《河床演变与整治》

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04 河床演变学(第四章第一节、第二节)

04 河床演变学(第四章第一节、第二节)
U = 0.84 h 0.64 ⇒ h = 1.11q 0.61
肯尼迪河相关系的特点
2、拉塞的人工渠道均衡理论(1929年 、拉塞的人工渠道均衡理论( 年

χ = 2 .668 Q 1 / 2
Q1/ 3 R = 0.467 1/ 3 f
f 5/ 3 J = 0.00056 1/ 6 Q
拉塞河相关系的特点
2 B + 0 . 15 h
③、活动性最小假说的数学表达形式
∂K n =0 或 ∂U ∂K n =0 或 ∂B ∂K n =0 ∂h
12
第三节
2、联解公式法 、
河相关系
㈡、窦国仁最小活动性假说(将最小活动性假说作为补充方程) 窦国仁最小活动性假说(将最小活动性假说作为补充方程) ④、将最小活动性假说作为补充方程推导河相关系式 水流连续方程
Q = UBh
1 2 / 3 1/ 2 水流运动方程 U = h J n
m
U3 挟沙力方程 S = k gh ω ∂K n =0 或 最小活动性假说 ∂U
∂K n =0 或 ∂B
∂K n =0 ∂h
可得到河相关系式(3-54)~(3-57)。
13
第三节
2、联解公式法 、
㈢、能耗最小假说
河相关系
④、将能耗最小假说作为补充方程推导河相关系式 水流连续方程 挟沙力方程
Q = UBh
U3 S = k gh ω
1 2 / 3 1/ 2 水流运动方程 U = h J n
m
能耗最小假说 γ QJ = min 或 γ UJ = min 或
γ QJ
B
= min
U S = k gh ω

河床演变基本原理

河床演变基本原理

河床演变基本原理王浩霖 201101021530摘要:河床演变是指自然情况下及修建整治建筑物后河床发生的冲淤变化过程。

广义上是指河流形成和发展的整个历史过程;狭义方面则仅限于近代冲积河床的演变发展。

天然河流总是处在不断发展变化过程之中。

而且天然河流的河床形态复杂,演变规律差异很大。

人类在开发利用河流的过程中,要有效地整治河流,必须充分认识河床演变的基本原理及各类河床特殊的演变规律。

本文着重讨论平原冲积河流的问题,但所阐明的基本原理对具有一定冲积层的山区河流也是适用的。

关键字:河床演变基本原理平原冲积河流河型一、平原冲积河流的一般特性1.河床形态与山区河流不同,平原河流的河床形态是在特定条件下水流与河床相互作用的结果,因而具有较强的规律性。

平原河流在平面上具有顺直、弯曲、分汊、散乱等四种外形。

其横断面可概括为抛物线形、不对称三角形、马鞍形和多汊形等四类。

河漫滩和成型堆积体是河床形态中涉及的两个基本概念。

河漫滩是位于中水河槽两侧,在洪水时能被淹没的高滩。

河漫滩既有由侵蚀作用造成的,如石质河漫滩,多见于山区河流,滩面较窄,且向中水河槽一侧倾斜;更多的是由堆积作用造成的,如冲积河漫滩,多见于平原河流,滩面较宽,左右河漫滩分别向两侧倾斜,这是洪水漫滩落淤的结果。

成型堆积体是冲积河流的河底分布着各种形式的大尺度沙丘(尺度远大于沙坡)的统称。

成型堆积体的尺度,包括宽度、深度和长度,和河流的尺度(河宽和水深),是同数量级的。

成型堆积体经常处于发展变化之中,是平原河流河床演变中最活跃的因素。

2.河道水流的一般特性2.1河道水流的基本性质(1)河道水流的二相流特性。

天然河道的明渠流是挟带着泥沙的水流运动,本质上属于二相流。

(2)河道水流的三维性。

河道水流的过水断面一般是不规则的,因此河道水流为三维流动。

过水断面的宽深比愈小,三维性愈强烈。

(3)河道水流的不恒定性。

一方面,来水来沙情况随时空的变化;另一方面,由于河床经常处于演变之中,因此河道水流的边界也随时空变化。

河床演变与整治的基本理论

河床演变与整治的基本理论
4000 5000 6000 7000
52
0
8000
2500
5000
7500
10000
12500
15000
流量(m3/s)
起点距(m)
2.河床演变的基本概念
造床流量
定义:造床作用与多年流量过程的综合造床作用相当的某一种流量 解读:
¾ 不是洪峰流量,虽然其造床作用很大,但出现几率低 ¾ 不是枯水流量,虽然其出现几率大,但造床能力太小 ¾ 平滩水位法和马卡维耶夫方法---反应输沙与造床关系的实质
9江心滩、洲是分汊河型的标志 9曲折系数是顺直、弯曲的区分 标志 9游荡河型很宽,但是没有稳定 的江心洲滩,顺直而且宽浅
2.河床演变的基本概念
Different river pattern on alluvial plains River Beijiang River (Shaoguan-estuary) Yangtze River (Yichang-Wuhan) Xishui River (Shuijiao-estuary) Length (km) 253 644.0 56.9 Straight reaches (km) 69.5 271.0 26.9 (%) 27.5 42.1 47.3 Meandering reaches (km) 87.0 279.0 28.5 (%) 34.4 43.3 50.1 Bifurcated reaches (km) 96.5 94.0 1.5 (%) 38.1 14.6 2.6
4.不同河型河段河床演变特性
不同河型河段河床演变特性
¾形态特点 ¾水流结构 ¾泥沙输移 ¾演变规律
4.不同河型河段河床演变特性
形态特点之平面形型河段
Meandering river reach

河床演变学 [浅谈古尔图河河床演变规律及其整治]

河床演变学 [浅谈古尔图河河床演变规律及其整治]

《河床演变学 [浅谈古尔图河河床演变规律及其整治]》摘要:①古尔图河水情特征:古尔图河属于山区季节性多泥沙河流,河道枯水期(流量10m3/s以下)有5个月,即1、2、3、4、5月上旬、12月中下旬;平水期(流量10m3/s30 m3/s)有4.5个月,即5月中下旬,6月上旬、9、10、11、12月上旬;洪水期(流量30 m3/s 个以上)有2.5个月;水量随气温、降雨变化较稳定,且在时间、空间分布规律较明显,c河床演变特性:①河流比降较大,水流具有较强的携沙能力,输沙常处于不饱和状态,所以古尔图河河流的河床演变是以纵向冲刷下切、横向侵蚀拓宽为主的发展趋势,河流中的泥沙运动是产生河床演变的主要原因,河床冲淤变化也是泥沙运动的结果;因此,研究河床演变规律、了解河流泥沙的来源及其特性,是整治泥沙危害变害为利的首要任务,同时也是保护自然环境、实现可持续发展的重要途径之一新疆河流均为冲积扇河流,全疆绝大部分灌区、村庄、主要城镇均处于各河道冲积扇上;新疆乌苏市古尔图镇及农七师123、124、125、127团就位于古尔图河下游的冲积扇上;古尔图河发源于发源于天山北麓的博罗科努山,属于典型的山区季节性多泥砂河流,每年汛期暴雨、泥石流导致上游河床严重淤积,险情不断,水利工程损毁严重,造成引水排沙两难的境地;下游自然环境因河床演变和人为因素破坏,导致部分国家级保护植物如野生胡杨、白梭梭等自然植被枯死,农业需水量得不到满足,给古河流域的人民带来了沉重的负担,严重制约了农业经济的发展;因此,了解和掌握河床演变规律、整治泥沙淤积具有重要意义,同时也是保护自然环境、实现可持续发展的重要途径之一。

古尔图河流经古尔图牧场,在甘家湖牧场与奎屯河、四棵树河汇合,由南至北注入艾比湖。

古尔图河全长115公里。

主要由五条支流汇合而成,后经哈拉少拉山流出,河床最宽处250米左右,由南至北而下,年径流量3.45亿立方米,泉水年涌水量2.61亿立方米,汛期最大瞬时洪峰流量110m3/s。

河床演变学 顺直型河段的演变及整治 ﹠ 蜿蜒型河段的演变及整治

河床演变学  顺直型河段的演变及整治 ﹠ 蜿蜒型河段的演变及整治

2
1
1
(6-12)

6
三、弯道输沙特性
2、横向输沙率净值
qsn
1
a 6US pj
h R
1 a
J1
、2
1
1
d
6US pj
h 1a
R J1
1 a
2
1
1
d
6qspj
h 1a
R J1
Jn
qsn
6qspj
h 1a
R J1
Jn
(6-13)
7
3、弯道段与过渡段的水流挟沙力
水流挟沙力与参数
U3
gh
15
二、蜿蜒型河段的整治 ㈠、裁弯工程 4、引河设计 ①、引河定线
b、引河位置
引河进出口位置的选择极为重要,其原则是进口迎流、出口顺畅。
从当采用内裁形式时,进口应布置在上游 弯道顶点稍下方,引河与老河主流线夹角θ 不宜过大。
引河出口则应布置在下游弯道顶点的上方,使出口 水流平顺,同时可以利用下游弯道深槽水流将引河
单位面积输沙率
QS qs A uS
弯道横向流速的简化表达式为
uz
6U
h 2
R
1
(6-4)
因此弯道横向环流引起的横向输沙率沿垂线分布为
qsz
uz S
6US pj
h 1a
R J1
2
1
1
(6-12)
5
三、弯道输沙特性
因此弯道横向环流引起的横向输沙率沿垂线分布为
qsz
uz S
6US pj
h 1a
R J1
11
第六章 蜿蜒型河段的演变及整治
第二节 蜿蜒型河段的整治 二、蜿蜒型河段的整治

芦家河~江口河段河床演变分析及一期整治工程效果初探

芦家河~江口河段河床演变分析及一期整治工程效果初探
出现 在 7 9月份 ,最 低 水 位 出 现 在 2 3 - ~ 月份 。三 峡 15米 蓄 水运 用 后 其 航 运调 7
来一 直 比较 稳 定 , 际 间变 化不 大 , 年 冲淤
幅度 约为 12 ~ m。 该 水 道 局 部 水 流 条 件 较
度要 求 是 : 按 葛 洲 坝 下 游 水 位 ( 嘴 ) ① 庙
Байду номын сангаас
及三 峡 蓄 水期 水 位下 降 幅 度较 大 ,河床
没有 得 到有 效 冲 刷 ,则需 要 对 芦 家 河进 口采 取 疏浚 工 程措 施 , 同时 毛 家花 屋~ 姚 港一 带 由于 卵石 层 面较 高 ,航 道 维 护 困
河床 演 变规律
三峡 工程 蓄水 运 用 以来, 家河水 道 芦
青 黄 不 接 的 碍 航 局 面 得 到 了 改 善 , 航 道 主

槽 形 态变 化 看 , 陆洲 尾 、 家 桃 园边 滩 水 张 以及 董 市夹 下 口三 者 的 冲淤 变 化 影 响枝 江 下 浅 区 的演 变 ,当 出 现水 陆 洲 尾 在退 水 过 程 中淤 积 下延 的方 向呈 散 乱 的横 向 发 展 或 者张 家 桃 园边 滩 向航 道 中淤 积延 伸 ,董市 夹 下 口 出现 宽 深倒 套 这 样 的河 槽形态时, 下浅 区的航 道 条 件容 易 恶 化 。 总体 上枝 江 水 道其 碍 航 特性 上 、下 浅 区 各 不 相 同 :上 浅 区为 河 床高 程 较 高且 难 于 冲刷 而水 深 不 足碍 航 ;下 浅 区 为 出 现 沙 埂 冲 刷不 及 而水 深 不 足碍 航 。上 浅 区 航 道 条 件好 坏 主要 取 决 于枯 水 期 水位 高
_

栏辑 弛 目: 编张

河床演变

河床演变

从河岸与河床相对可动性角度看,当河岸不可冲刷时, 犬牙交错的边滩向下游移动,深槽和浅滩也向下游移动。
顺直型河段的演变是通过推移质运动使边滩、深槽、 浅滩作为一个整体下移的。
顺直型河段的演变还可 呈周期性的展宽和束窄。 流量的变化对浅滩的影响: 洪水期:浅滩淤积,深槽 冲刷。 枯水期:浅滩冲刷,深槽 淤积。 推移质和悬移质中的 床沙质增加了造床运动。
2、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。 (1)水流夹带泥沙,水流与河床的相互作用是通过泥 沙交换来进行的。 (2)河床由泥沙组成,河床组成变化是通过泥沙输移 将水流中的泥沙与组成河床的泥沙相互交换来实 现,如果泥沙交换不平衡,就必然产生河床各种 类型的变形。
二、河床变形分类
(3)弯曲型河道:这类河段的河床蜿蜒曲折,河岸可动性大于河
床可动性,因此在两岸发展河湾弯行。
当沙波运动使河床出 现犬牙交错的边滩时,由 于河岸的可动性较大,河 床可动性小,河岸冲刷发 展较快,边滩下移较慢, 因此河床将继续弯曲,形 成河湾。
蜿蜒型河段的演变现象,按其缓急程度,可分为两种情况: ① 一般演变,经常发生的一种演变。 ② 突变,在特殊条件下发生的演变。 无论哪种演变都与水流及泥沙运动紧密相关即横断面变 形主要表现为凹岸崩退和凸岸相应淤长。 横断面变形最本质的原因是横向输沙不平衡。 两岸冲淤面积接近相等,断面形态保持不变,断面接近 平衡状态。
1、从演变表现形式上分为:
纵向变形
横向变形
河道沿流程所 发生的变形。即河 床纵剖面的冲淤变 化,如河床的下切、 抬高等。
河床沿与水流 垂直的水平方向发 生的变形,如河湾 的发展、汊道的兴 衰等。
2、从河道演变的发展过程分为:
单向变形

长江中游新洲—九江河段河床演变分析及整治方案研究

长江中游新洲—九江河段河床演变分析及整治方案研究
L I Bi a o , HUANG Z h a o — b i a o ,T U L i n
( 1 . C h a n g j i a n g Wa t e r w a y P l a n n i n g D e s i g n a n d R e s e a r c h I n s t i t u t e ,Wu h a n ,H u b e i 4 3 0 0 1 1 ,C h i n a ;
2 0 1 4年 1 月
【 l 】 国灌湾建设
C h i n a Ha r b o u r E n g n . , 2 0 1 4
T b t a l 1 9 1 . No . 1
第 1 期 总第 1 9 1 期
长江 中游新 洲一九 江河段河 床演变分析 及 整治 方案研究
关键词 :新洲一九江河段 ;河道演 变 ;航道整治 ;平面二维水沙数学模型 中图分类号 :U 6 1 7 . 3 文献标志码 :A 文章编 号 :1 0 0 3 — 3 6 8 8( 2 0 1 4 ) 0 1 — 0 0 3 9 — 0 6
d o i : 1 0 . 7 6 4 0 / z g g w j s 2 0 1 4 0 1 0 0 7
李彪 , ,黄 召彪 ,涂琳
( 1 . 长江航道规划设计研究院 ,湖北 武汉 4 3 0 0 1 1 ;2 . 武汉船舶职业技术学院 ,湖北 武汉 4 3 0 0 5 0)
摘 要 :根据新洲一九江河段近几 十年来原 型观测资料 ,深入分析 了顺直分汉形 过渡河段 的演变特点及 碍航特性 , 提出了 “ 固滩守槽 ,稳定主流”的治理原则 ,在此基础上提出治理方案 ,并结合平面二维水沙数学模型 ,对治理方案 效果进行 了计算 。结果表明 :河段采取 以守护为主 、调整为辅 ,利用整治建筑物稳定并适 当抬高 已有滩体 ,归顺过渡 浅区枯期水 流的治理思路是正确的 ,工程方案实施后可以较好地解决本河段 的碍航问题 。

赣江东河鲑鱼洲滩河床演变与航道整治

赣江东河鲑鱼洲滩河床演变与航道整治

赣江东河鲑鱼洲滩河床演变与航道整治【摘要】二OO九年十二月赣江(南昌—瓢山)87公里航道整治通过了包括交通部有关部门组织的交工验收,工程初评等级为优良。

鲑鱼洲滩作为该整治河段中一个滩,整治受到部门的好评。

通过亲身对该滩工程的整治,分析近期河床演变特点,引申出航道整治的研究及经验:本次整治在右岸布置丁坝,淤塞较零乱的边滩及右岸尖潭,与较高的下游边滩连成一体,形成比较完整的右岸边滩。

在左岸沱口处布置丁坝,淤塞沱口。

浅段布置1挖槽,将上下深槽相连。

整治工程整治总体优良,工程效果良好。

【关键词】鲑鱼洲滩;河床演变;航道整治1、滩段概况滩首上距八一桥27.8km(图2-6),滩段河长约2.9km,浅段长2.1km,航道从上深槽经上过渡段至左岸的中间深槽,向下经下过渡段至下深槽。

除中间深槽左岸无边滩外,其余两岸有边滩,右边滩内侧有串沟,上、中、下深槽交错,属交错浅滩。

上过渡段有长约70m左右的洲滩,枯水断流,成为碍航最严重的浅滩。

2、河床演变与碍航情况分析比较1992、2003、2006年测图,两岸圩堤与岸线基本一致。

左岸上边滩位置基本一致,右侧中间边滩在上过渡段03年较92年因冲刷缩进20~200m,左侧06年因淤积较03年右移0~170m,在上过渡段的滩脊部06年因淤积形成连接左右边滩线的沙埂。

其余基本一致。

套绘三年的测图(图2-6),0m等深线;在上深槽的左岸三年的基本一致,其右岸06年与03年的基本一致,92年因冲刷左移0~60m。

在上过渡段左岸03年因淤积较92年右移0~140m,06年因淤积较03年右移10~180m;右岸03年与06年的基本一致,92年较前者因冲刷左移0~230m;06年滩中间的上过渡段形成左右岸相互连接的0m等深线。

下过渡段左岸06年与03年的基本一致,92年因冲刷右移0~50m;右岸中下部三年的基本一致。

下深槽左右岸三年的基本一致。

1.5m等深线:在上深槽,92年较06年下移120m;03年较92年下移490m。

河床演变学 整治建筑物及整治手段 PPT课件

河床演变学  整治建筑物及整治手段 PPT课件
1、防洪标准的确定
特别重要地区:100年一遇的洪峰流量作为设计流量;
重要地区:50年一遇的洪峰流量作为设计流量;
一般地区:20年或10年一遇的洪峰流量作为设计流 量。
3
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一、堤防工程 ㈢ 、堤顶高程和堤防间距确定 1、防洪标准的确定(城市防洪工程设计规范)
4
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一、堤防工程
抛石粗度根据起动流速决定。
设计时应将护脚处实测最大垂线平均流速作为起动流速,据此求出抛石 粗度,并适当加大以利安全。
利用沙莫夫公式
11
U c 4.6D 3 h 6
反求块石尺寸。
在抛石时,应掺抛一部分小的石料,起到填塞空隙卡紧石块的作用,增 强抛石的稳定性和整体性。
22
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⑵ 抛石护脚的设计
3、堤顶高程---波浪爬高的确定
①、当临水面的边坡系数m=1~4,且浪高小于1.5m时
按钟可夫斯基公式计算
3.2Kha tg
θ-临水坡与水平面所成的角度 K-与坡面糙率有关的系数,混凝土护坡K=1.0,抛石护坡K= 0.75,干砌石块护坡K=0.8,黄河1.0,淮河0.9;
ha-波高(m),按安德烈扬诺夫公式计算 ha 0.0208V 5/ B 4 1/3
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18
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20
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二、护岸工程 ㈡、平顺式护岸工程的结构及设计要点
1、下层工事 ⑵ 抛石护脚的设计 抛石护脚的设计涉及到抛石的粗度、边坡、数量、抛石的位移及走失 等问题。
21
第21页/共32页
⑵ 抛石护脚的设计 ①、抛石粗度(块石尺寸)的选择

河床演变与整治重点

河床演变与整治重点

河床演变:在不恒定的进出口条件及复杂可动边界的水沙二相流运动的一种体现形式.整治:用工程的手段达到兴利除害.防洪,农田水利,水力发电,给水和排水,航运及水产养殖等山区河流河床形态:断面形态:U 或V字形(下切),谷坡为阶梯状.阶地是河流下切的产物.平面形态:河道曲折多变,沿程宽窄相间,比降大,急滩深潭上下交替,二岸与河心常有巨石突出,岸线和床面极不规则.河流走向由地质构造运动决定.水流及泥沙运动:1河流流态:水面比降大,.流态紊乱险恶,常有回流,旋涡,水跌,水跃,急弯,剪刀水,横流.洪水暴涨暴落2洪枯流量相差大3悬移质含沙量视地区而异4河道的推移质多为卵石及粗沙5河床多由原生基岩、乱石和卵石组成河床演变:1山区河流比降大流速大含沙量不饱和,利于河床向冲刷方向发展2部分河段暂时性淤积和冲刷1卵石运动引起的演变(汛期淤积增大,枯季冲刷,年内基本平衡)2悬移质运动引起(1一般为冲泻质2宽谷段由主流摆动出现的回流淤积3宽谷段由下游峡谷壅水引起的淤积)3溪口滩形式出现的(1大的山区河流,当二岸溪沟发生洪水或泥石流时,常在溪口堆积成溪口滩2冲积物量大粒粗,不易被主流带走,表现为冲冲淤淤)4地震山崩滑坡引起(大规模地地震山崩滑坡引起河道堵塞,引起上下游出现壅水和跌水,剧烈改变水流和河床形态)平原河流概述:河床形态:平面上具有,顺直,分汊,弯曲,散乱四种.横断面分抛物线形,不对称三角形,马鞍形,多汊形.平原河流的纵剖面无明显折点,深槽浅滩交替,河床纵剖面有起伏的波状曲线,平均纵比降比较平缓。

水流及泥沙运动:平原河流集水面积大,汇流时间长,洪水没有陡涨陡落的现象,持续时间较长河床的演变:规律是汛期淤积壮大,枯季冲刷萎缩顺直型:中水河槽顺直,边滩呈犬牙交错状分布,并在洪水区向下游平移。

弯曲型:中水河槽具有弯曲外形,深槽紧靠凹岸,边滩依附凹岸,凹岸蚀退,凸岸淤长,河身在无约束条件下向下游蜿蜒蛇形,在有有约束条件下平面形态基本保持不变,前者通称自由弯道,后者通称约束弯道。

河床演变与整治要点

河床演变与整治要点

河床演变:在不恒定的进出口条件及复杂可动边界的水沙二相流运动的一种体现形式.整治:用工程的手段达到兴利除害.防洪,农田水利,水力发电,给水和排水,航运及水产养殖等山区河流河床形态:断面形态:U 或V字形(下切),谷坡为阶梯状.阶地是河流下切的产物.海面湖面侵蚀基准面的下降及气候变迁带来的沙量减少来水量增大,使河流侵蚀作用加强.平面形态:河道曲折多变,沿程宽窄相间,比降大,急滩深潭上下交替,二岸与河心常有巨石突出,岸线和床面极不规则.河流走向由地质构造运动决定.水流及泥沙运动:1河流流态:河床形态不规则.流态紊乱险恶,常有回流,旋涡,水跌,水跃,急弯,剪刀水,横流.洪水暴涨暴落2洪枯流量相差大3悬移质含沙量视地区而异(岩石风化不严重和植被好的地区含沙量少) 4河道的推移质多为卵石及粗沙河床演变:1山区河流比降大流速大含沙量不饱和,利于河床向冲刷方向发展2部分河段暂时性淤积和冲刷1卵石运动引起的演变(汛期淤积增大,枯季冲刷,年内基本平衡)2悬移质运动引起(1一般为冲泻质2宽谷段由主流摆动出现的回流淤积3宽谷段由下游峡谷壅水引起的淤积)3溪口滩形式出现的(1大的山区河流,当二岸溪沟发生洪水或泥石流时,常在溪口堆积成溪口滩2冲积物量大粒粗,不易被主流带走,表现为冲冲淤淤)4地震山崩滑坡引起(大规模地地震山崩滑坡引起河道堵塞,引起上下游出现壅水和跌水,剧烈改变水流和河床形态)开发与利用1开发旅游2能源宝库3航运具潜力平原河流概述:平原河流流经地势平坦,土质疏松的平原地区.形成过程主要表现为水流的堆积作用河床形态:平原河流在平面上具有,顺直,分汊,弯曲,散乱四种.横断面分抛物线形,不对称三角形,马鞍形,多汊形.河漫滩是位于中水河槽两侧,在洪水时能被淹没的高滩.由堆积作用造成的平原河漫滩.成型堆积体:冲积河流的河底有规律地分布着各种形式的大尺度沙丘,统称~主要5种:1边滩2浅滩3沙咀4江心滩5江心洲枯水期边滩有漂亮心型沙洲出露--浅滩--支流河口三角洲--江心滩/水流及泥沙运动:平原河流集水面积大,流经土壤疏松,坡度平缓地带,汇流时间长,且降雨分配不均,支流入汇有先后,故洪水没有陡涨陡落的现象,持续时间较长/平原河流水沙运动的基本模型是滩槽水沙交换.两种情况:1河漫滩和中水河槽平行2具有弯曲外形的中水河槽位于顺直或微弯的洪水河槽之中河漫滩和中水河槽平行/河床的演变:体现在河槽中成型堆积体的发展变化上.规律是汛期淤积壮大,枯季冲刷萎缩冲积河流类型:平面形式--演变规律:顺直型--边滩平移型,弯曲型--蜿蜒型,分汊型--交替消长型,散乱型--游荡型.//河床演变分类:1时间特征:长期,短期.2空间特征:大范围,局部.3演变形式:纵向,横向.4方向性特征:单向,复归性.5引起演变的外力:自然,人工干扰.//影响因素:1进口条件(上游来水条件,上游来沙条件)2出口条件(侵蚀基点条件:河面、湖面、海面等)3河床周边条件:(地理、地质条件:河流比降、宽度,河底、河岸的组成)河床演变的根本原因:输沙平衡的破坏.G o G i:出入区域的输沙率,B、L:区域的宽度和长度,∆y0:时段∆t内的河床冲淤厚度(淤+,冲-)ρ’淤积物的干密度/河流自动调整作用:当外部条件变化引起输沙平衡的破坏,河流进行自动调整以达到新的输沙平衡.特征1平衡趋向性2调整多样性3反应的整体性4河床变形滞后性5能耗最小河流水力几何形态:能够自由发展的冲积平原河流的河床,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状态.与河床的稳定性、特征流量密切相关.河床稳定指标:研究冲积河流的河床演变特性时,引入一特征参数之一河床稳定指标:纵向,横向,综合/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水流运动的摩阻力与水流作用于泥沙的拖曳力的对比.洛赫庆系数ϕh1愈大,河床愈稳定/横向稳定系数:横向稳定与河岸稳定密切相关,决定河岸稳定的因素是主流顶冲地点及走向,河岸土壤抗冲能力./造床流量:造床作用与多年流量过程的综合造床作用相当的流量.马卡维也夫法:相应于最大峰值的流量值约相当于多年平均最大洪水流量,其水位约于河漫滩齐平,此流量为第一造床流量.决定中水河槽流量,通常所说的造床流量为~/相应次大峰值的流量略大于多年平均流量,其水位约与边滩高程相当,此为第二造床流量,仅对枯水河槽有作用.平滩水位法在河段内取若干个有代表性的断面,取平滩水位时平均流量作为造床流量/造床流量保证率不同国家相差很大/河相关系:自由发展的冲积平原河流河床在水流长期作用下形成与所在河段条件相适应的均衡水力几何形态,在这种均衡形态的有关因素和表达来水来沙条件及河床地质条件的特征物理量之间存在的函数关系称为河相关系或均衡关系//沿程河相关系:相对某一特征流量的河相关系.适用一个河段不同断面,同一河流不同河段,甚至不同河流/断面河相关系:同一断面相应于不同流量的河相关系/早期河相关系是经验性质的.选比较稳定或冲淤幅度不大,年内输沙率接近平衡的可自由发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/近代:量纲分析法,联解公式,量纲分析/ζ:河相系数,河型有关.B0.5/h=ζ.反映天然河流随河道尺度或流量的增大,河宽增加远较河深增加为快的一般性规律/河流纵剖面:也属于一种河相关系,分为河床纵剖面和水流纵剖面/河道整治是在总体规划的基础上,通过修建整治建筑物或采用其他整治手段,调整水流结构及局部河床形态,使河床向着有利的方向发展/河道整治规划1洪水整治规划2中水整治规划(河势规划)3枯水整治规划/河势指一条河流或一个河段的基本流势,也称基本流路.河势规划遵循因势利导综合整理的原则/堤防工程:包括规划.设计.施工.防汛抢险和岁修管理等..规划与设计包括1堤线选择2堤顶高程和堤防间距3堤身横断面(一般设计为梯形.主要设计参数是堤身稳定性、堤顶宽度及临、背水边坡系数)/护岸工程1下层工事(枯水位以下,包括护底护脚,总称护脚)2中层工事(两者之间,块石护坡可分为抛石和砌石两种)3上层工事(洪水位加波浪爬高和安全超高以上,平整岸坡,栽种树木,修建集水沟)/枯水河床整治:在碍航浅滩上修建整治建筑物,以改善通航条件/通航保证率:在规定的航道水深下一年内能够通航的天数与全年天数之比,常用百分率表示/航道尺度:1航道最小水深2航道宽度3航道曲率半径/4流速及流态5过河设施/设计水位:根据通航标准达到航道尺度的起算水位1算术平均2保证率法3保证率频率法/整治水位:与整治建筑物头部高程齐平时水位1经验数据法:由边滩高程确定2造床流量法:第二造床流量相应水位//整治手段:枯水河床整治是要解决枯水期碍航问题,整治手段与浅滩整治相同1修建枯水整治建筑物:丁坝(长丁坝束狭河槽改变主流位置,短丁坝迎托水流外移)顺坝(束狭河槽导引水流,调整河岸)锁坝(塞支强干)导流建筑物(激起人工环流)2采用疏浚或爆破工程:山区石质河流.爆破工程多用于山区河流质河床的疏浚/顺直型河段/几何形态:从平面看,这种河段比较顺直,河槽两侧分布的犬牙交错的边滩和深槽或上下深槽之间存在的较短的过渡段,常称浅滩/主要判断指标是曲折系数:顺直型河段一般小于1.2(蜿蜒型河段曲折系数更大)边滩长宽比为 5./曲折系数:自上游过渡段中点起沿河道中心线至最后一个过渡段中点止的曲线长度与起点至终点的直线长度之比/水流:造床流量下,边滩头部水位沿程降低,滩尾水位略有升高,深水部分相反.低水位浅滩段水深小比降陡流速大,深槽段水深大比降缓流速小.流量增加时,浅滩段比降减小,深槽段比降增大/输沙:横向分布看,边滩的推移质输沙率远大于深槽.纵向分布,边滩中部输沙率大于滩头和滩尾的.深槽相反,中部输沙率小于深槽头部和尾部的,此规律与流速场相应//边滩长度定量b=0.57B,l=2.8B/流量变化浅滩影响:1洪水期浅滩淤积深槽冲刷2枯水期浅滩冲刷深槽淤积3推移质和悬移质中的床沙质参加造床运动/演变规律:通过推移质运动使边滩深槽浅滩作为一个整体下移/不利结果:1边滩下移使河道不稳定2航运困难3港口淤积4取水困难/整治原则固定边滩使其不向下游移动,稳定整个顺直型河段.措施修建上挑式淹没丁坝群/蜿蜒型河段/几何形态:由一系列正反相间的弯道和介乎其间的过渡段衔接而成横断面:弯道段呈不对称三角形,凹岸坡陡水深,凸岸坡缓水浅.过渡段呈对称的抛物线形或梯形/水流:横比降导致凹岸凸岸纵比降不同,形成横向环流,环流的方向,上部恒指向凹岸,下部恒指向凸岸/横向环流:是否产生环流:水流是否弯曲来确定.横向环流:上部恒指向凹岸,下部恒指向凸岸./输沙:横向环流存在,决定泥沙运动特点1洪水期弯道段水流挟沙力大于过渡段,枯水期弯道段水流挟沙力小于过渡段2洪水期槽冲滩淤,枯水期槽淤滩冲3床沙:异岸输移同岸输移,聚散现象/演变:2种/一般:曲折程度加剧,河长增加,曲折系数增大.横断面变形表现为凹岸崩退凸岸淤长.两岸冲淤面积接近相等,断面形态不变,断面接近平衡/突变1自然裁弯:河段发展由于某些原因使同一岸两个弯道弯顶崩退,形成急剧河环和狭颈.狭颈的起止点相距很近,水位差较大,如遇水流漫滩,在比降陡流速大时可将狭颈冲开,分泄部分水流形成新河2撇弯:曲率半径很小的急弯,凹岸淤积3切滩:凸岸边滩较低,抗冲能力低/形成条件:1从能量观点解释:要求河流比降小流速小2认为顺直水流的不稳定性是形成蜿蜒型河段的原因/裁弯工程:规划设计:引河线路与引河平均形式(根据地质,引河平面形态,与上下游河段的衔接统筹考虑.引河长度以裁弯比为控制标准.断面为梯形)/引河断面可设计成最终过水断面的1/5~1/15/分汊型河段/1平面形态:上端放宽,下端收缩中间最宽2横断面:分流区汇流区均呈马鞍形,分汊段为江心洲分隔复式断面3纵剖面:两端低中间高上凸形态,呈起伏相间形态/演变规律:汊道演变特点:主支汊易位(上游水流动力轴线摆动,引起分流分沙变化)/整治措施1分汊河段固定:在上游节点,汊道入口及江心洲首尾修建整治建筑物2改善汊道(调整水流调整河床)3堵汊工程:塞支强干,修挑水坝锁坝/水流/分流区高水下移低水上提.水位:支汊高于主汊/汇流区水位:支汊高于主汊/输沙:分流区两侧含沙量大中间较低.汇流区两侧含沙量小中间大,底部含沙量更大/游荡型河段/形态特征:河身顺直,曲折系数小于1.3.较长范围内往往宽窄相间.河段内河床宽浅,洲滩密布,汊道交织/水流:河床宽浅,平均水深小,流速大.洪水暴涨暴落.年内流量变幅大/输沙:含沙量大,同流量下含沙量变化大,流量与含沙量关系不明显/演变规律1多年平均河床逐年抬高2年内冲淤变化是汛期主槽冲刷滩地淤积.非汛期主槽淤积滩地冲刷3平面变化规律:主流摆动剧烈,主槽位置摆动,摆动幅度大,河势变化迅速/形成原因:流量一定时比降陡流速大.组成河槽物质为颗粒细的散粒泥沙,在较强水流作用下易冲易淤.来水量小来沙量大河床比降大/整治措施:综合治理.水土保持修建水库发展灌溉和河床整治/浅滩特征类型:处于两反向弯道间的沙梗即常见浅滩.五部分:上边滩.下边滩.上深槽.下深槽.浅滩脊.类型1正常2交错3复式4散乱/演变因素:1流速减小2环流变化3洪枯水流向不一致4输沙不平衡//规律:有纵向变形横向变形,单向变形与复归变形,主要为复归.即随河道水文过程而呈周期性变化,浅滩与淤积周期性交替.整治:修建整治建筑物和浅滩疏浚(维护性.基建性)/挖槽水力计算:1设计挖槽横断面2确定挖槽方向角θ.3估算水位降落.。

武桥河段河床演变分析及航道整治探讨

武桥河段河床演变分析及航道整治探讨
( Chongqing J iaotong U n iversity, Chongq ing 400074, Ch ina)
Abstrac t: The construction of a la rge num ber of rive r crossing br idges m akes the na tura l reach turn into the br idge loca tion reach. T he fluv ial process and channel regu la tion o f bridge location reach has been inc reasing ly focused. T aking W uq iao lo ca tion reach as the research object, wh ich is o f ce rtain representa tiveness, the features of its fluv ial process a re generally summ ed up and the strateg ies to regu late the channe l a re also discussed by the m ode l test. F inally, it is c leared that the opti m ization schem e can regu la te W uqiao reach reasonably. K ey word s: bridge location reach; fluv ial pro cess; channel regu lation
跨河桥梁建成后不同程度地改变了天然河道的 水流条件, 桥位附近的水位变化、河床冲刷对水面线 的影响、水流受桥墩压缩后引起的桥位河段水流的 变化、主流沿程流速的变化和桥孔流速分布等因素 使桥位情况变得非常复杂, 如由于桥墩对河道的挤 压作用会产生上游河道水位壅高、流速变小、水流挟 沙力降低等变化; 原有的边滩、心滩等成型淤积体在

《河床演变及河道整治》课程设计

《河床演变及河道整治》课程设计

第一章黄河下游各水文站基本资料第一节高村水文站基本资料黄河高村站位于山东省东明县,是黄河入鲁第一个水文站,也是黄河流域上的重要控制站。

断面距河口距离579.1公里,集水面积734146平方公里。

清光绪二年(1876年),因洪水肆虐,村庄被淹,举村从堤西迁至堤东,该村地势较高,故命村名为高村。

测验河段位于黄河下游游荡河段的末端,呈上宽下窄的漏斗状,滩地高,堤根洼,易产生塌岸险情或发生溃决。

史书记载仅光绪四年(1878年)、六年(1880年)、十年(1884年)高村就三次决口。

经过1982年大洪水的考验,显示了河道整治对防洪的重大作用,在历年工农业引水、护滩保村及航运方面也都发挥了较好作用。

第二节夹河滩水文站基本资料黄河夹河滩站位于河南省开封县,东经114°34′,北纬34°54′。

断面距河口距离672公里,集水面积730913平方公里。

洪水主要来自花园口站以上流域,涨落较为迟缓,峰型较胖,水位流量关系受冲淤和涨落共同影响,多表现为涨冲落淤,一般为顺时针套绳。

单次洪水过程水位流量关系相对稳定。

水沙量年内分布不均,大水大沙集中在7~10月份,主汛期水量约占全年水量的58﹪,输沙量约占全年输沙量的80﹪。

沙峰受来水区间影响,一般三门峡以上来水时含沙量较大,三花间来水时含沙量较小,沙峰滞后于水峰。

黄河下游花园口至夹河滩河段系典型的游荡型河段。

在该河段 ,黄河大堤内范围宽广,一般洪水频率年份,水流主要限制在主槽内 , 因此大堤内分布有不少居民点以及纵横交错的保护居民点的生产堤和不少高于地面的灌溉渠堤和公路,使洪水行洪范围受到了很大的限制。

在本次设计中,我计算的是高村和夹河滩1967,1970,1971三年的流量和输沙率资料(见表19~30)。

小组数据为1967,1970,1971,1972,1973,1974,1975,1976,1977,1978,1979共九年的信息。

班内数据为1960年到1997年共三十三的信息(其中缺失1968,1969,1970,1984,1987年信息)。

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《河床演变与整治》课程教学大纲
课程编号:030163 学分:2 总学时:34
大纲执笔人:匡翠萍大纲审核人:刘曙光
一、课程性质与目的
《河床演变与整治》是港口航道与海岸工程专业的一门重要的专业课程,它是研究自然情况下或修建整治建筑物后河流河床发生冲淤变化的过程的一门科学,根据河床冲淤变化采用科学的整治手段来调整河流的来水来沙过程,以达到防洪抗旱、疏通航道、围垦灌溉、稳定河床、蓄水发电多功能地利用河流,并兼顾水利水产等其他事业,以及环境与生态保护,以获得合理的最大经济效益,生态效益和社会效益。

因此河床演变及整治在河流的开发、利用与治理特别是港口与航道工程建设中起着重要的作用。

同时与土木工程、交通工程和环境工程等学科也有着密切的联系。

通过《河床演变及整治》的教学,使得学生了解和掌握与河床演变及整治相关的河流动力和泥沙运动方面的理论知识,了解河流治理的主要措施和手段。

二、课程基本要求
《河床演变与整治》作为一门工程运用学科,要求学生具有一定的水力学(或流体力学)、河流动力学的基础知识;要求教师具有全面的流体力学和河流动力学知识,全面的河流治理知识和工程经验。

三、课程基本内容
1.绪论:河流治理工程的基本性质、国内外河流治理工程的历史和现状等。

2.河床演变与整治的一般问题:
(1)河流的一般特性:山区河流和平原河流的一般特性,包括河床形态、水流及泥沙运动、河床演变等。

(2)河床演变的基本原理:包括河床演变分类、影响河床演变的主要因素、河床演变的基本原理、河流的自动调整作用等。

(3)河流的水力几何形态:包括河床的稳定性、造床流量、河相关系和河流纵剖面等。

(4)整治建筑物及整治手段:包括河道整治及规划、洪水河床整治、枯水河床整治、河床整治建筑物及其材料和构件。

3.自然河流河床的演变及整治:
(1)顺直型河流的演变及整治:顺直型河段特性、演变规律、形成条件及整治工程。

(2)蜿蜒型河段的演变及整治:蜿蜒型河段特性、演变规律、形成条件及整治工程。

(3)分汊型河段的演变及整治:分汊型河段特性、演变规律、形成条件及整治工程。

(4)游荡型河段的演变及整治:游荡型河段特性、演变规律、形成条件及整治工程。

(5)浅滩演变及整治:浅滩特性、演变规律、形成条件及整治工程。

4.工程泥沙问题:
(1)水库淤积及其防治:包括水库淤积的现象和规律、水库淤积估算和水库泥沙的防治等。

(2)坝区泥沙问题及防治:包括坝区河势规划与枢纽布置、通航建筑物的防沙措施和水电站的取水防沙措施。

(3)水利枢纽下游的河床演变及其防止:包括水利枢纽下游河床的一般冲刷及防治、水利枢纽下游河床一般冲刷估算。

四、实验或上机内容

五、前修课程要求
水力学和河流动力学。

六、学时分配
七、教材与主要参考书
1、《河床演变与整治》,谢鉴衡主编,中国水利水电出版社,1997年。

2、《海岸工程》,严恺主编,海洋出版社,2001年。

3、《防洪工程》,姚乐人主编,中国水利水电出版社,1996年。

4、《中国水利》,钱正英主编,中国水利水电出版社,1991年。

5、《河流泥沙工程学》,谢鉴衡主编,水利出版社,1981年。

6、Richard, A. and Davis, Jr. Coastal Sedimentary Environment, Springer, NY, 1985.
7、Abbott, M.B. and Price, W.A., Coastal, Estuarial and Harbour Engineering
Reference Book, Chapman & Hall, 1994.。

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