第6章河道演变规律

1、.河流动力学河流动力学.河床演变的基本原理及分析方法河床演变的基本原理及分析方法河相关系及其理论河相关系及其理论蜿蜒型河道的演变规律蜿蜒型河道的演变规律分汊型河道的演变规律分汊型河道的演变规律游荡型河道的演变规律游荡型河道的演变规律第六章 河道演变规律.一、河道演变的概念一、河道演变的概念 河道演变河道演变 （fluvial processing)fluvial processing)：自然条件及人类活自然条件及人类活动影响下河床所发生的变化过程。动影响下河床所发生的变化过程。 广义上广义上: :从河源到河口流经河谷的形成及发展的整从河源到河口流经河谷的形成及发展的整个历史过程。个历史过程。

2、狭义上：狭义上：近代冲积河床的变化。近代冲积河床的变化。河床演变是水流、泥沙、河床相互作用的结果，以河床演变是水流、泥沙、河床相互作用的结果，以泥沙运动作为纽带。泥沙运动作为纽带。河床演变河床演变实质：实质： 泥沙的冲刷、搬运、沉积。泥沙的冲刷、搬运、沉积。根本原因根本原因：输沙不平衡输沙不平衡 第六章 河道演变规律6-1 河道演变的基本原理 演变基本概念.1 1、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 动床水沙两相流的内在矛盾动床水沙两相流的内在矛盾外部条件恒定、整个河道输沙平衡，局部河段仍可能处于外部条件恒定、整个河道输沙平衡，局部河段仍可能处于输沙不平

3、衡状态输沙不平衡状态沙波的存在，动床平直状态的不稳定性沙波的存在，动床平直状态的不稳定性输沙不平衡的绝对性，河床演变的绝对性输沙不平衡的绝对性，河床演变的绝对性l 外部条件的不恒定性外部条件的不恒定性产生不平衡的原因可能有：进口水沙条件；出口侵蚀基点产生不平衡的原因可能有：进口水沙条件；出口侵蚀基点（包括侵蚀基面和水流条件如潮汐）；河床周界条件如沙（包括侵蚀基面和水流条件如潮汐）；河床周界条件如沙波运动。波运动。2 2、河床具有自动调整作用、河床具有自动调整作用。调整方向是从输沙不平衡向平衡的方向发展，通过改变河调整方向是从输沙不平衡向平衡的方向发展，通过改变河宽、水深、比降、床沙组成使挟沙力

4、与来沙相适应。宽、水深、比降、床沙组成使挟沙力与来沙相适应。第六章 河道演变规律6-1 河道演变的基本原理和分析方法 演变基本概念.如上所述，河流内部矛盾的发展和外部条件的变化如上所述，河流内部矛盾的发展和外部条件的变化都可能使输沙平衡遭到破坏，从而使河床变形。同都可能使输沙平衡遭到破坏，从而使河床变形。同时河床又具有向平衡状态进行自我调整的能力，使时河床又具有向平衡状态进行自我调整的能力，使得河床演变得以持续进行。这就是河床演变的基本得河床演变得以持续进行。这就是河床演变的基本原理。原理。第六章 河道演变规律6-1 河道演变的基本原理 演变基本原理.第六章 河道演变规律6-1 河道演变的基本

5、原理 演变基本原理.流域中对河流过程中最重要的是影响因素就是气候对实际工程有重要影响的泥沙输运问题一般其时间尺度都限于百年以内。从而流域内的气候、地形、植被、岩性可视为确定的自变量，河流沿程地质构造的升降运动可以忽略，侵蚀基准面（内陆湖泊水面，海平面）也可视为是稳定的，河道形态（包括：流量、输沙率、泥沙粒径、河谷比降、岸壁阻力等）是因变量，它是由其它自变量决定的。第六章 河道演变规律6-1 河道演变的基本原理 演变基本原理.来水量及其变化过程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；河段出口处的侵蚀基点高程，即河段的比降；河段出口处的侵蚀基点高程，即河段的比

6、降；河床周界条件，即河段所在区域的地貌条件。河床周界条件，即河段所在区域的地貌条件。第六章 河道演变规律6-1 河道演变的基本原理 演变基本原理.1、实测资料分析；河演分析实测资料分析；河演分析2 2、理论分析：运用泥沙运动基本理论及河床演变、理论分析：运用泥沙运动基本理论及河床演变基本原理；基本原理；3 3、模型试验研究；河工模型或物理模型、模型试验研究；河工模型或物理模型4 4、类比分析；、类比分析；5 5、数学模型计算；、数学模型计算；6 6、新技术的运用；、新技术的运用；第六章 河道演变规律6-2 河道演变的分析方法 .1 1、来水来沙资料分析；、来水来沙资料分析；来水来沙条件是影响河

7、床演变的主要因素。来水来沙的数量、过程及水沙组合，直接关系到河床演变的结果。因此，确定水、沙典型年往往是探求河床演变原因的重要途径主要包括：主要包括：l来水来沙量及其过程，来沙级配。来水来沙量及其过程，来沙级配。l年内变化、多年周期性变化、典型水文年确定。年内变化、多年周期性变化、典型水文年确定。第六章 河道演变规律6-2 河道演变的分析方法 实测资料分析.第六章 河道演变规律6-2 河道演变的分析方法 实测资料分析.根据历年水位、流量实测资料，可绘制同流量下根据历年水位、流量实测资料，可绘制同流量下的水位过程线，分析河段年际冲淤变化。的水位过程线，分析河段年际冲淤变化。第六章 河道演变规律6

8、-2 河道演变的分析方法 实测资料分析.当河道上设有多处水文站并有历年实测输沙量资料时，可以根据输沙平衡原理，计算某时段内上下水文站输沙量之差，据此判断该时段内河床的冲淤变化及其冲淤量。第六章 河道演变规律6-2 河道演变的分析方法 实测资料分析.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： 1）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； 2）分别计算各断面历次实测控制基准面以下的断面面积； 3）计算各断面相邻两个测次的断面面积之差，再根据上下相邻两个断面的间距，计算其间的冲淤量； 4）根据计算所得冲淤量，绘制沿程冲淤变化图。第六章 河道演变规律6-2

9、 河道演变的分析方法 实测资料分析.第六章 河道演变规律6-2 河道演变的分析方法 实测资料分析.1 1、来水来沙资料分析；、来水来沙资料分析；来水来沙量及其过程，来沙级配。年内变化、多年周期性来水来沙量及其过程，来沙级配。年内变化、多年周期性变化、典型水文年确定。变化、典型水文年确定。2 2、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河道平面变化；岸线变化，断面变化，主流变化；通过收河道平面变化；岸线变化，断面变化，主流变化；通过收集历年河道地形及有关河道变迁资料，对地形图集历年河道地形及有关河道变迁资料，对地形图套绘套绘。河道纵向变化及冲淤量估算：深泓线、动力轴线、河段冲河

10、道纵向变化及冲淤量估算：深泓线、动力轴线、河段冲淤量淤量利用水道地形图可以分析河段的历史演变、近期演变、预利用水道地形图可以分析河段的历史演变、近期演变、预估其发展趋势。估其发展趋势。3 3、对河床地质资料的整理分析、对河床地质资料的整理分析河床边界条件：地质资料、地貌资料等。河床边界条件：地质资料、地貌资料等。第六章 河道演变规律6-2 河道演变的分析方法 实测资料分析.一、均衡关系一、均衡关系能够自由发展的冲积平原河流的河床，在水流的长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适应期作用下，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，在

11、这种的某种均衡的河床形态，在这种均衡状态均衡状态的有关因的有关因子（如水深、河宽、比降等）和表达子（如水深、河宽、比降等）和表达来水来沙条件来水来沙条件（如流量、含沙量、泥沙粒径等）及（如流量、含沙量、泥沙粒径等）及河床地质条件河床地质条件的特征物理量之间，常存在某种的特征物理量之间，常存在某种函数关系函数关系，这种函，这种函数关系数关系称为河相关系或均衡关系称为河相关系或均衡关系。 第六章 河道演变规律6-3 河相关系与造床流量.什么是冲积河道演变中的均衡状态（相对稳定状态）（1）在数百年内（准衡时段）河道的主要几何尺寸基本不变。（2）存在一各自动调整的负反馈机制，能够消除对平衡状态的偏离。

12、（3）莱茵（Lane）的完整性图解：输沙率Qs、来沙中值粒径D50、流量Q和河道比降J 互动调整趋向于达到如下平衡：第六章 河道演变规律6-3 河相关系与造床流量 一、均衡状态.1 1) )、以河道形态随时间的变化为依据以河道形态随时间的变化为依据 在一定时间段内，如果流域来水来沙条件和边岸抗冲性是稳定不变的，则河流会在自动调整自身的空间形态，其宽度、比降和弯道形态在平均意义上维持一个相对稳定的值。 第六章 河道演变规律6-3 河相关系与造床流量 一、均衡状态.纵向稳定系数纵向稳定系数河床在纵深方向的稳定性主要决定于泥沙抗拒运幼的摩阻力与水流作用于泥沙的拖曳力的对比。这个比值可用希尔兹数的倒数

13、 来表达，比值越大，河床越稳定。横向稳定系数横向稳定系数横向稳定与河岸稳定密切相关。从问题的物理实质来看，决定河岸稳定的因素主要是主流的顶冲地点及其走向和河岸土壤的抗冲能力。第六章 河道演变规律6-3 河相关系与造床流量 一、均衡状态.综合稳定系数综合稳定系数 由于河流是否稳定，既决定于河床的纵向稳定，也决定于河床的横向稳定，很自然地会联想到将这两个稳定系数联系在一起，构成一个综合的稳定系数。 缺点：需要长期观测，可能不易识别缺点：需要长期观测，可能不易识别第六章 河道演变规律6-3 河相关系与造床流量 一、均衡状态22 . 05 . 02)()(11BJQhJDbh .2 2）、）、以河道内

14、泥沙的输运过程为依据以河道内泥沙的输运过程为依据 河道形态达到均衡的根本原因是水沙输运过程达到了动态平衡。上游来水来沙恰好不冲不淤。 麦金(Mackin)(1948)提出的定义：“一条均衡河流是在经过一定的年月以后，坡降经过精致的调整，在特定的流量和断面特征条件下，所达到的流速恰好使来自流域的泥沙能够输移下泄。均衡河流是一个处于平衡状态的系统； 它的主要特点是控制变量中任一个变量的改变都会带来平衡的位移，其移动的方向能够吸收这种改变所造成的影响。” 不足不足：仅把河道比降作为关键变量，没有考虑断面型态（比如河宽）的调整。第六章 河道演变规律6-3 河相关系与造床流量 一、均衡状态.3 3）、）

15、、以河道的输沙耗能效率为判据以河道的输沙耗能效率为判据 对于恒定流量和恒定含沙量的情况，河道的最优运行效率表现为在可能的范围内使输运这一来沙量所消耗的水流机械能最小，也就是通过自我调整、最后得到允许范围内的最小河道比降。 不足不足：水流的机械能的消耗并不都用于输运所挟带的泥沙。第六章 河道演变规律6-3 河相关系与造床流量 一、均衡状态.上述各种均衡河流的定义中都存在一些不确定之上述各种均衡河流的定义中都存在一些不确定之处。实际中应用这些定义来检验一条河流是否处于处。实际中应用这些定义来检验一条河流是否处于平衡状态时还有一定困难。平衡状态时还有一定困难。由于河道形态不断在断面、平面、纵向上进行

16、三由于河道形态不断在断面、平面、纵向上进行三维的调整，来水来沙条件又逐日、逐月、逐年变化，维的调整，来水来沙条件又逐日、逐月、逐年变化，所以所以河流的均衡不可能是完善的、瞬时意义上的，河流的均衡不可能是完善的、瞬时意义上的，一般是只能在准衡时段内、在平均意义上实现一般是只能在准衡时段内、在平均意义上实现。第六章 河道演变规律6-3 河相关系与造床流量 一、均衡状态.尽管天然河流的均衡河道形态，是由随机变化尽管天然河流的均衡河道形态，是由随机变化的流量过程所塑造出的，但是从理论上说，还是的流量过程所塑造出的，但是从理论上说，还是可以可以通过在河道中恒定施放某个中等流量和相应通过在河道中恒定施放某

17、个中等流量和相应含沙量而塑造完全相同的均衡河道型态。含沙量而塑造完全相同的均衡河道型态。第六章 河道演变规律6-3 河相关系与造床流量 二、造床流量. 无论是河床的稳定系数，还是河相关系，都要无论是河床的稳定系数，还是河相关系，都要使用单一的所谓使用单一的所谓造床流量造床流量作为特征流量。作为特征流量。造床流量造床流量造床作用与多年流量过程的综合作用造床作用与多年流量过程的综合作用相当的某一种流量。相当的某一种流量。l不等于最大洪水流量，（流量大，但历时短）l不等于枯水流量，（历时长，但流量小）l造床流量应该是一个较大但又并非最大的洪水流量。 工程中常常依据造床流量来设计常年河流（有时也包括间

18、歇河流）的断面和平面形态，如河宽、水深、弯道形态等。为此，需要对造床流量的大小进行定量计算。第六章 河道演变规律6-3 河相关系与造床流量 二、造床流量.确定造床流量，目前理论上还不够成熟，在实际工作中，一般多采用下述方法。（1 1）马卡维也夫法）马卡维也夫法（2 2）平滩水位法）平滩水位法（3 3）采用某一频率或重现期的流量作为造床流量）采用某一频率或重现期的流量作为造床流量（4 4）有效输沙流量法）有效输沙流量法第六章 河道演变规律6-3 河相关系与造床流量 二、造床流量.计算思路：计算思路： 造床能力不仅与流量有关，还与输沙能力有关，造床能力不仅与流量有关，还与输沙能力有关，同时与该流量

19、所经历的时间长短有关同时与该流量所经历的时间长短有关。 前者可认为与流量前者可认为与流量Q Q的的m m次方及比降次方及比降J J的乘积成正的乘积成正比，后者可用该流量出现的频率比，后者可用该流量出现的频率P P来表示。因此，来表示。因此，当当Q Qm mJPJP的乘积为最大时，其所对应的流量的造床作的乘积为最大时，其所对应的流量的造床作用也最大，这个流量就是所要求的造床流量。用也最大，这个流量就是所要求的造床流量。 第六章 河道演变规律6-3 河相关系与造床流量 二、造床流量.计算过程：计算过程： (1) 将历年或典型年的将历年或典型年的流量分级；流量分级； （2）确定各级流量出现）确定各级

20、流量出现的频率；的频率； （3）绘制河段的）绘制河段的QJ关关系；系； （4）计算每级流量的）计算每级流量的QmJP （5）绘制）绘制Q QmJP关系；关系； （6）从图中查出）从图中查出QmJP最大值的最大值的Q。第一造床流量第一造床流量第二造床流量第二造床流量.平滩水位（bankfull stage)和平滩流量(bankfull discharge)平滩水位指淹没稳定主槽、到达新生河漫滩表面的水位。平滩流量指水位达到平滩水位时的流量。第六章 河道演变规律6-3 河相关系与造床流量 二、造床流量.为什么选择平滩流量作为造床流量？ 平滩前：水流只塑造主槽平滩前：水流只塑造主槽漫滩前，水流在主槽

21、中集中流动，流速大，挟沙力较强。第六章 河道演变规律6-3 河相关系与造床流量 二、造床流量.平滩后：滩地也受到塑造。平滩后：滩地也受到塑造。漫滩后，滩面上水深小、阻力大，流速降低十分显著，泥沙大量落淤在滩地上，其中靠近主槽的部位淤积较厚、淤积颗粒较粗，形成沿主槽的自然堤自然堤。第六章 河道演变规律6-3 河相关系与造床流量 二、造床流量.平滩流量标志一个转折点平滩流量标志一个转折点河道形态的演变并不是对所有的流量级都作出同样的反应，只有当流量达到某一个特征值时才会有明显的形态变化，而平滩流量正好用了来作为这样一个特征流量。第六章 河道演变规律6-3 河相关系与造床流量 二、造床流量.如果河流

22、具有比较规则的河槽断面形状，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)判断得到，并进一步从水位-流量曲线求出平滩流量。第六章 河道演变规律6-3 河相关系与造床流量 二、造床流量.优点：比较易于应用缺点：没有一个普遍适用的方法来确定其准确值，需要综合考虑造床过程和具体河段的形态特征进行判断。不适用于没有明显中水河槽或主槽变动频繁的河流。第六章 河道演变规律6-3 河相关系与造床流量 二、造床流量.一些分析表明，上述方法在不同河流上得到的平滩流量，其重现期大致相同（为1.2至1.5年），由于流量重现期的计算比较简单可行，所以可以用某一频率或重现期的流量代替

23、造床流量。缺点：平滩流量，其重现期具有较大的变化范围（1年至50年），只有大约60%的实例中平滩流量重现期在1至2年之间。第六章 河道演变规律6-3 河相关系与造床流量 二、造床流量. 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适应的某种均衡的河床形态，在这种均衡形态的有关因子(如水深、河宽、比降等)和表达来水来沙条件(如流量，含沙量、泥沙粒径等)及河床地质条件(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函数)的特征物理量之间，常存在某种函数关系，这种函数关系称为河相关系或均衡关系。（简化定义）在河道均衡状态下，在河道均衡状态下，河道型

24、态河道型态（水（水深、河宽、比降等）与深、河宽、比降等）与来水来沙条件来水来沙条件（流量、含泥量、（流量、含泥量、泥沙粒径）之间泥沙粒径）之间某种定量因果关系某种定量因果关系，称为河相关系。，称为河相关系。第六章 河道演变规律6-3 河相关系与造床流量 三、河相关系.1 1）沿程河相关系）沿程河相关系相应于某一特征流量（如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，对造床流量）的河相关系。利用这样的河相关系，对某一断面，只能确定唯一的河宽、水深及比降某一断面，只能确定唯一的河宽、水深及比降。 适用于一个河段的不同断面，同一河流的不同河适用于一个河段的不同断面，同一河流的不同

25、河段，甚至不同河流。它只涉及断面的宏现形态，而段，甚至不同河流。它只涉及断面的宏现形态，而不涉及其细节不涉及其细节2 2）断面河相关系）断面河相关系同一断面相应于不同流量同一断面相应于不同流量的断面形态的断面形态。它能确定断面形态随流量变化的细节它能确定断面形态随流量变化的细节通常所说的河相关系常指沿程河相关系通常所说的河相关系常指沿程河相关系。第六章 河道演变规律6-3 河相关系与造床流量 三、河相关系.第六章 河道演变规律6-3 河相关系与造床流量 三、河相关系.1 1）均衡理论）均衡理论 早期的河相关系基本上是经验性质的。一般是通过选取比较稳定或冲淤幅度不大，年内输沙接近平衡的可以自由发

26、展的人工渠道和天然河道进行观测。在形态因素与水力泥沙因素之间建立经验关系。 最早的这种经验关系式是由肯尼迪(R.G. Kennedy)在1895年提出的。他通过整理印度大量不冲不淤渠道资料，建立了平均流速U与平均水探h的经验公式。开拓了河床通过自动调整能在形态因素与水力泥沙因素之间建立经验关系的新途径。 其后，沿着这一途径进行探索，拉索（G.lacey）等人总结了一系列经验关系式，用以根据渠内各种设计流量和泥沙粒径确定冲淤平衡渠道应有的断面尺寸和比降。这些关系式后来统称为“均衡理论”(regime theory).第六章 河道演变规律6-3 河相关系与造床流量 三、河相关系.第六章 河道演变规

27、律6-3 河相关系与造床流量 三、河相关系.第六章 河道演变规律6-3 河相关系与造床流量 三、河相关系.第六章 河道演变规律6-3 河相关系与造床流量 三、河相关系.第六章 河道演变规律6-3 河相关系与造床流量 三、河相关系.2 2）量纲分析法）量纲分析法 从河流形态依赖于河流所在地区的气象、地形及地质构造的最一般的表达形式出发，（维利坎诺夫）经过简化的物理量造床流量Q，由河谷比降引起的沿水流方向的重力分量gJ，及参与河床变形的泥沙粒径D50。依次分别代表上述三个因素、运用量纲分析法，得到河宽及水深的表达式： 第六章 河道演变规律6-3 河相关系与造床流量 三、河相关系.（2 2）量纲分析

28、法）量纲分析法 hDBmm1 hBD第六章 河道演变规律6-3 河相关系与造床流量 三、河相关系.3 3）河宽经验公式法）河宽经验公式法 第六章 河道演变规律6-3 河相关系与造床流量 三、河相关系.3 3）河宽经验公式法）河宽经验公式法 第六章 河道演变规律6-3 河相关系与造床流量 三、河相关系.3 3）河宽经验公式法）河宽经验公式法 第六章 河道演变规律6-3 河相关系与造床流量 三、河相关系.3 3）河宽经验公式法）河宽经验公式法 第六章 河道演变规律6-3 河相关系与造床流量 三、河相关系.3 3）河宽经验公式法）河宽经验公式法 第六章 河道演变规律6-3 河相关系与造床流量 三、河

29、相关系.4 4）其它理论方法）其它理论方法l临界起动假说 这一假说的出发点是认为河道横断面湿周上各点的泥沙均处于临界起动状态，即边界剪切力处处等于各处边界组成物质的临界起动剪切力，从而推导出关于B、h、J、U的河相关系式。 Parker河相关系给出的B、H、J变化规律与以往经验河相关系有所不同：在同一流量下，推移质输运量的增大，将使坡降加陡，断面变得更为宽浅。 第六章 河道演变规律6-3 河相关系与造床流量 三、河相关系.4 4）其它理论方法）其它理论方法l最小活动性假说 由窦国仁提出，这一假说认为，在给定的来水来沙和河床边界条件下，不同的河床断面具有不同的稳定性或活动性，而河床在冲淤变化过程

30、中力求建立活动性最小的断面形态。河床的这种变化趋势，即称为河床最小活动性假说。 考虑了来水条件(Q)、来沙条件(S)及河床边界条件，比较全面地概括了流域因素对河床形态塑造的影响。但需要进一步从理论上阐明所作的假定，并用实测资料进行验证。 第六章 河道演变规律6-3 河相关系与造床流量 三、河相关系.4 4）其它理论方法）其它理论方法 第六章 河道演变规律6-3 河相关系与造床流量 三、河相关系.一、河流的类型一、河流的类型根据河流所处地区、来水来沙、边界条件等，将河流分为山区河流、平原河流和潮汐河流。1、山区河流一般特性1）、山区河流的水文泥沙特征山区河流所流经的地区坡度大，径流模数大，汇流时

31、间短。洪水猛涨陡落；流量水位变幅大，中水历时短。2）、河流形态特征 平面上构造运动对水系格局及河流走向有重要影响，构造和岩性的沿程变化 造成河道平面宽窄相间，河中有河漫滩、心滩等泥沙堆积体，河道出口有冲积扇。第六章 河道演变规律6-4 冲积河流的河型.纵剖面：形态不规则，存在一系列的折点，比降陡峻，起伏变化大。横断面多呈V或U字型。山区河流一般呈缓慢下切，两岸存在阶地。山区河道水流流态十分紊乱险恶，常有回流、泡水、漩涡、水跃、剪刀水、横流。3）、山区河流河床演变（1）卵石运动：卵石为主的边滩、心滩在汛期淤积、枯期冲刷，年内基本平衡。（2）山区河流沿程有溪沟汇入，在沟口发育形成冲积扇。第六章 河

32、道演变规律6-4 冲积河流的河型.2、平原河流的河床演变平原河流的河床演变1）、水文特性 集水面积大，坡度缓，径流系数小，因而汇流时间长，洪水持续时间长，流量、水位变幅小。 流态相对平顺，没有明显的跌水、泡水、急漩、横流等险恶流态。 悬沙以沙、粉沙和粘土为主。推移质为中细沙，细颗粒为冲泻质。悬沙为主，推移质输沙量小。第六章 河道演变规律6-4 冲积河流的河型.2）、河流形态（1）横断面形态随不同类型的河段而异。有抛物型、三角形、马鞍型和不规则型。（2）河床纵坡平缓，水面比降小，由于水流的堆积作用，河谷形成深厚的冲积层。（3）有广阔的河漫滩，洪水演没，中水出露，滩槽水流存在交换。（4）有些平原河

33、流沿程广泛分布有节点。 节点是抗冲性强，对河势起控制作用的特殊边界条件。如矶头，山体等。 第六章 河道演变规律6-4 冲积河流的河型.平原河流根据其形态和演变特性可分为顺直微平原河流根据其形态和演变特性可分为顺直微弯型、蜿蜒（弯曲）型、分汊型、游荡型等。弯型、蜿蜒（弯曲）型、分汊型、游荡型等。河型河型形态形态演变演变稳定稳定边界特征边界特征实例实例顺直顺直顺直顺直犬牙交错的变滩，犬牙交错的变滩，缓慢向下游移动缓慢向下游移动不稳定不稳定河岸物质河岸物质细细弯曲弯曲弯曲弯曲自由弯曲，蜿蜒自由弯曲，蜿蜒强制性弯曲，平移强制性弯曲，平移稳定稳定河岸有一河岸有一定的抗冲定的抗冲荆江下游、渭荆江下游、渭河

34、下游等河下游等分汊分汊分汊分汊各汊相互发展消长各汊相互发展消长介与弯介与弯曲游荡曲游荡河岸有一河岸有一定的抗冲定的抗冲长江中下游、长江中下游、珠江、赣江等珠江、赣江等游荡游荡散乱多散乱多汊汊游荡游荡极不稳极不稳定定河岸组成河岸组成细，不抗细，不抗冲冲黄河下游、永黄河下游、永定河下游等定河下游等3 3 平原河流河型的划分平原河流河型的划分第六章 河道演变规律6-4 冲积河流的河型.从河道水流的流路数目上可以将河道的平面形态分为两大类：单流路河道 和 多流路河道第六章 河道演变规律6-4 冲积河流的河型.河道每个断面上各处的冲淤变形，最终将汇总形成河道平面形态的复杂变化和纵剖面的抬升、下切。经过数

35、十年、上百年的自我调整过程，河流能达到与流域来水来沙相适应的均衡状态，此时形成有一定演变规律的河道平面形态（河型）。.河型的成因：来水来沙与自我调整河型的成因：来水来沙与自我调整自我调整：自我调整：在一定的流域来水来沙下，河流的比降、在一定的流域来水来沙下，河流的比降、断面形态、河床物质组成和河型随水沙的运动而调断面形态、河床物质组成和河型随水沙的运动而调整，其趋势是要使来自上游的水流和泥沙能通过河整，其趋势是要使来自上游的水流和泥沙能通过河段下泄，尽可能保持河道的相对平衡。段下泄，尽可能保持河道的相对平衡。例如，床沙质来量例如，床沙质来量较多较多的河流，常常的河流，常常堆积堆积形成游荡形成游

36、荡分汊型河道，而且其流路大多较顺直，因为弯曲度分汊型河道，而且其流路大多较顺直，因为弯曲度大的流路尽管也曾出现、但因其水力比降和挟沙能大的流路尽管也曾出现、但因其水力比降和挟沙能力都较小，必然会被淤死。游荡分汊型河道的形成力都较小，必然会被淤死。游荡分汊型河道的形成虽然还有其他条件，但其中最关键的条件是床沙质虽然还有其他条件，但其中最关键的条件是床沙质来量来量较多较多。第六章 河道演变规律6-4 冲积河流的河型 河型成因.与此对应的是，床沙来量与此对应的是，床沙来量较少较少的河流，常常的河流，常常下切下切向向弯曲型河流发展。床沙质的相对来量小，而输沙能弯曲型河流发展。床沙质的相对来量小，而输沙

37、能力大，使输走的沙量大于来沙量，即河道发生冲刷。力大，使输走的沙量大于来沙量，即河道发生冲刷。由于河道水流的特性，冲刷常常是侧向的，对边岸由于河道水流的特性，冲刷常常是侧向的，对边岸的蚀退，使得河流弯曲度增大，水力坡降变小，从的蚀退，使得河流弯曲度增大，水力坡降变小，从而减低了挟沙能力和冲刷能力，这样河道越弯曲就而减低了挟沙能力和冲刷能力，这样河道越弯曲就越稳定，能够维持较长时间。形成弯曲河道的最关越稳定，能够维持较长时间。形成弯曲河道的最关键的条件是床沙质来量键的条件是床沙质来量较少较少。第六章 河道演变规律6-4 冲积河流的河型 河型成因.河流的上、下河段出现不同河型的原因也可以从输沙平衡

38、角度加以解释。河流沿程一般都有支流来汇，如果假定支流的含沙量和干流相差不大，则在支流汇口的下游，干流的含沙量并没有变化，水量却加含沙量并没有变化，水量却加大了大了。从挟沙能力的角度考虑，每有支流注入，入汇口以下的挟沙能力将增加，而含沙量相对不变，或者说，愈到下游，随着支流的入汇和水量的增加，床沙质的相对来量就变得愈来愈小，而输沙能力越来越大，可能会使输走的沙量大于来沙量（即，河道发生冲冲刷侧蚀、下切刷侧蚀、下切）。第六章 河道演变规律6-4 冲积河流的河型 河型成因.为了达到河段的平衡，下游河道需要不断调平比降。这种比降的调整有一部分是通过河身弯曲，流路加通过河身弯曲，流路加长长来实现的。水量

39、的不断增加使洪水漫滩的机会增多，比降的调平又使漫滩水流的流速减小，洪水中挟带的细颗粒泥沙有可能在滩地上淤积下来，形成淤积泥覆盖在沙卵石上的“二元结构”，使滩岸具有一定的抗冲性、弯曲的流路得以维持，最终发展形成弯曲型河流。第六章 河道演变规律6-4 冲积河流的河型 河型成因.第六章 河道演变规律6-5 蜿蜒型河道的演变规律 .（1）、水流特性洪水流路顺直，边滩被淹没；枯水流路弯曲，产生离心力，存在环流。（2）、河床演变 边滩和深槽缓慢向下游移动；枯水期：浅滩冲刷，深槽淤积洪水期：浅滩淤积，深槽冲刷。属于不稳定河道。（3）、整治原则 固定边滩：如修建丁坝。第六章 河道演变规律6-5 蜿蜒型河道的演

40、变规律 .1、 河段特性：平面弯曲；横断面呈不对称2、弯道水流运动特点（1）水位沿横向呈曲线变化，凹岸一侧的水位恒高于凸岸一侧，水面横比降 Jz=U2/(gR)（2）水流纵比降Jx在凹岸侧和凸岸侧不同（3）表层水流向凹岸，底层水流向凸岸，横向上形成环流；（4）纵向垂线平均流速在凹岸一侧远大于凸岸一侧，其最大值不在最大水深处，而是偏向凸岸；第六章 河道演变规律6-5 蜿蜒型河道的演变规律 .第六章 河道演变规律6-5 蜿蜒型河道的演变规律流 .（5）在弯道进口段或在弯道上游的过渡段，主流常偏靠凸岸一侧；进入弯道后，主流逐渐向凹岸转移，至弯顶稍上部位，主流才偏靠凹岸；主流逼近凹岸的位置叫顶冲点，自

41、顶冲点以下相当长的距离内，主流紧贴凹岸。主流线的另一特点是低水傍岸，高水居中，俗称低水走弯，高水走滩；相应的，主流对凹岸的顶冲部位，则出现低水上提，高水下挫，低水时顶冲部位在弯顶附近或弯顶稍上，高水时顶冲部位在弯顶以下。亦称水流动力轴线，是指沿程各断面垂线平均流速最大亦称水流动力轴线，是指沿程各断面垂线平均流速最大点的连线点的连线第六章 河道演变规律6-5 蜿蜒型河道的演变规律 .第六章 河道演变规律6-5 蜿蜒型河道的演变规律 .小流量时水流动量小，在河床边界的约束作用下，易于改变流向，水流的弯曲系数大。流量较小时，冲刷发生在凹岸弯道顶点或略偏下游。这种冲刷的结果使凹岸后退、凸岸前进，令弯道

42、发生横向摆动，弯曲程度加大。河道中心河道中心线线第六章 河道演变规律6-5 蜿蜒型河道的演变规律 .流量增大后，水流的惯性力加大，边界对水流的作用能力相对减弱，不易改变流向，与小水时相比，主流趋中，水流的弯曲系数变小。在急弯上或流量较大时，主流的惯性使其在经过上一个弯道后难以迅速改变方向，因而在下一个弯道的凸岸顶点上游处发生冲刷。这种冲刷的结果，使得弯道凸岸上游处和凹岸下游处发生冲刷，结果使得弯道发生纵向平移。第六章 河道演变规律6-5 蜿蜒型河道的演变规律 .泥沙运动特性l横向输沙：由于存在横向环流，环流上部指向凹岸，下部指向凸岸，含沙量上小下大，横向输沙不平衡，形成凹岸冲、凸岸淤积。l纵向输沙：汛期冲槽淤滩，枯期冲滩淤槽，纵向基本平衡。l同岸输沙，异岸输沙第六章 河道演变规律6-5 蜿蜒型河道的演变规律 .演变规律1）一般演变：l平面变化：蜿蜒曲折的程度不断加剧，河长增加，曲折系数加大。l横向变化：表现为凹岸崩退，凸岸淤长。l纵向变化：弯道段洪水期冲刷而枯水期淤积，过渡段则相反。2）突变：包括自然裁弯，撇弯和切滩等类型。第六章 河道演变规律6-5 蜿