一般是汛期主年内的冲淤变化，一般是汛期主槽冲刷，滩地淤积，而非汛期则相槽冲刷，滩地淤积，而非汛期则相反。在一年内总的冲淤幅度不大，反。在一年内总的冲淤幅度不大，但一次冲淤变化可达很大的数值。但一次冲淤变化可达很大的数值。 沙洲移动迅速，河道外形经常改沙洲移动迅速，河道外形经常改变，冲淤变化幅度极大。一次洪水

20、变，冲淤变化幅度极大。一次洪水后，河床面目全非。后，河床面目全非。 主槽经常摆动，而且摆动的速度主槽经常摆动，而且摆动的速度和幅度都很大。和幅度都很大。长江第一湾位于云南石鼓长江第一湾位于云南石鼓 l 弯曲型（蜿蜒型）河道河床演变弯曲型（蜿蜒型）河道河床演变 蜿蜒型河段是平原河流中最常见的一种河型，如“九曲回肠”的长江下荆江河段、渭河下游和汉江下游河段等，都是典型的蜿蜒型河段。下荆江蜿蜒型河段渭河下游蜿蜒型河段特点： 平面形态:由一系列正反相间的弯道和介乎其间的过渡段连接而成。河床纵剖面形态呈上下起伏状态，深槽处水深最大，浅滩处水深最小； 河段变形：蜿蜒型河段的横向变形，主要表现为凹岸冲刷崩退

21、和凸岸淤积增长。纵向变形在弯道段洪水期冲刷，枯水期淤积；过渡段则相反。但在一个水文年内，冲淤变化基本平衡。 蜿蜒型河段在特殊条件下可能发生突变。主要有自然裁弯、撇弯和切滩三类情况。自然裁弯：由于某些原因使蜿蜒型河段同一岸两个弯道的弯顶崩退而形成急剧河环和狭颈，当狭颈发展到起止点相距很近、水位差较大时，如遇大水年, 水流漫滩，在比降陡、流速大的情况下，便可冲开狭颈而形成新河。撇弯：当河弯发展成曲率半径很小的急弯后，遇到较大的洪水，水流弯曲半径远大于河弯曲率半径，这时在主流带与凹岸急弯之间产生回流，造成原凹岸急弯部位淤积，这种现象称之为撇弯。 切滩：在曲率半径适中的河湾中，当凸岸边滩延展较宽且较低

22、时，遇到较大的洪水年，水流弯曲半径大于河岸的曲率半径较多，这时凸岸边滩被水流切割而形成串沟并分泄一部分流量，这种现象称之为切滩。 47（一）弯道的形态特征（一）弯道的形态特征1 1、河弯的基本要素、河弯的基本要素凹岸、凸岸、弯曲半径、弯顶、中心角、弯距、摆幅凹岸、凸岸、弯曲半径、弯顶、中心角、弯距、摆幅482 2、河弯的类型、河弯的类型 单式河弯单式河弯 复式河弯复式河弯 自由河弯自由河弯 深切河弯深切河弯 强制河弯强制河弯49（二）弯道的水流特征（二）弯道的水流特征1 1、水面横比降和超高、水面横比降和超高52gRUJz2 水面横比降水面横比降 凹岸水面超高值凹岸水面超高值dRRgUhRR2

23、12 若只考虑一维问题，则：若只考虑一维问题，则：02RBgUhm离心加速度与重力离心加速度与重力 加速度的比值加速度的比值 5374.774.975.175.175.375.375.375.375.575.575.575.675.6X (cm)Y (cm)-3.5-3-2.5-2-1.5-1-0.500.511.522.533.5-3-2.5-2-1.5-1-0.500.511.522.53R=3m H=20mFrame 001 01 Sep 2007 123实测弯道水面等值线图（实测弯道水面等值线图（R=3mR=3m，20cm20cm） 54实测不同水深下弯道凹岸、中轴线、凸岸水面曲线实测

24、不同水深下弯道凹岸、中轴线、凸岸水面曲线 552 2、弯道环流、弯道环流弯道环流形成机理分析示意图弯道环流形成机理分析示意图56实测弯道横断面流场图（矩形断面水槽）实测弯道横断面流场图（矩形断面水槽）57数学模型模拟弯道横断面流场（矩形断面水槽）数学模型模拟弯道横断面流场（矩形断面水槽）583 3、弯道水流动力轴线、弯道水流动力轴线主流线主流线“低水傍岸低水傍岸”“高水居中高水居中”顶冲点顶冲点 “ “低水上提低水上提” “高水下挫高水下挫”594 4、弯道纵比降、弯道纵比降弯道上段，水面纵比降凸岸大于凹岸；弯道上段，水面纵比降凸岸大于凹岸；弯道下段，情况则相反。弯道下段，情况则相反。实测弯道

25、纵比降沿程变化图实测弯道纵比降沿程变化图605 5、弯道纵向流速分布、弯道纵向流速分布实测弯道纵向流速分布沿程变化图实测弯道纵向流速分布沿程变化图616 6、弯道横向流速分布、弯道横向流速分布实测弯道横向流速沿水深分布实测弯道横向流速沿水深分布图图627 7、弯道的泥沙运动、弯道的泥沙运动实测弯道泥沙流速冲淤实验结实测弯道泥沙流速冲淤实验结果果（三）弯道的形成和演变（三）弯道的形成和演变641 1、凹岸崩退，凸岸淤长、凹岸崩退，凸岸淤长2 2、河岸的发展和蠕动、河岸的发展和蠕动3 3、裁弯取直或撇弯切滩、裁弯取直或撇弯切滩弯道的演变弯道的演变65下荆江碾子湾自然裁弯下荆江碾子湾自然裁弯下荆江上

26、车湾撇弯切滩下荆江上车湾撇弯切滩66l 汊道的演变汊道的演变（一）汊道的形态及类型（一）汊道的形态及类型1 1、汊道的形态要素、汊道的形态要素江心洲、汊道、主（支）汊、分流点（区）、江心洲、汊道、主（支）汊、分流点（区）、汇流点（区）、汊道长度汇流点（区）、汊道长度682 2、汊道的分类、汊道的分类顺直分汊顺直分汊弯曲分汊弯曲分汊弓形分汊弓形分汊复杂分汊复杂分汊693 3、汊道的成因、汊道的成因雏形心滩雏形心滩流速减小流速减小局部来沙量过局部来沙量过多多a a、泥沙在河槽中落淤、泥沙在河槽中落淤心滩心滩江心洲江心洲b b、水流切割边滩或沙嘴、水流切割边滩或沙嘴704 4、汊道的水流泥沙运动、汊

27、道的水流泥沙运动a a、分流区和汇流区的水流泥沙运动、分流区和汇流区的水流泥沙运动分流区水面线示意图分流区水面线示意图汇流区水流情况汇流区水流情况 河床断面：横断面在分流区和汇流区均呈中间部位凸起的马鞍形；在汊道段，则为江心洲所分隔的复式断面。 纵剖面从宏观看呈两端低中间高的上凸形态，而几个连续相间的单一段和分汊段，则呈起伏相间的形态，与蜿蜒型河段的过渡段和弯道段的纵剖面形态相似。73b b、分流比和分沙比、分流比和分沙比影响汊道演变的主要因素影响汊道演变的主要因素分流比：分流比：KA=QA/Q0KA=QA/Q0分沙比：分沙比：K=GA/G0K=GA/G0Q0Q0、G0G0总流量、总输沙率总流

28、量、总输沙率QAQA、GAGA某汊流量、某汊输沙率某汊流量、某汊输沙率74（二）汊道的演变（二）汊道的演变a a、洲滩的移动和分合、洲滩的移动和分合b b、河岸的崩坍和弯曲、河岸的崩坍和弯曲 c c、汊道的交替兴衰、汊道的交替兴衰 河床演变：共同性的演变规律表现为汊道外形的平面移动，洲头、洲尾的冲淤消长，汊道内河床的纵向冲淤，以及主、支汊的易位。在易位发生过程中，原主汊河床单向淤积，河床抬高，断面尺度缩小；原支汊则单向冲刷，河床下切，断面尺度扩大。发生主、支汊易位的原因是多方面的，其中最主要的是汊道上游水流动力轴线的摆动，从而引起汊道分流比、分沙比的改变所致。 游荡型河段：特点： 平面形态：河

29、身比较顺直，在较长的范围内，往往宽窄相间，呈藕节状。河段内河床宽浅，洲滩密布，汊道交织。 河床断面：横断面相当宽浅；纵断面比降较大。 河床宽浅散乱，主流摆动不定，河势变化急剧。 河床演变： 多年平均河床逐步抬高。 年内汛期主槽冲刷，滩地淤积；非汛期，则主槽淤积，滩地崩塌。从一个水文年看，主槽虽有冲有淤，但在长时期内，仍表现为淤积抬高，而滩地则主要表现为持续抬高。一部分滩地虽然坍塌后退，但另一部分滩地又会淤长，长时期内变化不大。 主槽平面摆动，摆幅大，河势变化剧烈。 桥位应选在河道顺直、槽深、主流稳定、河槽通过设计流量较集中的河段上，不宜选在不稳定的河汊、泥沙冲淤严重、河流汇合口、急弯、卡口、旧

30、河道和具有滞洪作用的河段或洼地上。 在水深流急的山区峡谷河段上，桥位易选在可以一孔跨越处。否则，应选在河谷比较开阔、水深较浅和流速较缓处。 桥位选择应注意河流的自然演变和修桥后对天然河道的影响；平原蜿蜒型河段上的桥位，还应注意河湾下移的可能。桥位的选择 在平原分汊型河段上，应注意沙洲消长的范围，桥位选择在深泓线分汊点以上或深泓线汇合点以下处。 桥梁轴向宜与中高水位时流向正交，如不能正交，应在孔径及墩台、基础设计中考虑其影响。 在城市和重要工业区有特殊防洪要求时，桥位易选在其上游跨越。 在结冰河流上，桥位不易选在容易发生冰塞、冰坝的河段上。80四、浅滩的水流与泥沙运动特征四、浅滩的水流与泥沙运动

31、特征l 从通航观点来看，虽然沿河流的纵剖面有一系列从通航观点来看，虽然沿河流的纵剖面有一系列的凸起之处，但一般是将水深不足，碍航的河段称的凸起之处，但一般是将水深不足，碍航的河段称为浅滩。为浅滩。( (一一) )浅滩的成因浅滩的成因：河段输沙不平衡而产生的局部淤积。：河段输沙不平衡而产生的局部淤积。 流速的减小；流速的减小； 环流的减弱或消失；环流的减弱或消失； 洪枯水的流向不一致；洪枯水的流向不一致； 局部地区来沙量增大等。局部地区来沙量增大等。 81( (二二) )浅滩的构成浅滩的构成阶地河漫滩河床阶地83( (三三) )浅滩的类型浅滩的类型84( (四四) )浅滩的水流与泥沙运动特性浅滩

32、的水流与泥沙运动特性1 1纵向流速与环流纵向流速与环流2 2泥沙运动泥沙运动浅滩上的推移质泥沙运动，多是以沙波方式进行。浅滩上的推移质泥沙运动，多是以沙波方式进行。85( (五五) )浅滩的演变特性浅滩的演变特性1.1.年内变化年内变化 浅滩浅滩“洪淤枯冲洪淤枯冲” 深槽深槽“洪冲枯淤洪冲枯淤”2.2.多年变化多年变化与特大洪水发生的频与特大洪水发生的频率相关率相关86弯道浅滩段滩脊高程与水位的变化弯道浅滩段滩脊高程与水位的变化5 53 3 河相关系（河床形态的规律性）河相关系（河床形态的规律性） 冲积平原河流处于平衡或准平衡状态时，其冲积平原河流处于平衡或准平衡状态时，其河床形态的有关要素之

33、间及其与流域来水来沙条河床形态的有关要素之间及其与流域来水来沙条件和河床边界条件之间存在着某种函数关系，该件和河床边界条件之间存在着某种函数关系，该关系称河相关系。关系称河相关系。下下式中，式中，B B、h h、J J分别为河宽、水深和纵分别为河宽、水深和纵比降；比降；Q Q、G G分别为来水量、来沙量，分别为来水量、来沙量，d d代表河槽的边界条件代表河槽的边界条件 。),(),(),(003002001DGQFJDGQFhDGQFB88一、造床流量一、造床流量1.1. 概念概念 假定在某一个单一流量下的造床作用和多假定在某一个单一流量下的造床作用和多年流量过程的综合造床条件作用相等。年流量

34、过程的综合造床条件作用相等。 两个因素：各级流量下的造床强度，各级两个因素：各级流量下的造床强度，各级流量的历时久暂。流量的历时久暂。 洪水流量造床强度大，但历时短；枯水流洪水流量造床强度大，但历时短；枯水流量历时长，但造床强度弱。造床流量多接近量历时长，但造床强度弱。造床流量多接近与中水或小洪水相应的流量。与中水或小洪水相应的流量。2.2.造床流量的确定方法造床流量的确定方法 平滩水位法平滩水位法水位平河漫滩或边滩时，造床作用最大。水位平河漫滩或边滩时，造床作用最大。第一造床流量（平河漫滩水位）第一造床流量（平河漫滩水位）第二造床流量（平边滩水位）第二造床流量（平边滩水位） 计算法计算法 （

35、前苏联马卡维耶夫）（前苏联马卡维耶夫）JPQGm G G为造床作用，为造床作用，Q Q输沙时流量，输沙时流量，J J比降，比降，P P经历时经历时间对应的频率，间对应的频率，m m为指数多取为指数多取2 2。计算步骤：计算步骤：1.1.将某断面历年（或选典型年）观测到的全部流量分成若将某断面历年（或选典型年）观测到的全部流量分成若干级，求出每级流量的平均值干级，求出每级流量的平均值A;A;2.2.确定各级流量出现的频率确定各级流量出现的频率P P；3.3.绘制该河段的绘制该河段的QJQJ关系曲线，求出各级流量相应的比降关系曲线，求出各级流量相应的比降J J；4.4.计算出各级流量的计算出各级流

36、量的 ；5.5.绘制绘制Q QQ Qm mJPJP关系曲线（上图）；关系曲线（上图）；6.6.从图中查出从图中查出Q Qm mJPJP的最大值，相应于此最大值的流量的最大值，相应于此最大值的流量Q Q即为即为所求之造床流量。所求之造床流量。JPQGmb、如果河流具有比较规则的断面，其平滩水位一般可以从水位宽深比（B/h）关系曲线的最低点或dB/dh的最大值得到，然后依据水位流量关系曲线得到平滩流量。实际中确定平滩水位和平滩流量的方法 a、在河段内取若干个具有水位流量资料的代表断面，取其平滩水位时的平均流量作为造床流量。原因：因为水流在主槽时，随着水位的上升，宽深比开始不断减小，当水流漫过滩地以

37、后，宽深比转而迅速回升，这一转折点的高程就相对于平滩水位。 c、从水位流量关系曲线的转折处得到平滩流量。原因：这是因为河道断面迅速扩大，流量随水位的增加值明显大于水流在主槽时流量随水位的增加值。3、造床流量的保证率法 实际测量的结果发现各条河流的平滩流量虽各有千秋，但它们出现的机遇多数局限于一个较窄的范围。俄罗斯：保证率（出现频率）16%，每年漫滩天数为3.6521.9d，重现期为每10016.7d一次；英格兰：频率约为0.6，每年漫滩天数为2.19d，重现期为每167d一次；美国：重现期为12年。钱宁：取重现期为1.5年的洪水作为造床流量。补充内容 河床变形方程（泥沙连续方程、输沙平衡方程）

38、的推导00 tzBxGs 能够自由发展的冲积性河流的河床，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形态，即所谓水力几何形态。二、河床的稳定性二、河床的稳定性 所谓冲积河流的稳定性，是指随着流域来水来沙条件因时所谓冲积河流的稳定性，是指随着流域来水来沙条件因时间的变化，河流所表现出来的局部的、暂时的、相对变异情况。间的变化，河流所表现出来的局部的、暂时的、相对变异情况。1.1.纵向稳定系数纵向稳定系数取决于泥沙抗拒运动的能力与水流对泥沙作用力之间的对比关系取决于泥沙抗拒运动的能力与水流对泥沙作用力之间的对比关系河名河名河段及河型河段及河型长江长江荆江，蜿蜒型河段荆江，蜿

39、蜒型河段0.270.372.94.1黄河黄河高村以上，游荡型河段高村以上，游荡型河段0.180.210.310.34高村至陶城阜，过渡性河高村至陶城阜，过渡性河段段0.170.420.54h h JdhhJDh洛赫金提出：洛赫金提出：2.2.横向稳定系数横向稳定系数2 . 05 . 01BJQAbBbb取决于土壤抗冲能力，滩槽高差。取决于土壤抗冲能力，滩槽高差。由阿尔杜宁河宽公式由阿尔杜宁河宽公式 可得可得 2 . 05 . 0JAQB A为阿尔杜宁的稳定河宽系数为阿尔杜宁的稳定河宽系数 b枯水河宽，枯水河宽，B为造床流量河宽为造床流量河宽 河名河名河段及河型河段及河型长江长江荆江，蜿蜒段荆江，蜿蜒段0.870.871.561.560.670.670.770.77黄河黄河高村以上，游荡段高村以上，游荡段0.180.180.450.450.090.090.170.17黄河黄河高村至陶城埠，过渡段高村至陶城埠，过渡段0.480.480.750.750.170.170.210.21bb3.3.综合稳定系数综合稳定系数 黄河游荡性指标黄河游荡性指标651355 . 0 TQQBBDhJK B B1 1为