32浅滩上的水流和泥沙运动

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图3-2 浅滩上的水面变化
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其中： 为河底到坡的坡角 为水头流速 为滩顶水深 为水力比降
结论： 低水位时局部比降增大，有利于浅滩冲刷； 高水位时局部比降减小，浅滩易于淤积。
浅滩上的水流和泥沙运动
1、浅滩上的比降和流速 （1）比降
➢天然情况：浅滩形态复杂
1、水流的基本特征
❖ 层流：水质点的运动轨迹彼此平行，运动速度 与方向不变，互不干扰。 自然界不常见，不搬运泥沙
❖ 紊流：水质点呈不规则运动，运动速度和方向 不固定，互相干扰。 自然界更为常见，可掀起和搬运泥沙
2. 水流结构的宏观特征与运动形式
浅滩上的水流和泥沙运动特点
2、浅滩上的环流
(1)上、下深槽具有一个单向环流，过渡段环流复杂 。 (2) 过渡段长短对环流有着较大影响。
➢ 过长：环流减弱或消失 ➢ 过短：急剧转变 ➢ 适宜：平缓过渡 ➢ 环流随Q、Z而改变
凸岸
凹岸
凹岸
凸岸
a)上深槽断面
b)浅滩断面
c)下深槽断面
旁蚀（侧蚀）: 河流对河床两侧及谷坡的侵蚀，其结 果是使河床和谷底加宽。
旁蚀的动力学原因是弯道离心力与科里奥利力。 1）弯道离心力 ：河流开始是直的。变弯的原因是 由于河流中心的障碍物增大了摩擦力与粘滞力；流水 在河流弯曲部位因惯性作用而产生离心力。 ●该力作用于河流的凹岸→使河流的主流线（流速 最大的点的连线）偏向凹岸→使凹岸的水面提高，凸 岸的水面降低,产生横向比降→产生从凹岸向凸岸的 力，该力作用方向是凸岸。 ●弯道离心力和横向力的联合作用，造成河流凸岸 堆积、凹岸侵蚀（物质搬运至凸岸，能量减弱而沉积， 形成点沙坝）。
浅滩的形成条件：上游的来沙量和浅滩上 的输沙力；
浅滩的输沙力影响因素：水流特征和泥沙 条件。
河流比降
河床底部比降越大，水面比降越大
落差比降示意图
偏转力引起的横比降
源自文库
第二节 浅滩上的水流和泥沙运动
1、浅滩上的比降和流速 （1）纵向比降
➢概化情况：洛西耶夫斯基试验
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长江东流水道1963年水位-比降关系图
水面沿程变化图
水面沿程变化图
枯水期：J浅滩>J深槽，随着水位上升，J浅滩减小，J深槽增大；洪水期：J 浅滩<J深槽。 同一水位，浅滩上：J涨水期<J落水期
深槽上：J涨水期>J落水期
浅滩上的水流和泥沙运动特点
1、浅滩上的比降和流速 （2）流速
不同水位纵向流速沿程变化图
枯水期：J浅滩>J深槽，随着水位上升，J浅滩减小，J深槽 增大；洪水期：J浅滩<J深槽。
同一水位，浅滩上：J涨水期<J落水期 深槽上：J涨水期>J落水期
枯水期：v浅滩>v深槽，随着水位上升，v浅滩增大， v深槽 增大更多；洪水期： v浅滩<v深槽。
以上为一般情况下过渡段浅滩上的水位与流速关系， 也有特殊情况，不符合上述规律的，原因可能是断面 形状复杂等。
运动形态：以沙波运动为主要形态。 运动规律：一般情况下，涨水期浅滩淤高，落水期浅滩冲
刷。
横向力 上层合力
1 离心力
下层合力
3
2
弯道环流形成的剖面图(a)与平面图(b)
1，流向；2，表层水流，河流右弯时，离心力>横向力,合力向右； 3，底层水流，河流右弯时，离心力<横向力,合力向左
离心力引起的横比降
凸岸 凹岸
凹岸 凸岸
3.泥沙运动
平原河流上冲积性浅滩，推移质运动多以沙波方式运 行。刺激沙波向下游运行，移到浅滩脊时，浅滩淤高，当 水位消落，沙波来不及运移时，可能出浅碍航。
上游
下游
河湾段与直线段河流横断面示意图
枯水期：v浅滩>v深槽，随着水位上升，v 浅滩增大， v深槽增大更多；洪水期： v 浅滩<v深槽。
河流的等流速线图
封冻期河流等流速线图 畅流期河流等流速线图
流速垂线分布曲线
流速沿水深的分布，这种曲线称为流速垂线分布曲线， 其形状近似抛物线。
浅滩河段的比降和流速特点