治河防洪课程描述(6.20)

(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

1．从演变表现形式上可分为纵向变形和横向变形

(1)纵向变形是指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。

(2)横向变形也称平面变形，即河床沿着与水流垂直的水平方向发生变形，如河湾的发展、汊道的兴衰等。当河道的横断面发生横向变形时，其平面形态必然发生变化。故横向变形又称平面变形。在天然河流中，横向变形与纵向变形往往是错综复杂地交织在一起的。

2．从河道演变的发展过程来说，可分为单向变形和复归性变形 三、河床演变的基本原理

研究河流泥沙运动规律的目的是为了河床整治，而天然河流的河床形态、演变规律及整治手段往往是不同的，特别是在河道上修建水利枢纽、整治工程或其它工程后，受到整治建筑物的干扰，河床演变将更为复杂。要有效地整治河流，必须充分认识河床演变的基本原理、河床演变的分析方法及各类河床特殊的演变规律。

河床演变的具体原因尽管千差万别，但根本原因可归结为输沙不平衡。考察任意一条河流的某一特定区域BL(B、L分别为河宽及河长)，当进出这一特定区域的沙量G0、Gi不等时，河床就会发生冲淤变形

四、河床演变的分析方法

冲积河流的河床演变是错综复杂的。按时间特征可分为长期变形和短期变形；按空间特征可分为大范围变形和局部变形；按形式特征可分为纵深向变形和横宽向变形；按方向性特征可分为单向变形(单向冲刷或淤积)和复归性变形(冲刷淤积交替进行)；按是否受人类活动干扰又可分为自然变形和受人为干扰变形。 影响河床演变的主要因素可概括为：河段上游来水量及其变化过程；河段上游来沙量、来沙组成及其变化过程；河段出口处的侵蚀基点高程及河床周界条件等。由于来水来沙条件是瞬时变化的，河床周界条件是因地而异的，使河床演变的形式及过程极其复杂，要进行精确的定量计算，目前尚有不少困难，但可借

助某些手段对河床演变进行定性分析或定量估算。目前常用的几种演变分析方法如下：

1．天然河道实测资料分析方法；

2．运用泥沙运动基本规律及河床演变基本原理，对河床变形进行理论计算的方法；

3．运用河流模拟的基本理论，对河床演变进行预测的方法； 4．对条件相类似的河段进行类比分析的方法。

第二节 河床演变的基本规律

在河流动力学中，河床演变的研究对象，一般系针对近代冲积平原河流而言。

平原河流的河型，按其平面形式可分为四种基本类型：顺直型，蜿蜒型，分汊型及游荡型。不同类型的河段，其形态特点与演变规律不同。 一、顺直型河段

这种河型的特点是：河身较顺直；犬牙交错状边滩分布于河道两侧，并在洪水期向下游缓缓移动；深槽与边滩相对；上、下深槽之间存在沙脊，在通航河段称之为浅滩，浅滩洪水淤积，枯水冲刷，深槽则相反，洪水冲刷，枯水淤积（图）。

二、蜿蜒型河段

蜿蜒型河段是冲积平原河流中最常见的一种河型，在我国分布甚广，如“九曲回肠”的长江下荆江河段、渭河下游和汉江下游河段等，都是典型的蜿蜒型河段。图下荆江蜿蜒型河段

? 蜿蜒型河段的横向变形，主要表现为凹岸冲刷崩退和凸岸淤积增长。由图可见，凹岸迎流顶冲，河岸因冲刷而崩坍后退，凸岸边滩则因淤积而不断淤高长大。

? 天然实测资料表明，蜿蜒型河段在横向变化过程中，不仅横断面形态相似，而且冲淤的横断面面积也接近相等，如图所示。

? 蜿蜒型河段从整体看处在不断演变之中。从平面变化看，随着凹岸冲刷和凸岸淤长进程的发生，其蜿蜒程度不断加剧，河长增加，弯曲度愈来愈大(图) 。但整个平面变形过程，似乎基本上是围绕各河弯之间过渡段的中间部位联成的摆轴所进行(图)。

三、分汊型河段

? 分汊型河段是冲积平原河流中常见的河型之一。我国许多江河都存在这种河型，特别是长江中下游最多。

? 分汊型河段的平面形态是，上、下两端窄而中间宽。中间段可能是两汊或多汊，各汊之间为江心洲。图8 为两汊情况。分流比大于50%的汊道为主汊，分流比小于50%为支汊。自分流点至江心洲头为分流区，洲尾至汇流点为汇流区，中间则为分汊段。

分汊型河段的纵剖面，从宏观看，呈两端低中间高的上凸形态，而几个连续相间的单一段和分汊段，则呈起伏相间的形态，与蜿蜒型河段的过渡段和弯道段的纵剖面形态相似。

? 分汊型河段的演变，受诸多因素影响而较为复杂。其共同性的演变规律表现为汊道外形的平面移动，洲头、洲尾的冲淤消长，汊道内河床的纵向冲淤，以及主、支汊的易位。 四、游荡型河段

游荡型河段是一种有独特地貌特征的河型，在世界各地广泛存在。我国黄河下游孟津～高村河段，永定河下游芦沟桥~梁各庄河段，汉江丹江口～钟祥河段，渭河咸阳～泾河口河段，都是典型的游荡型河段。

游荡型河段的显著特点是，河床宽浅散乱，主流摆动不定，河势变化急剧。因此，对防洪、航运、工农业用水等各部门常常带来不利影响。

从平面形态看，游荡型河段河身比较顺直，曲折系数一般不大于1.3。在较长的范围内，往往宽窄相间，呈藕节状。河段内河床宽浅，洲滩密布，汊道交织。如图

游荡型河段的主要演变规律如下：

1.多年平均河床逐步抬高。如黄河下游花园口至高村河段，在1950～1972年的20多年内，河床平均抬高速度为5.9~9.7cm／a。

2. 年内汛期主槽冲刷，滩地淤积；非汛期，则主槽淤积，滩地崩塌。从一个水文年看，主槽虽有冲有淤，但在长时期内，仍表现为淤积抬高，而滩地则主要表现为持续抬高。一部分滩地虽然坍塌后退，但另一部分滩地又会淤长，长时期内变化不大。

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