长江中游戴家洲河段河床演变分析及趋势预测
长江武穴河段近期河床演变分析
长江武穴河段近期河床演变分析 摘要：近几年来，长江武穴河段受河道采砂和航道整治的影响，以及新洲头即鸭儿洲修筑顺水坝分流等人为因素的影响，该河段近期河床演变发生微妙的变化。本文中该河段的河床演变分析结论仅供参考。 关键词：武穴河段、水沙、深泓、汊道、河床演变、分析 1河道基本情况 武穴河段也叫龙坪河段，位于长江中游上起鲤鱼洲，下至大树下，全长约35km。见图1。河段左岸为湖北武穴市和黄梅县，右岸属江西瑞昌县。河段上段有边滩式江心洲鲤鱼洲，下段有鸭儿洲、龙坪新洲，洲体将河道分成两汊，右汊为主汊，汊道微弯，左汊为支汊，汊道向下游大拐弯，水流在新洲洲尾汇合，该段弯曲系数2.03，属鹅头型分汊河段。本河段左岸有黄广大堤、右岸有梁公堤、赤心堤。两岸堤防、低山和矶头组成的河床边界，控制着河道的横向发展，河道特有的地质地貌条件造就了河段沿程宽窄相间。 本河段发育在扬子准地台区，其中武穴市以上属淮阳地盾南缘，南临江南古陆，处于大冶褶皱束，鄂东修水褶皱束和望江凹陷三个次一级大地构造单元的接触带，自武穴市起向东北延伸，由一系列断裂组成。由于构造断裂的影响，自全新世期以来，构造运动的差异和水流长期作用，而形成了两岸不同的地质、地貌。 武穴河段由于河道主流长期右摆，左岸已逐渐发育成为广阔的冲积平原，形成具有二元结构特征的疏松沉积物。上层主要为粘砂土，局部为砂壤土和粉细砂；下层主要为细砂，中砂，局部有砾石。龙坪弯道李英一带的岸坡主要为粉细砂、细砂组成，岸坡抗冲力较差，为重点崩岸险工段。河道右岸已紧逼山丘、矶头或阶地。这些山丘、矶头由页岩、砂岩和石灰岩构成。阶地多为棕红色的粘土和棕黄色的砂壤土，河岸抗冲性较好。 2河段水沙特征 武穴河段的水沙主要来源于上游长江干流。上游汉口水文站水沙资料能够反映河段内长江干流的水沙特点。 汉口水文站1865～2008年，多年平均水位为17.07m，历年最高、最低水位分别为1954年27.62m和1865年7.98m；1952～2008年，多年平均流量为22500m3/s，历年最大、最小流量分别为1954年76100 m3/s和1963年4830 m3/s；多年平均输沙量为3.68亿t，历年最大、最小输沙量分别为1964年5.79和2006年0.576亿t。 根据径流量、输沙量年内分配统计，三峡蓄水前汛期（5～10月）径流量占
《河床演变与整治》
《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。
弯曲河道的河床演变浅析
弯曲河道的河床演变浅析 港航0902班王海翔 200919040517 【摘要】河床演变是河床受自然因素或水工建筑物的影响而发生的冲於变化。自然条件下的河床总是在不断变化，如河湾的发展，汊道的兴衰，浅谈的冲於等。弯曲型河道由正反相间的弯道段和介乎期间的过渡段连接而成，由于水流离心力和重力的作用，形成的一系列水力现象在弯曲河道表现的尤为明显，使弯曲河道的河床演变更加明显。 【关键词】弯曲河道离心力河床演变 【正文】 1.弯道水流的受力分析 当水流由直段进入弯道后，由于离心离德存在而使自由的水面的平衡状态遭到破坏，结合弯道水流的实验可知，进入弯道己有从凸岸向凹岸的横比降Jr出现，直至弯段出口处仍有一定数值，出弯后又迅速消失。因此，凹岸的水位线常形成凸曲线，凸岸的水位线常形成下凹线，即水面是凹高凸低，成一上凸曲线，整个水面为一扭曲面。 a op V cp/r×?（2h+Jr) 离心力：F1= 两侧水压力之差：△p=?ρgh2-?ρg(h+Jr)2 =-ρghJr+?ρgJr2 ≈-ρghJr 河底之横向阻力τr0 水流流到弯曲河道处主要受到离心力、重力和河道横向阻力的作用，而由水面横比降所引起的横向压差则沿水深不变，与离心力合成之后，上层水体所受的力指向凹岸，下层水体所受的力指向凸岸，从而是上层水体向凹岸流动，下层水体向凸岸流动，形成环流。 2.弯曲河道泥沙运动特点 河道中，明渠轴线和渠壁的不断改变，迫使进入弯道的水流质点做曲线运动。因为弯道水流质点受重力作用和向心加速度而受到离心惯性力作用，而离心惯性力的方向从凸岸指向凹岸，水流在弯道内运动时，有纵向流速和横断面的断面环流，形成弯道螺旋流，使得弯道凹岸冲涮，凸岸淤积，从而使弯道演变发展，使弯道更加弯曲，水流阻力进一步加大。 泥沙随着水流进入弯曲河道，根据水流在弯道运动特性（即水流在弯道中会出现横向的流速，在水面由凹岸流向凸岸，在水底由凸岸流向凹岸。）因此降低了泥沙在凹岸的稳定性，提高了泥沙在凸岸的稳定性，泥沙总体表现为在凹岸冲刷，在凸岸淤积，因此蜿蜒河道的发展在向着蜿蜒程度增加的方向发展的。 3.弯曲河道河床演变的基本原理 河床演变的基本愿意是属啥的不平衡，进一步的深层原因是动床水沙两相流的内在矛盾和不恒定流外部条件（进口水沙、出口侵蚀基点条件和河床周界条件）。而弯曲河道中，纵向输沙不平衡将引起纵向变形，横向输沙不平衡将引起
基于GIS的嘶马河段河床演变分析及岸坡稳定预测
基于GIS的嘶马河段河床演变分析及岸坡稳定预测 曾宏 河海大学土木工程学院，南京 (210098) E-mail：Zenghong12@https://www.360docs.net/doc/8616633439.html, 摘要：结合嘶马河段崩岸的工程应用，利用GIS（地理信息系统）技术建立了河床的动态DEM（数字高程模型）。利用所建立的动态DEM，通过对不同年份DEM的空间分析，分析了嘶马河段的河床演变过程。根据所建立的DEM对岸坡稳定进行评判和预测。 关键词：稳定预测；GIS；DEM ；河床演变；崩岸 1.前言 河床的演变是个复杂的过程，河岸的崩塌与很多因素有关，长江嘶马河段的河床演变历经多年，崩岸现象频繁发生。许多学者利用各种技术手段对崩岸的原因进行了一系列的研究工作。他们的研究工作主要是从河流河势方面考虑的比较多，归纳起来主要有以下的因素：河道的边界条件，河流以及水沙动力因素，长江水文状况的变化，长江堤防工程的建设和其它的人类活动的影响。他们都从一定的角度探求了崩岸的机理，综合分析了多方面的影响因素，并取得了很大的进展。 随着GIS技术的发展，其在岩土工程中的应用越来越广泛，利用其强大的空间数据及其属性数据的处理能力来分析工程实际问题已成为岩土工程中的热点和难点。然而由于地质数据的复杂性，不确定性，使得直接利用GIS来分析工程问题具有较大的困难。很多学者利用GIS技术研究了河床的冲淤演变，并利用DEM的叠加分析来计算了冲淤量[ 1-3]。对于边坡及岸坡稳定分析，提出了基于GIS的三维边坡计算模型以及展开了相关研究工作[ 4-5]。本文利用ArcGIS软件建立了河床的DEM，并进行一系列的空间分析，得到研究区域的坡度坡向图，河流断面图，DEM及TIN图形。依据这些图形资料及地质资料，从而可以计算河床的冲刷与淤积量，从三维模型的角度宏观地展现了河床地演变过程，并利用所得的多年DEM图形资料来分析和预测岸坡的稳定性，为实施岸坡加固提供辅助决策。 2.研究区域概况 长江嘶马弯道位于长江下游扬中河段的上游，是长江中下游最严重的也是最有典型性的弯道凹岸崩塌段。上游承接镇扬河段的谏壁—大港弯道,下游与泰兴水道相连接,是典型的弯曲分汊型陡弯河道,在长江中下游颇为有名。弯道全长14公里，弯锐水急，河床土质量抗冲性差，全河段均为崩岸段。1984年7月21~23日，嘶马河口发生巨大崩岸灾害，崩窝坍进350米，坍失面积115000平方米，严重威胁嘶马镇人民生命财产的安全，直接损失200多万元，在此前后也曾多次发生河岸的崩塌，造成了很严重的经济损失，因此研究嘶马河床演变及崩岸问题具有重要的意义。 3.河道动态DEM的建立 3.1 资料情况 在建立DEM时，原始数据的精度直接影响到所建立的DEM的精度。本次建立动态模型的资料有两类：一类是来源于省地调院与江都市地矿局2001年报告中的有关图件。该图件包含了长江嘶马段的岸线变化图，以及0米， -10米，-20米，-30米河床等深线的历年
三峡蓄水后宜昌河段河床演变分析
收稿日期：2009-05-13 作者简介：刘金（1987—），男，硕士研究生，主要从事环境与工程泥沙和治河防洪方面的研究。 1概况1.1 河道概况 宜昌—虎牙滩河段上接镇川门，下游与宜都 水道相连接，全长19.4km ，处于山区河道与平原河道之间的过渡段，为顺直分汊河段。本河段有 较大的洲滩胭脂坝，胭脂坝将河道分为左汊及右汊，左汊为主汊，右汊为支汊。胭脂坝以上江面宽度约为650~900m ，胭脂坝处河道宽度达到1500m ，以下河道宽度逐渐从1500m 收窄到虎牙滩处的800m 。 三峡蓄水后宜昌河段河床演变分析 刘金，陈立，周银军，许文盛 （武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室，湖北武汉430072） 摘要：三峡水库蓄水运用以后，改变了宜昌河段的来水来沙条件，引发了河流的再造床过程。依据蓄水前后原型观测资料结合宜昌河段的来水来沙及边界条件，分析了宜昌河段的冲淤变化、深泓线、深泓纵剖面、洲滩等变化规律，并对其演变趋势做了预测。 关键词：三峡；宜昌河段；演变中国分类号：TV 147 文献标志码头：A 文章编号：1002-4972（2009）11-0116-05 Evolution of Yichang reach after impoundment of the Three Gorges Reservoir LIU Jin,CHEN Li,ZHOU Yin-jun,XU Wen-sheng (State Key Laboratory of Water Resources and Hydropower Engineering Science,Wuhan University,Wuhan 430072,China) Abstract:Since the impoundment of Three Gorges Reservoir,the water and sediment to the reach has changed,resulting in the process of river transformation.Based on the prototype observation data before and after the impoundment,as well as the boundary condition,this paper analyzes the river channel change,thalweg and evolution of the shoal,and predicts the trend of evolution of Yichang reach. Key words:Three Gorges;Yichang reach;river process 图1 葛洲坝下游宜昌河段形势图 2009年11月 第11期总第434期Nov.2009 No.11Serial No.434 水运工程 Port &Waterway Engineering
白马河局部河段河床演变的分析研究
第10卷 第1期 中 国 水 运 Vol.10 No.1 2010年 1月 China Water Transport January 2010 收稿日期：2009-12-21 作者简介：王俭斐（1982-），男，河北鹿泉人，河北省石津灌区管理局助理工程师，研究方向为水利水电工程。 白马河局部河段河床演变的分析研究 王俭斐1 ，任 健2 ，王丽娟3 （1河北省石津灌区管理局，河北 石家庄 050051；2中国水利水电科学研究院，北京 100048； 3河北大学人民武装学院，河北 石家庄 050061） 摘 要：白马河在上游修建水库后，对河道形态的塑造起决定性作用的是极个别年份发生的罕见大洪水。大规模采砂大大改变了原来大洪水塑造形成的河床形态，并使河床演变产生了一些新的特点：纵剖面猛烈下切，且起伏不平；横断面大幅下切和扩宽，河床横断面形态变得极不规整，极大地改变了主槽与边滩的位置关系；深泓点高程大幅度下降，深泓点摆动更加剧烈紊乱。 关键词：采砂；河床形态；白马河 中图分类号：TV147 文献标识码：A 文章编号：1006-7973（2010）01-0122-02 一、前言 长期以来，国内外关于采砂对河床形态及河床演变的研究相对并不十分多见[1，2]。在我国，随着采砂问题的日益严重，对采砂造成的河道及河床演变研究逐步得到重视，但大多是针对长江、钱塘江等南方地区常年有水的河流，分析河道在受到采砂影响下的河床演变[3～6]；而对北方地区多年少水甚至多年无水的河流，其受到大规模采砂影响的研究，相对很少。本文以实测资料为依据，分析白马河局部河段受到大规模无序采砂后河床演变的特点，探讨其对河道的影响。 二、河流水文泥沙概况 1．水文概况 白马河是海河流域子牙河水系滏阳河的一条主要支流，发源于河北省邢台县西部山区北小庄乡戈廖，流经内丘、任县，至环水村注入南澧河，全长73.5km，总流域面积485km 2，河道平均比降6.66‰左右。白马河上游建有野沟门及羊卧湾两座小（一）型水库，在非行洪期河床干涸断流。 白马河流域属温带半干旱大陆性季风气候，年内温差悬殊。多年平均降水量601mm，且一年内分配不均，6～9月间降水量约占全年的76%。海河流域内发生“63·8”和“96·8”两次大洪水，暴雨中心均在白马河流域上游附近。 2．泥沙概况 白马河无较大支流，小支流呈单干树枝状。主流在南青山附近出山，并改变流向，由东北转向东南。河道上游为窄深式河槽，过南青山后逐渐扩宽，至铁路桥段约在0.3～2km 之间。在研究河段主流有S 型弯道。该河段为宽浅型河道，滩地上有局部灌木丛等。近年来非汛期河道已不见流水，汛期偶有洪水下泄。 白马河的河床质基本为粗沙、砾石。从研究河段河床0～3m 深的河床质组成看，上游颗粒较粗，平均中值粒径D 50在0.8mm～8mm 左右。白马河沙量主要有两个来源，一是流域上游的土壤侵蚀，二是河道的两岸岸壁坍塌。 三、采砂影响下的河床演变过程 为了分析大规模无序采砂对河床演变的影响，选择白马河局部河段0＋000～4+910河道若干年份（1966年，1994年，1996年，2003年）的六个大断面（0+000，1+300，2+710，3+510，4+250，4+910）进行分析计算。 1．横断面形态变化 河道横断面形态反映了河道容蓄和输运水沙的空间，同时也可以反映出滩地与主槽的相对位置关系。图1、图2为白马河局部河段历年典型断面变化情况。 图1 2+710断面 图2 4+250断面
长江下游东流水道河床演变特征分析及航道整治_李文全
2011 年 10 月 第 10 期总第 459 期 水运工程 Port & Waterway Engineering Oct. 2011 No. 10 Serial No. 459长江下游东流水道河床演变特征分析 及航道整治 李文全，涂新民，杨祖欣，刘洪春 （长江航道规划设计研究院，湖北武汉 430011） 摘要：介绍长江下游东流水道河床演变特点，并对影响其演变的主要因素进行分析；预测近期河床演变趋势，指出虽然目前东港正处在发展过程之中，而作为航道跨河过渡槽的西港有萎缩的趋势，但西港依然有复苏的可能；针对东流水道目前航道存在的主要问题，为了加速实现西港冲刷发展趋势的形成，改善和稳定西港枯水通航条件，在定床模型上，对可能实施的工程方案进行水流特性认识性试验，根据试验成果，提出下一步东流水道航道整治思路。 关键词：长江；河床演变；航道整治 中图分类号：U 617文献标志码：A文章编号：1002-4972(2011)10-0083-06 收稿日期：2011-03-17 作者简介：李文全（1966—），男，教授级高工，主要从事航道整治研究。 Analysis of river bed evolution and discussion on waterway regulation thought of Dongliu channel on the lower reach of the Yangtze River LI Wen-quan, TU Xin-mi , YANG Zu-xin , LIU Hong-chun (Changjiang Waterway Institute of Planning, Design and Research, Wuhan 430011, China) Abstract: This paper describes the bed evolution characteristics of Dongliu channel in the lower reach of the Yangtze River and analyzes the main influential factors then. It predicts the trend of the bed evolution, and pointis out that although the Donggang channel is in the process of developing, as the cross channel called Xigang is in a shrinking trend, the Xigang channel still has the possibility of recovery. For the main problems at present, in order to accelerate the formation of erosion trends of Xigang channel and improve its navigation conditions, some possible engineering measures have been tested in the fixed bed model. According to the results of the model test, it proposes ideas on the next-step regulation of Dongliu channel. Key words: the Yangtze River; bed evolution; waterway regulation 东流水道为顺直多汊河型，历来是长江下 游重点碍航浅滩水道之一。2001年后，西港（航 道跨河过渡槽）逐渐冲刷发展，枯水航行条件相 对好转，为了稳定这种较好的航道形势，2004— 2006年对东流水道实施了航道整治工程。工程实 施后，本水道滩槽格局和莲花洲港枯水期分流形 势基本得到控制，枯水期西港航道条件一度较 好，满足4.5 m×200 m（航深×航宽）的整治标 准。但因当时未对东港进行控制，仍存在东港与 西港相互消长问题。近年来，东港枯水期分流比 逐年增大，相应西港分流比不断减少，老虎滩左 侧主航槽淤浅，滩尾累积性淤积下延，挤压西 港，枯水航道尺度下降。为了确保东流水道航道 畅通，需要实施新的航道整治工程。本文对今后 该水道航道整治思路和工程方案进行探讨。 1 概况 东流水道位于长江下游九江市—安庆市之
三峡水库建成后对长江河床演变影响的预测与对策
收稿日期:20022082211 作者简介:刘树人,男,教授,“城市与环境遥感考古开放研究实验室”第一届学术委员会主任。现任“遥感考古联合实验室”学术委员会主 任。 三峡水库建成后对长江河床演变影响的 预测与对策 刘树人1 穆桂春2 刁承泰3 (1 中国科学院、教育部、国家文物局遥感考古联合实验室,北京100101; 1 华东师范大学,上海200062;2 湖北大学,武汉430062;3 西南师范大学,重庆400715) 摘 要 本文重点讨论了长江三峡水利枢纽建成后,水动力条件大大改变,必然会引起水库上、中、下游河床发生一系列的变化。如注入水库的各条支流,由于河流基准面被大大抬高,都会形成河口拦门沙和水下三角洲。分析了因入库河流基准面抬高,自然会引起水库上游河床的摆动变形。以及水库蓄水后,由于波浪、水流对库岸的侵蚀塑造作用和水库运营调蓄时,会产生动水压力和静水压力的变化,以及风浪的侵蚀、掏蚀,必然会大大引起库岸变形;对水库库区附近淹没、侵没和渗漏的影响;水库建成后,水库运营清水下泄时,由于含沙量大大减少,水的动能加大,任何水库都会引起其下游河道冲刷及河床变形,河床会发生演变,所以,三峡水库的河床也会有一个新的调整周期。 关键词 长江三峡水利枢纽,河床演变,预测和对策中图分类号 TV 6 长江三峡水库是世界第一的特大型水库,其水 利枢纽建成后,由于水动力条件的大大改变,必然会引起水库上、中、下游一系列河流地貌发育过程的变化,也就是水库必然会对环境产生冲击和影响。根据国内、外大型水库运营的经验和教训,我们认为有以下河流地貌发育过程,应该引起国家、长江水利委员会和有关省市足够的重视,及早提出预测和对策。 (1)流入水库各条支流,在入库河口区形成河口拦门沙和水下三角洲。其中影响最大的是长江重庆以上河段与嘉陵江形成的拦门沙和水下三角洲,直接影响重庆港的安全运营。 (2)水库上游河道的变形,因河流基准面抬高后,自然会引起入库支流的上游河床摆动变形。由于长江上流都是基岩河床,影响不会太大,但在风化后的沙页岩等抗蚀力较弱岩层分布地区,多形成盆地或河流宽谷地带,要特别注意,因那里分布的多是城镇和居民区。 (3)在水库库岸由水动条件大大演变,必然会 引起库岸变形。由于三峡水库1300km 的水库库岸,大多是基岩库岩体库岸,稳定性条件较好,但应集中注意对城市及其附近的库岸进行稳定性评价。 (4)对水库库区附近淹没、浸没以及水库渗漏 等问题的影响。前者已得到应有的关注,后者也应引起密切注意。 (5)水库建成后,水库运营后清水下泄时,一定会引起水库下游河床冲刷以及长江中下游的河床演变,受最大危害的是位于长江中游江汉平原的湖北省。 综上所述,在水库建成后必然发生的几种地貌过程,但根据三峡库区的实际情况,我们认为应关注:入库河流河口地区的水下淤积问题;运营过程中引起库岸变形对大、中型城市及其附近的库岸稳定性的评价问题;水库运营后清水下泄河床重新调整时,对武汉以上特别是长江中游荆江等河道的影 第1期 2003年3月 地 球 信 息 科 学GEO 2I N FORM A T I ON SC IEN CE N o 11 M ar 1,2003
长江武汉河段(下段)河道演变分析
长江武汉河段（下段）河道演变分析 【摘要】本文根据实测水文河道资料，分析了武汉河段（下段）河势的近期演变。通过深泓平面变化、纵向变化、洲滩变化、河床形态变化、冲淤变化等几个方面分析，得出结论：综合历史变迁和近期河床演变过程，在上游来水来沙及边界条件不发生重大改变的情况下，本河段仍将保持现有河势；受三峡工程蓄水影响，一定时期内本河段河床可能发生冲刷。受两岸节点以及防洪工程等边界条件制约，河段河型将维持较长时间，总的河势格局不会发生大的变化。 【关键词】武汉河段；河道演变；水文河道资料 1 概况 长江武汉河段上起武汉市汉南区纱帽山，下迄新洲区阳逻镇，全长70.3km。其中纱帽山至龟山为顺直分汊河段，长约35km；龟山至阳逻为微弯分汊河段，长约35.3km；武汉长江大桥以下1.8km左岸有汉江入汇，入汇口以下是汉口边滩；距武汉长江大桥以下7.0km处建有长江二桥，再向下游是天兴洲及其分汊河段，其中右汊南岸有青山边滩，1998年大洪水后边滩消失。 武汉河段中段有龟、蛇二山锁江，下段有青山、阳逻十里山以及白浒山等天然节点控制。主流自沌口走白沙洲左汊，过龟、蛇山节点，沿武昌深槽下行，平顺进入天兴洲右汊，其左、右汊在洲尾水口附近汇合后，经左岸阳逻下行至龙口折向右岸，然后沿右岸进入牧鹅洲水道。图1.1 为武汉河段（下段）河势图。 图1 武汉河段（下段）河势图 2 深泓平面变化 本文将该河段分成三段进行分析，一是三十七码头至天兴洲洲头段，该段历年深泓线偏靠右岸，平面摆动较小，但是深泓线分汊点及过渡段深泓线的变化较大，其变化规律与天兴洲洲头的淤积发展或冲刷回缩相关，随着天兴洲洲头护岸工程的逐步完成，加强了对河势的控制，洲头部位河床冲淤变化较小，左右汊分汊点位置基本稳定在丹水池附近。二是天兴洲分汊段，天兴洲左汊系弯曲汊道，历史上处于主汊地位，目前为支汊。左汊深泓线自进口至出口紧贴左岸，符合弯道水流运动规律，近四十年来左汊淤积萎缩，河床升高，原有的深槽淤积成为浅段，流路不集中，导致深泓线的局部摆动。天兴洲右汊原为支汊，现已演变为主汊。深泓线在主、支汊易位前后的走向变化不大，三是天兴洲汇流出口段，与分汊点变化情况相似，天兴洲左右汊深泓线汇合点位置随着洲尾的冲淤而发生上提下移变化，但变化幅度明显小于洲头分汊点。1959～2013年，左右汊深泓线汇合点稳定在距阳逻电塔以上3～4.5km的区域。天兴洲左右汊汇合后，深泓进入阳逻深槽贴左岸下行，历年来比较稳定，平面摆动不大。 3 纵向变化
长江口不同河段近期河床演变特点及碍航特性分析
长江口不同河段近期河床演变特点及碍航特性分析* 赵德招1，刘杰1，张俊勇1，2，程海峰1 （1.上海河口海岸科学研究中心河口海岸交通行业重点实验室，上海201201； 2.交通运输部长江口航道管理局，上海200003） 摘要：根据现场调研和多年实测资料，分析和总结了近10a 长江口不同河段河床演变特点及其变化趋 势，并结合航道发展规划目标，从航道水深、宽度、走向及稳定性等指标，分析了长江口不同河段的碍航特 性。结果表明，长江口多数河段尚未得到有效的人工控制，局部河段航槽稳定性较差，部分航段水深较浅， 制约了航道资源的开发利用。为合理开发利用和有效保护长江口航道资源，迫切需要根据近期河势变化 特点和碍航特性，进一步明确航道治理基本原则与思路，提出科学合理的工程布置方案。 关键词：航道；河床演变；碍航特性；长江口 中图分类号：TV 147文献标识码：A 文章编号：1005-8443（2010）06-0583-06 *本文首发于2010年10月在天津滨海新区召开的“水道与港口工程国际学术研讨会”。 收稿日期：2010-06-30；修回日期：2010-07-29 基金项目：国家重点基础研究发展计划项目（2010CB429002）；国家自然科学基金项目（50979053） 作者简介：赵德招（1982-），男，福建省漳州人，工程师，主要从事河口海岸泥沙研究。 Biography ：ZHAO De -zhao （1982-），male ，engineer. 长江口航道是长江黄金水道的咽喉，是关系国民经济发展和国防建设全局的水上运输通道，战略地位非常重要。长江口深水航道治理三期工程已于2010年3月14日通过交通运输部组织的交工验收，长达92.2km 的南港北槽12.5m 深水航道全线贯通，正式进入试通航期。随着长江口深水航道治理工程的实施和长江沿岸经济的发展，长江航运日趋繁忙，长江口12.5m 深水航道向上延伸的要求愈加迫切。同时，沿岸港口吞吐量和船舶数量大幅增加，船舶大型化趋势明显，部分航段的通航压力变大，长江口丰富的航道资源也有待进一步开发利用和保护。 近年来随着上游来水来沙条件的改变，流域内人类活动的加剧，尤其部分重大水利工程的建设，长江口边界条件发生了新的变化，相应河势也进入了新的变化期，已对长江口航道产生了一定程度的影响。尽管前人对长江口历史演变规律做过很多分析工作，也取得了丰富的研究成果［1-5］，但近期长江口河势变化及碍航特性的研究工作较少，也缺乏系统的总结和分析。本文旨在前人研究成果的基础上，重点对长江口不同河段 近期河床演变特点及碍航特性进行分析讨论，其研究结果可为长江口深水航道系统治理、 长江口综合整治开发等工程决策提供科学依据。 1河势及航道现状概况 长江口是丰水多沙、中等强度潮汐的三角洲分汊河口，上起徐六泾，下讫入海口。经过两千多年的自然演变和区域人类活动的影响，长江口河道已演变为三级分汊、四口入海的喇叭状平面形态。徐六泾节点形成以后，徐六泾以下的长江河口已成为相对独立的大系统［1-3］，同时由于受较强的潮汐与径流共同作用，徐六泾以下的南、北支，南、北港，南、北槽各入海汊道之间及上、下游之间的水沙运动及河床冲淤变化明显存在复杂的关系。 长江口区域水道众多，航道资源丰富（表1），现有主要航道包括主航道（由南支航道、南港航道和南港北水道港口 Journal of Waterway and Harbor 第31卷第6期2010年12月Vol.31No.6Dec.2010
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。 （4）河道水流的非均匀性。涉及运动的各物理量沿流程不变的水流为均匀流。达到均匀流的条件是水流为恒定流、水流边界是与流向平行的棱柱体。河道的来水来沙和边界是不满足这些条件的，因此河道水流一般为非均匀流。 2.2河道水流的水流结构 （1）河道水流的流型。在水力学中将流体运动区别为紊流和层流两大类型，在紊流中又分为光滑区、粗糙区（或阻力平方区），以及介于层流和紊流、光滑区和粗糙区之间的两个过渡区。河道水流的雷诺数一般都比较大，其流型一般居于阻力平方区。 （2）河道水流的主流与副流。主流是水流沿着河槽总方向的流动，由河床纵比降的总趋势决定；副流是在水流内部产生的一种大规模的水流旋转运动，由纵比降以外的其他因素所促成。河流中的横向输沙的方向主要是靠有关的环流造成的。因此，一个河段的冲淤动态，
浅谈河床演变
浅谈河床演变 摘要：河流是水流与河床相互作用的产物。水流与河床，二者相互制约，互为因果。水流作用于河床，使河床发生变化；河床反作用于水流，影响水流的特性。由因生果，倒果为因，循环往复，变化无穷，尤其河道上修建各类工程之后，受到建筑物的干扰，河床变化将更为加剧。 关键词：河床演变均衡稳定演变类型 河床演变是指河床在自然条件下或受人工建筑物影响而发生的变化。这种变化是水流、泥沙与河床相互作用的反映。河流存在两个反馈系统：水流挟带泥沙，泥沙的存在又影响水流结构；水流作用于河床，使河床发生变化，河床形态反过来又影响流速分布。它们相互依存、相互影响又相互制约。水流与河床的相互作用是通过河流中泥沙的冲刷、搬运和堆积而实现的，泥沙在其中起着纽带作用。当流速增加，组成河床的泥沙遭到冲刷，使河床降低或拓宽；当流速减小，水中挟带的泥沙沉积于河床上，使河床抬高或束窄，河床就会发生相应的变化。 一、河床演变理论研究进展综述 河床演变是一门新兴学科。目前尚无统一理论如何表达河床演变自动调整作用基本原理是河床演变学研究的难题之一，前人进行了长期艰苦的研究，提出了很多极值理论和假说，主要研究成果如下： (1) Leopold(1962)提出河流能量沿程均匀分布的最大统计熵理论[1]：相当于UJ=常数。Leopold最先提出应用统计熵理论来研究河床演变，由于沿河各段的能量分布受地质地貌条件控制不能沿河自由调整，能量沿程分布不满足构造统计熵的条件，因而河流能量难以达到沿程均匀分布。 (2)窦国仁(1964)提出最小河床活动性假说[2]：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中力求建立活动性最小的断面形态。由于河床活动性指标为经验表达式，难以在理论上阐明，也缺乏实测资料进行严格的验证。 (3)Langbein(1964)提出最小方差假说[3]：随着上游来水来沙条件的变化，当地的水力因子将发生调整以趋于平衡，这种平衡状态对应的是使各水力因子变化的方差达到最小。最小方差假说在理论上符合统计熵的最概然分布定理，但统计方差的变量不明确，各人构造的方差可能互不相同。 (4)张海燕(1979)提出河流系统的最小河流功假说[4]：对于一定的水流量和输沙量，当河道可能有几种稳定河床形态和坡降时，河床形态将沿河谷坡降进行调整，使河流系统的单位河长河流功最小，表达式为：γQJ=min。由于造床流量Q给定，即最小比降J=min；对于稳定冲积河流，γQJ的值与输沙率Q s成正比，即得到最小输沙率Q s=min。但河床演变不仅仅是调整比降，而且认为冲积河流的调整是为了满足输沙率最小，这与冲积河流的输沙相对平衡自动调整作用原理相矛盾。 (5)杨志达(1971)提出最小单位河流功理论[5]：对于冲积河道缓流，河道将调整流速、坡降、糙率和河床形态，使输送一定水流量和沙流量的单位河流功率最小，最小值大小取决于河道约束条件，表达式为：γUJ=min。但该公式没有反映河道输沙对河床演变的影响，且河流功在物理概念上不明确，有河道给水流做功之嫌，挟沙水流只能损失自己的能量对运动中的泥沙做功，河床不能对水流做功，河床无能量传递给水流，河床对水流的阻力决定水流能耗的分布
河床演变的基本原理
第二节河床演变的基本原理 自然界的河流无时不刻都处在发展变化过程之中。在河道上修建各类工程之后，受到建筑物的干扰，河床变化将人为加剧。由于山区河流的发展演变过程十分缓慢，因此，通常所说的河流演变，一般系指近代冲积性平原河流的河床演变。 河流是水流与河床相互作用的产物。水流与河床，二者相互制约，互为因果。水流作用于河床，使河床发生变化；河床反作用于水流，影响水流的特性。由因生果，倒果为因，循环往复，变化无穷，这就是河床演变。 水流与河床之间相互作用的纽带—泥沙运动。泥沙有时因水流运动强度减弱而为河床的组成部分，有时又因水流运动强度的增强而成为水流的组成部分。换句话说，河床的淤积抬高或冲刷降低，是通过泥沙运动来达到和体现的。因此，研究河床演变的核心问题，归根结底，还是关于泥沙运动的基本规律问题。 一、河床演变分类 天然河流中，河床演变的现象是多种多样的，同时也是极其复杂的。根据河床演变的某些特征，可将冲积河流的河床演变现象分为以下几类： （1）按河床演变的时间特征，可分为长期变形和短期变形。如由河底沙波运动引起的河床变形历时不过数小时以至数天；蛇曲状的弯曲河流，经裁直之后再度向弯曲发展，历时可能长达数十年、百年之久。 （2）按河床演变的空间特征，可分为整体变形和局部变形。整体变形一般系指大范围的变形，如黄河下游的河床抬升遍及几百km的河床；而局部变形则一般指发生在范围不大的区域内的变形，如浅滩河段的汛期淤积，丁坝坝头的局部冲刷等。 （3）按河床演变形式特征，可分为纵向变形、横向变形与平面变形。纵向变形是河床沿纵深方向发生的变形，如坝上游的沿程淤积和坝下游的沿程冲刷；横向变形是河床在与流向垂直的两侧方向发生的变形，如弯道的凹岸冲刷与凸岸淤积；平面变形是指从空中俯瞰河道发生的平面变化，如蜿蜒型河段的河弯在平面上的缓慢向下游蠕动。 （4）按河床演变的方向性特征，可分为单向变形和复归性变形。河道在较长时期内沿着某一方向发生的变化如单向冲刷或淤积称为单向变形，如修建水库后较长时期内的库区淤积以及下游河道的沿程冲刷；而河道有规律的交替变化现象则称为复归性变形，如过渡段浅滩的汛期淤积、汛后冲刷，分汊河段的主汊发展、支汊衰退的周期性变化等。 （5）按河床演变是否受人类活动干扰，可分为自然变形和受人为干扰变形。近代冲积河流的河床演变，完全不受人类活动干扰的自然变形几乎是不存在的。 二、影响河床演变的主要因素
水库下游水沙变化与河床演变研究综述
地理学报ACTA GEOGRAPHICA SINICA 第66卷第9期 2011年9月V ol.66,No.9Sept.,2011 收稿日期：2011-03-26;修订日期：2011-05-27 基金项目：国家自然科学基金项目(40801218,40788001);云南省中青年学术技术带头人后备人才计划(2009CI050);“十 二五”国家科技支撑计划重大项目(2010BAE00739)[Foundation:National Natural Science Foundation of Chi- na,No.40801218,40788001;The Reservers'Training Projects of Yunnan Mid-Youth Scientific Technical Leader, No.2009CI050;National Key Technologies R&D Program of China during the 12th Five-Year Plan Period, No.2010BAE00739] 作者简介：傅开道(1976-),男,海南陵水人,副研究员,博士,从事水文地理学、河流泥沙与河床演变研究。 E-mail:kdfu@https://www.360docs.net/doc/8616633439.html, 1239-1250页 水库下游水沙变化与河床演变研究综述 傅开道1,黄河清2,钟荣华1,王兴勇3,苏斌1 (1.云南大学亚洲国际河流中心,昆明650091; 2.中国科学院地理科学与资源研究所,北京100101; 3.中国水利水电科学研究院,北京100038) 摘要：水库建设以满足人类日益增长的水资源及其利用的要求仍是当今世界，特别是发展中国 家在水利建设中的一项重要任务。建坝改变了上下游水流边界条件，导致水沙输移变化，同时 也触发了河床形态发生相应的调整。自从20世纪30年代全球大规模修坝后，关于此课题的研 究就层出不穷。本文就此研究主题对国内外研究成果进行梳理与总结，简要综述水库下游水流 挟沙变异以及河床形态演变的研究历史与现状，旨在对该领域的研究进展进行全面的归纳与 总结。 关键词：水沙变化；河床调整；水库下游；研究综述 水库大坝将河流拦腰截断，大坝尤其是梯级电站联合运营后巨大的调度功能对河流的径流起到巨大的调节作用，改变了下游天然的水文循环和泥沙输送过程，而水沙过程对于河流地貌系统结构和功能的维持起着至关重要的作用[1]。水流是塑造河床的基本动力，径流大小、变幅、各流量级持续时间等要素决定了水沙两相流的造床动力特征；泥沙则是改变河床形态的物质基础，沙量的多少、颗粒的粗细影响着河床演变的方向，不同的水沙组合特征决定了河床的平面形态、断面特征、河弯数量、蜿蜒度、植物结构等。水、沙和河床是一个整体，相互作用，相互影响[2]。河流水库的修建改变了下游水沙过程，破坏原有的水文平衡，必然会引起水沙输移特性改变、河道形态的调整[3]。但由于不同区域的河流，同一河流的不同河段存在着地质地貌、植被、人为活动等个体差异及区域气候环境的差异，再加上不同水库的修建目的、规模大小和运行方式不一样，因而所引起的水库下游水沙过程变异与河床响应也不尽相同。有关学者在相关领域开展了大量研究。本文从水库下游水沙过程变化、河床和微地貌演变两大方向的研究动态开展综述。 1水库下游水沙变化 河流上游水库的修建改变了水库下游自然的水文过程，下游河流的各种变化都可归因于水沙过程的改变[3-4]。钱宁等认为上游水库的修建对下游水文过程的影响：在来水条件方面，主要表现为洪峰流量减少，枯水流量增大，径流的年内年际变幅减小，以及接近恒定流状态的流量持续时间延长；在来沙方面，主要变化是下泄沙量减少，下游河道的含沙量将会显 著降低，泥沙组成变细[5]。随着全球大中小河流建库方兴未艾，众多研究聚焦于直接受水库
河床演变
第六节河床演变 一、河床演变的基本知识 (一)河床形态变化的类型 河床的几何形状，称为河床形态。河床形态变化，称为河床演变，它是河床泥沙运动的结果，可有两种类型： 1．纵向变形 河床沿水流方向的高程变化，称为河床的纵向变形，它是河流纵向输沙不平衡造成的结果。河源与上游的河床下切、下游河床的淤高，均属此类，其变化幅度随岩石性质而异，细沙河床的变化幅度可能很大。它对于桥梁工程设计的影响不可忽视。 2．横向变形 河湾发展、河槽扩宽、塌岸、分汊、改道等河床平面形态的变化，统称为横向变形。河湾的发展与弯段水流离心力有关，它可使凹岸不断受到冲刷，凸岸不断出现淤积，产生横向比降，可导致河流截弯取直或河流改道。 (二)河床演变的影响因素 河床演变的影响因素有很多，主要因素有： 1．流域的产沙条件 流域的产沙量及泥沙组成等对河床演变有很大的影响。例如，黄河及华北地区一些河流，河水含沙量很大，因此下游河道淤积十分严重。 2．流量变化 流量越大，水流的挟沙量就越多。流量变化越大，泥沙运动和河床的变形就越剧烈。设河水的含沙量为ρ，流量为Q，输沙率为Q s，则有 Q s=ρQ （8-17）3．河床土质 土质坚实的河床变形缓慢，土质松软的河床易受冲刷。 4．水流比降 河床比降大，流速大，冲刷力强，河床受冲刷厉害。反之则易于淤积。 5．副流作用 水流中由于纵、横比降及边界条件的影响，其内部形成一种规模较大的旋转水流，如图8-12所示，称为副流。它从属于主流而存在，是河床冲淤的直接原因。 229厚桥涵 图8-12 1-冲刷坑；2-回水区；3-路堤；4-主流 6．人类活动 如兴修水利工程，建造堤坝、桥、涵等活动，都会对河床演变产生重大影响。 二、建桥后对河床演变的影响 建造桥梁后导致的河床演变属人类活动影响因素之一，它只是发生在桥位上、下游不远的范围内。主要为： (一)平原弯曲型河段（属于次稳定河段） 在这类河段上建桥，其孔径一般都大于或等于河槽宽度，建桥对河床的影响小。但是，当桥位通过水深较大的河湾时，因河床自身的天然演变，有可能形成河湾逼近桥台、桥头引道或导流堤，危及桥台基础。 (二)平原顺直河段（属于稳定性河段） 在这类河段上建桥，其孔径一般也不压缩河槽宽度，故对河槽自然演变的影响不会明显，建