治河及工程泥沙第6讲

1、张亚荣张亚荣 高级讲师高级讲师北京广播电视大学共建教学部北京广播电视大学共建教学部E-Mail:Tel: 65774333治河及工程泥沙治河及工程泥沙2四、四、 冲积性平原河流的河床演变冲积性平原河流的河床演变 、微弯顺直型河段、微弯顺直型河段 中水河床比较顺直或稍有弯曲，河床两岸常常中水河床比较顺直或稍有弯曲，河床两岸常常依附有犬牙交错状的边滩，边滩与边滩之间，以浅依附有犬牙交错状的边滩，边滩与边滩之间，以浅滩连成整体；深泓线从一个深槽经过浅滩再过渡到滩连成整体；深泓线从一个深槽经过浅滩再过渡到另一个深槽，主流线左弯右曲；浅滩与深槽相间，另一个深槽，主流

2、线左弯右曲；浅滩与深槽相间，河床呈波浪形起伏，滩槽水深相差不大。河床呈波浪形起伏，滩槽水深相差不大。第第4章章 河床演变河床演变3 微弯顺直型河道的平面图形微弯顺直型河道的平面图形 l一边滩；一边滩；2一深槽；一深槽；3一浅滩；一浅滩；4一深泓线一深泓线4 ()两岸犬牙交错的边滩和深槽会同步顺流下移两岸犬牙交错的边滩和深槽会同步顺流下移 边滩是由于河中泥沙堆积而成的，在水流的作边滩是由于河中泥沙堆积而成的，在水流的作用下，迎水面不断冲刷坍退，背水面不断淤积延伸，用下，迎水面不断冲刷坍退，背水面不断淤积延伸，整个边滩不断向下游移动。随着边滩的下移，深槽整个边滩不断向下游移动。随着边滩的下移，深槽

3、一边滩一深槽也不断地顺流下移变换位置。因此，一边滩一深槽也不断地顺流下移变换位置。因此，河床发生变形。河床发生变形。()深槽与浅滩冲淤交替深槽与浅滩冲淤交替 浅滩浅滩枯水期枯水期水面坡降大，产生冲刷，冲刷的泥水面坡降大，产生冲刷，冲刷的泥沙在下一个深槽中淤积，深槽沙在下一个深槽中淤积，深槽洪水期洪水期水面坡降大，产水面坡降大，产生冲刷，泥沙从深槽又被搬运到下个浅滩上淤积，形生冲刷，泥沙从深槽又被搬运到下个浅滩上淤积，形成深槽与浅滩冲淤交替变化，引起河床变形。成深槽与浅滩冲淤交替变化，引起河床变形。 微弯顺直型河段的河床演变特点是：微弯顺直型河段的河床演变特点是：5 ()河床周期性展宽与缩窄河床

4、周期性展宽与缩窄 由于边滩的存在和发展，使水流弯曲，产生由于边滩的存在和发展，使水流弯曲，产生环流，深槽河岸将发生冲刷，环流，深槽河岸将发生冲刷，河床展宽河床展宽。边滩发展边滩发展较深槽河岸冲刷快，当边滩发展过宽时，水深变浅，较深槽河岸冲刷快，当边滩发展过宽时，水深变浅，阻力加大，洪水期就容易发生阻力加大，洪水期就容易发生切滩切滩现象。被切割的现象。被切割的边滩在河床中形成江心滩，则河床被江心滩分成汊边滩在河床中形成江心滩，则河床被江心滩分成汊道。道。6、弯曲型河段、弯曲型河段 弯曲型河段的一般形态弯曲型河段的一般形态 长江下荆江蜿蜒型河段长江下荆江蜿蜒型河段 7弯曲型河道平面图弯曲型河道平面

5、图 8（）水流动力轴线（主流线）（）水流动力轴线（主流线） 定义：定义：把纵向水流沿程各断面最大垂线平均流把纵向水流沿程各断面最大垂线平均流速处的连线称为水流动力轴线。速处的连线称为水流动力轴线。 特点：特点：a、有明显的顶冲点，顶冲点低水上提，高水下、有明显的顶冲点，顶冲点低水上提，高水下挫挫 b、 低水傍岸，高水居中（低水走弯，高水走滩）低水傍岸，高水居中（低水走弯，高水走滩） 9（2） 河床演变特征河床演变特征a、横断面凹岸的崩退和凸岸的淤长、横断面凹岸的崩退和凸岸的淤长在横向环流作用下，凹岸不断受到冲刷后退形在横向环流作用下，凹岸不断受到冲刷后退形成陡岸深槽，相应凸岸不断被淤积前进形成

6、平缓边成陡岸深槽，相应凸岸不断被淤积前进形成平缓边滩。整个断面侧向移动，但凸岸淤积量与凹岸崩退滩。整个断面侧向移动，但凸岸淤积量与凹岸崩退量长期基本持平。量长期基本持平。 10 下荆江来家铺弯顶断面冲淤变化下荆江来家铺弯顶断面冲淤变化(a)冲淤面积积累曲线；冲淤面积积累曲线；(b)弯顶横断面积弯顶横断面积1凹岸崩退积累曲线；凹岸崩退积累曲线；2凸岸淤长积累曲线；凸岸淤长积累曲线；3积累差曲线积累差曲线11b、平面弯曲发展，河线婉蜒蠕动、平面弯曲发展，河线婉蜒蠕动一方面凹岸崩退和凸岸淤长使得弯道曲率不断一方面凹岸崩退和凸岸淤长使得弯道曲率不断增大，河弯不断发展；另一方面由于螺旋流作用，增大，河弯

7、不断发展；另一方面由于螺旋流作用，使得弯顶不断向下游蠕动。河弯发生平面扭曲，从使得弯顶不断向下游蠕动。河弯发生平面扭曲，从面整个河线向下游呈缓慢婉蜒蠕动。面整个河线向下游呈缓慢婉蜒蠕动。 c、弯道与过渡段不断交替冲淤、弯道与过渡段不断交替冲淤弯道：洪水冲，枯水淤弯道：洪水冲，枯水淤过渡段：洪水淤，枯水冲过渡段：洪水淤，枯水冲12d、裁弯取直，弯道消长、裁弯取直，弯道消长当河弯发展成急剧变化的河环，即形成同向弯当河弯发展成急剧变化的河环，即形成同向弯相距很近的狭颈时，如遇大水漫滩，便有可能将狭相距很近的狭颈时，如遇大水漫滩，便有可能将狭颈冲开，发生突变性的自然裁弯现象。而后老河逐颈冲开，发生突变

8、性的自然裁弯现象。而后老河逐渐淤废，形成牛扼湖；裁直的新河则逐渐发展壮大渐淤废，形成牛扼湖；裁直的新河则逐渐发展壮大成为主河道。同时新河又重新向弯曲方向演进，进成为主河道。同时新河又重新向弯曲方向演进，进入河弯演变的下一循环周期。入河弯演变的下一循环周期。 13 自然裁弯自然裁弯（a）长江碾子弯）长江碾子弯 (b)汉江新沟弯汉江新沟弯 14、分汊型河段、分汊型河段 演变规律演变规律：（1）洲滩的移动与分合）洲滩的移动与分合 不同年代（时期）汊道演变不同年代（时期）汊道演变(a)龙坪汊道；龙坪汊道；(b)八卦洲汊道八卦洲汊道 15 （2）汊汊道的兴衰与交替道的兴衰与交替 长江某江心洲汊道长江某江

9、心洲汊道16、游荡型河段、游荡型河段 （）游荡型河道的形态及水沙特性游荡型河道的形态及水沙特性 一般河身比较顺直，曲折系数一般河身比较顺直，曲折系数TS略大于略大于1。从长。从长距离来看河道往往呈藕节状，其中窄段水流归顺，距离来看河道往往呈藕节状，其中窄段水流归顺，有控制河势的作用；宽段则河床宽浅，洲滩密布，有控制河势的作用；宽段则河床宽浅，洲滩密布，汊道交织，水流散乱，主流迁移不定。汊道交织，水流散乱，主流迁移不定。 河道的平面形态通常可以用河道的平面形态通常可以用“宽、浅、散、乱宽、浅、散、乱”四字概括四字概括 。17 游荡型河段平面形态及演变过程（花园口）游荡型河段平面形态及演变过程（花

10、园口） 18横断面非常宽浅，而且水流中泥沙较多。横断面非常宽浅，而且水流中泥沙较多。 距离（距离（km）黄河下游平原横断面黄河下游平原横断面19（2）演变规律）演变规律 a、纵剖面变化特征、纵剖面变化特征游荡型河段在年内具有滩槽冲淤交替的往游荡型河段在年内具有滩槽冲淤交替的往复变形规律。汛期由于洪水流速较高，水流集中复变形规律。汛期由于洪水流速较高，水流集中的主槽往往被冲刷，而大水漫滩后，滩地因水缓的主槽往往被冲刷，而大水漫滩后，滩地因水缓滞沙多为淤积。非汛期水流归槽走弯，则出现淤滞沙多为淤积。非汛期水流归槽走弯，则出现淤积主槽、冲刷滩唇的现象。从多年平均看，积主槽、冲刷滩唇的现象。从多年平均

11、看，河床河床是逐年不断淤高，呈单向抬升的变形趋势。是逐年不断淤高，呈单向抬升的变形趋势。b、平面变化规律。、平面变化规律。“宽、浅、散、乱宽、浅、散、乱”的河道的河道特性，决定了游荡型河段河床变形具有强度大、特性，决定了游荡型河段河床变形具有强度大、速度快的特点。其主要表现为速度快的特点。其主要表现为主流摆动不定、河主流摆动不定、河势变化剧烈，具有势变化剧烈，具有“一弯变，弯弯皆变一弯变，弯弯皆变”的特点的特点20游荡型河段的河势变化游荡型河段的河势变化(a)永定河；永定河；(b)黄河下游；黄河下游；(c)汉江白家湾河段汉江白家湾河段 21c、宽窄相间藕节状河形、宽窄相间藕节状河形游荡性河道宽

12、窄相间的河型，使窄段水流有调游荡性河道宽窄相间的河型，使窄段水流有调理、控制下游宽河段河势的作用。水流进入宽段后，理、控制下游宽河段河势的作用。水流进入宽段后，挟带大量泥沙的水流自主槽漫上滩地，在广阔的河挟带大量泥沙的水流自主槽漫上滩地，在广阔的河漫滩上泥沙落淤，改造洲滩。自宽段再进入窄段时，漫滩上泥沙落淤，改造洲滩。自宽段再进入窄段时，放清的水又重新归槽。汛期这种滩、槽泥沙的横向放清的水又重新归槽。汛期这种滩、槽泥沙的横向交换现象不断将主槽泥沙搬上摊地，延伸较长距离。交换现象不断将主槽泥沙搬上摊地，延伸较长距离。而非汛期主槽则淤积，这样就能使滩槽高差长期保而非汛期主槽则淤积，这样就能使滩槽高

13、差长期保持动态稳定。由于河漫滩为行洪落沙提供了广阔的持动态稳定。由于河漫滩为行洪落沙提供了广阔的空间，因此它成为游荡型河道不可缺少的依托。空间，因此它成为游荡型河道不可缺少的依托。 22第第5章章 河道整治河道整治 1、概念、概念 河相指河床在某特定条件下的河流形态。能够河相指河床在某特定条件下的河流形态。能够自由发展的冲积河流的河床，在水流长期作用下，自由发展的冲积河流的河床，在水流长期作用下，其河道的形态及几何尺寸可能形成与所在河段具体其河道的形态及几何尺寸可能形成与所在河段具体水沙条件相适应的某种均衡状态，或者说它们之间水沙条件相适应的某种均衡状态，或者说它们之间存在着某种函数关系。存在

14、着某种函数关系。通常把处于通常把处于准平衡状态准平衡状态河流的河床形态与来水河流的河床形态与来水来沙及河床边界条件间最适宜来沙及河床边界条件间最适宜(稳定稳定)的关系称为河的关系称为河相关系。把满足相关系。把满足输沙平衡输沙平衡所应具有的适宜所应具有的适宜(稳定稳定)的的河床形态特征与水沙特征间的函数关系式称为河相河床形态特征与水沙特征间的函数关系式称为河相关系式。关系式。 一、河相关系一、河相关系233、造床流量、造床流量 河相关系对应的某一特征流量，通常称为河相关系对应的某一特征流量，通常称为造床流造床流量量。是塑造河床形态的特征流量。其造床作用相当。是塑造河床形态的特征流量。其造床作用相

15、当于于多年流量过程多年流量过程的综合造床作用，或者说是反映造的综合造床作用，或者说是反映造床作用最持久、影响最强的某一级特征流量。床作用最持久、影响最强的某一级特征流量。2、表示、表示 河相关系一般可用河相关系一般可用横断面、纵剖面和平面横断面、纵剖面和平面三种形三种形式的河相关系来表征。式的河相关系来表征。24、确定造床流量的方法、确定造床流量的方法（1）平滩水位法）平滩水位法 平滩水位时，流量较大且水流限制在河糟内运平滩水位时，流量较大且水流限制在河糟内运动，出现机遇也相对比漫滩洪水多，因而这种水流动，出现机遇也相对比漫滩洪水多，因而这种水流对河道的造床作用最大。对河道的造床作用最大。 平

16、滩水位平滩水位 25（2）马卡维也夫法）马卡维也夫法造床流量计算造床流量计算 QmJP26二、河道整治的一般原则二、河道整治的一般原则 、一般原则、一般原则一般河道整治必须遵循的基本原则可以归纳为一般河道整治必须遵循的基本原则可以归纳为24个字：个字：全面规划，综合治理，因势利导，重点整治，全面规划，综合治理，因势利导，重点整治，因地制宜，开发新材。因地制宜，开发新材。 、治导线（整治线）、治导线（整治线）它是河道经过整治后，在它是河道经过整治后，在设计流量设计流量下的平面轮廓下的平面轮廓线，也是整治工程临河面的边界线。线，也是整治工程临河面的边界线。 27三、三、 平原河道的整治方法平原河道

17、的整治方法、蜿蜒型河段的整治、蜿蜒型河段的整治 （稳定现状、改变不利的现状）（稳定现状、改变不利的现状）护岸整治护岸整治平顺护岸、丁坝护平顺护岸、丁坝护岸、守点顾线护岸。岸、守点顾线护岸。 凹岸防护工程凹岸防护工程 28裁弯整治裁弯整治 河道裁弯河道裁弯 29、游荡型河段的整治、游荡型河段的整治 整治工程措施：一般游荡型河段多采用控弯导流、整治工程措施：一般游荡型河段多采用控弯导流、滩槽并治的方法。采取的工程措施主要是堤防、险滩槽并治的方法。采取的工程措施主要是堤防、险工、控导工程和护滩工程，工、控导工程和护滩工程， （）堤防、险工（）堤防、险工（）控导工程（）控导工程（）（） 护滩工程。护滩

18、工程。 险工和控导工程险工和控导工程30、分汊河段的整治、分汊河段的整治 （）稳定、改善主支汊的分流比（）稳定、改善主支汊的分流比 分汊河段整治分汊河段整治31（）塞支强干（）塞支强干 锁坝堵汊锁坝堵汊挑水坝堵汊挑水坝堵汊（）分汊河段的改善（）分汊河段的改善32、浅滩整治、浅滩整治 （）修建整治建筑物（）修建整治建筑物(如丁坝如丁坝 ） （）疏浚措施（）疏浚措施 浅滩河段整治浅滩河段整治 33、卡口整治、卡口整治 （）展宽（）展宽（）改道（）改道 34一、水库泥沙淤积的危害一、水库泥沙淤积的危害第第7章章水库泥沙淤积及整治水库泥沙淤积及整治（1）兴利库容和防洪库容减少，效益降低；）兴利库容和防洪库容减少，效益降低；（2）水库淤积发展，可导致回水上延，造成上游地区）水库淤