7-河流

• 二、平原河流的侵淤特征.
• 1.坡度平缓，径流系数小，汇流时间长，洪水的上涨和回落比较缓慢， 一般流量较大，但流量和水位的变幅较易小，具稳定的中水期。 • 2.侵淤作用时间长，平原河流以淤积作用为主，其颗粒较小，分选性 较好,厚度较大。 • 3.河流横向侵淤变化显著，侵淤位置不固定。
• 2.异重流淤积：多发生于多细粒泥沙河流中，当入库水 流含沙量高，并有足够流速时，浑水进入壅水段后不与 清水混淆扩散而潜入清水下面，沿库底向下游继续运动， 并呆一直运行到坝前。在回流作用下水库变浑，细土粒 缓入落于库底。如及时开启大坝排沙底孔闸门，异重流 淤积物可随水排出库外。 二、与河流侵蚀有关的工程地质问题 1.对天然河道上的桥渡工程墩台基础砌置地段的冲• 一、河流的紊流特征 据内部质点移动状态 层流:水质点作井然有条、互不混杂的运动时称为层流。 紊流:水质点作不规则的相互混杂运动的时称为紊流。 二、横向环流 主流：河流中水体在在作用下沿河槽总方向运动者， 其流线和速度向量基本平行，且大致平行于河槽轴线。 副流：在各种因素作用下，水流内部产生的有规律、 大规模的水体旋转运动者。它呈螺旋式前进运动，它 引起泥沙横向移动，形成河槽形状的多样化。据水流 所围绕的旋转轴方向不同，分为纵轴、横轴、斜轴及 竖轴副流四类。
• 3.土的临界流速 土颗粒的悬移与水流纵向流速的铅直分量有关。河流中紊流的 平均流速U与其铅直分速ω大体上成正比，根据实验所得为： U/ω=α=12—20 即直径为d的颗粒悬移临界流速为其推移临界流速U′cr的12--20 倍，即：U″cr =(12--20) U″cr 二、河床的稳定性 1、纵向稳定指标 常用河床泥沙的粒径与河床坡降之比表示河床的纵向稳定性。 K1=d50/J 式中：K1-河床稳定性指数；J---河床坡降（mm/m） d50-无粘性土的平均粒径（mm） K1值越大，则河床越不易被侵蚀冲刷，实际资料表明： ①.当K1>=15-20时，河床基本稳定. ②.当K1<5时，河床泥沙在平水期也移动
(1).人工挖掘
(2).改变水流速度和方向
第五节 与河流侵淤作用有关的工程地质问题
• 一、与河流淤积有关的工程地质问题 以水库淤积较为典型 在河流上筑坝抗高水位，库区形成壅水，使得原来河流的侵 蚀基准面抬升，水流入库过程中，水深和过水断面沿流程增 大，流速降低，来自上游的泥沙在库区大量落淤，直接影响 水库的效益和使用寿命。 水库淤积形式
当ρ=T时，颗粒处于极限平衡状态，此时水流速度称为推移临
界流速U′cr，即：U′cr =[4gf(ρ/ρω-1)d/3d0]1/2 当d<400mm时，U′cr以m/s为单位，d以mm为单位时，据实测可 知： U’cr =0.2d1/2 ①当U> U′cr 时，颗粒将沿河床滚动或滑动，这时被搬运的颗 粒叫推移质。 ②当U< U′cr 时，颗粒停在原地，即形成淤积。 ③当U>> U′cr时，可使沿河床移动的颗粒离开河床，悬浮于水 流中，这时搬运的颗粒叫悬移质。
其中：C-内聚力；υ-作用于剪断面上的正应力
当τ=s 时的水流速度，称为侵蚀临界流速Ucr，则： Ucr=[2b(C+σtgυ)/ρω h α0 ]1/2
对于坚硬完整的岩石，其内聚力C很大，故当b≈h时侵蚀临界
流速很大，约为50-150m/s。天然河流流速很少大于10m/s， 因而坚硬完整岩石不可能遭受水流侵蚀。但强度低或裂隙发 育的岩体，将会遭受侵蚀作用。
2.河流上修水库后，水库下游河段的来水、来沙条件与
建库前相比发生了变化，即引起河流平衡条件的破坏，
而导致下游河床的再造过程。
2.在底流上升为表流部位，则要克服重力，水流流速递
减，易于造成凸岸淤积，形成浅滩，同时使凸岸不断向 河床推进。
第三节
岩土的临界流速及河床的稳定性
• 一、临界流速 从动力学观点看，水流作用于河床岩土上的推移 力及上托力大于岩土的强度时，将发生侵蚀和搬 运，否则，河床不会遭受侵蚀而形成淤积。 河床组成物质抵抗水流作用的能力，取决于组成 河床的岩土类型、岩土物理力学性质、土的颗粒 组成、土颗粒大小和形状等。
1.岩石的临界流速
假设凸出于河床中的岩体高为h，宽为b，长为l，水流速度为
U，其流向与hl面垂直，则岩体所受水动压力P为： P=ρωU2hl*α0/2 其中：α0 -水流不均匀系数；ρω –水的密度 在P作用下引起可能滑动面(bl)上的剪应力τ，则： τ=P/bl= ρωU2h*α0/2b 若岩体的抗剪断强度为S，即：S=C+σtgυ
2.河流上修水库后，水库下游河段的来水、来沙条件与
建库前相比发生了变化，即引起河流平衡条件的破坏，
而导致下游河床的再造过程。
第六节 河流的开发与整治
不同部门对河流的开发和整治的目的和要求不同，按照沿河
的规模和效果，可分为全面开发治理和局部整治两大类。 一、河流的全面开发治理 对某一河流全面开发治理，需在政府有关部门支持下，由工 程地质人员会同各产业部门的有关人员，对全流域进行综合 勘查，然后制订出综合开发治理的方案。 二、河流的局部整治 1.河流侵蚀作用的防治 (1).加固河岸。措施有：抛石、草皮护坡、护岸墙。 (2).改变冲刷地段的水流方向和速度。措施有：导流堤、丁坝 等。 2.河流淤积作用的防治
1. 壅水淤积：携带泥沙的河流进入水库壅水段后，泥沙扩散
到全断面，随着水流挟沙能力沿流程降低，泥沙沉积于库底， 并形成上游粗、下游细有规律分布的三角洲，这种淤积称为 壅水淤积。当库容较大，泥沙颗粒较粗，库区地形开阔，并 常处高水位运行时，易形成这种淤积。
• 2.异重流淤积：多发生于多细粒泥沙河流中，当入库水 流含沙量高，并有足够流速时，浑水进入壅水段后不与 清水混淆扩散而潜入清水下面，沿库底向下游继续运动， 并呆一直运行到坝前。在回流作用下水库变浑，细土粒 缓入落于库底。如及时开启大坝排沙底孔闸门，异重流 淤积物可随水排出库外。 二、与河流侵蚀有关的工程地质问题 1.对天然河道上的桥渡工程墩台基础砌置地段的冲刷作 用。
第十二章 河流侵和蚀淤积的工程地质研究
• 第一节 概 述
河流的侵蚀和淤积是改变地表形态最重要的因素之一。 影响河流侵蚀和淤积的因素很多，但水流与河床相互作
用是引起河流发展和变化的根本因素。 水流：水位、流量、流速、水流结构和含沙量等 河流 河床：河床的平面及断面形态、纵横坡降、 组成床底及床岸物质
• 一、山区河流的侵淤特征 1. 以侵蚀作用为主，仅在宽缓河段及弯曲河段发生局部淤 积。
• 2. 河床演变的速度较缓慢，河床的形态、主流和副流位置比较固定， 不会引起航道的大变化。 • 3. 河流流速大，输沙能力强，河床以深切为主，小于2mm的颗粒一般 多呈悬移质，大于2mm的则多推移质呈堆积物颗粒粗大，有卵、砾及 漂石淤积。
横向环流：指旋转轴与河流总方向一致的副流，它是由
地球自转引起的科氏力、河道水位涨落、离心力的作用 等。其中弯道河流水流离心力作用是最主要的原因。 横向环流的形成使得水流的流速在同一横断面上表现出 具有一定规律的变化： 1.在凹岸表流下沉转为底流的部位，由于重力作用，水 流流速递增，易将泥沙带走，形成侵蚀深潭，同时使凹 岸不断向外侧后退；
• 2、横向稳定指标
多数研究者根据河床横向变形结果来分析其稳定
性，例如：阿尔杜宁提出： K2=BJ0.2/Q0.5 其中：K2--横向稳定指标；Q--造床流量 B--与造床流量相应的河宽； J--造床流量时水面坡降
K2值越大河床越不稳定。
第四节 山区和平原河流侵淤作用的某些特征
• 2.无粘结的卵、砾、砂粒的临界流速 无粘性的卵、砾、砂粒，在水流作用下其起动条件是不同的， 设直径为d的球状颗粒，所受的水动压力为P，则 P=ρωU2πd2 α0 /8 而颗粒的内磨擦阻力为T，则：T=f*m*g=fg*π(ρ-ρω)d3/6
式中：f-滚动磨擦系数；m-颗粒质量；ρ-颗粒密度