第二章 河流特性与河道演变 2014版

港口工程 韩理安 郭子坚 港口规划与布置（英文版） 陈一梅 工程水文学 河流动力学 海洋动力学 邱大洪 人民交通出版社 王昌杰 人民交通出版社 任安福 大连海事大学
第 二 章 参 考 书
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三、教学方法

指导原则：
工科性、知识性、综合性、趣味性

学习时数
课堂教学：课外复习 至少 1:2~3

采用多种教学方法：
积极互动，鼓励提问和讨论； 设置工程实例分析，提高学生的实际应用能力； 课外答疑，及时消化每周内容。
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四、考核方法
平时成绩，包括： （1）上课出勤、听讲、回答问题情况； （2）平时作业。 期末考试采用闭卷方式，考题灵活，重在 理解与掌握； 成绩比例：以考试为主，适当兼顾平时； 要求：提前预习，认真听课，课后消化， 及时完成作业，复习准备充分。 考试：杜绝作弊
2 弯曲型河道
弯曲型河道形成的横向环流 弯曲型河道形成的螺旋水流
流速情况： 各断面流速分布（平面及沿水深 ）； 横向比降，横向环流 泥沙情况： 凹冲凸淤 河床演变： 演变：微弯—河环—自然裁弯（弯顶点下移） 河环对航运的影响：？
3 分汊型河道
平面图（主汊支汊，分流点汇 流点，分流区汇流区，江心 洲，汊道长） 特点：分流比，分沙比，流速 分布图 汇流区螺旋流，其余区 域根据河段弯曲程度产生横 向环流进行判断 冲淤部位：由水流判断演变： 交替变化（由汊道入口段边 界形态判断） 演变特点：交替变化（随汊道 入口段及汊道形态变化而定）
η= V1／ V2
式中： V1——一个潮周期内的径流量； V2——涨潮潮量； 根据经验：η≥0.7为弱混合型；η=0.2～0.5为缓混合型；η≤0.1为强混合型 。
3．盐水楔异重流对河口水流流速分布的影响
a) 涨潮流； b) 落潮流； c) 交叉流
流速过程线与流程
有密度梯度影响的优势流曲线
三、河口区泥沙运动特点
例： 长江口
河口平面图
河口纵向断面图
3 三角港河口
水流：潮流量大（放宽率大），有涌潮出现 泥沙：流域来沙少，泥沙大都来源于口外 演变：在口门内形成沙坎；河槽不稳定，纵向冲淤幅度大， 河宽水浅，主槽摆动频繁，呈游荡型
例：钱塘江
河床在枯水、中水、和洪水时期被水流所占据 的部分分别称为枯水、中水和洪水河床。
3. 河流的分段
河流沿河长按不同，其自然特征可划分为：河源、上 游、中游、下游、河口
例如：长江 发源于青藏高原海拔6621米的唐古拉山脉主峰格拉丹冬雪山 自宜宾至湖北宜昌称上游 宜昌至江西湖口称中游 湖口至长江口称下游

二、入海河口的水流特点


径流：洪枯水 潮汐潮流：单向水流---双向水流 盐水楔异重流

潮汐与潮流定义、潮型 潮波曲线及其传播

感潮河段，潮区界，潮流界，口门附近，流速分布图， 双向/单向水流
三、盐水楔异重流
1 形态
2 咸淡水混合类型及产生盐水楔异重流条件 弱混合型/缓混合型/强混合型
3. 河型划分 流经冲积平原的河流，按其河床平面外形可分为四类： 顺直型河段 弯曲性河段 分汊性河段 游荡性河段 （边滩平移型） （蜿蜒型） （交替消长型） （游荡型）
平原河流典型河道断面图 a) 顺直型河段； b) 弯曲型河段； c) 分汊型河段； d) 游荡型河段
二、河道演变
1 顺直型河道
港航工程 与规划
上海海事大学交通运输学院 2014.2
课程前言
一、课程介绍
二、相关资源 三、教学方法 四、考核方法
五、预期效果
一、课程介绍
港航工程与规划
① 航道工程（河流知识，航行条件，航道工程） ② 港口工程（水工建筑材料，码头建筑，防波堤 及护岸）
③ 港口规划（港口调查，港口规模确定，水域及 陆域布置，港口规划与可行性研究）
浅滩复归性变形过程
5 浅滩的演变：
1．浅滩的复归性变形特点 2．浅滩“洪淤枯冲”的特点 3．浅滩鞍凹平面位置的周期 性变化 4．浅滩突发性的变化
不同水位纵向流速沿程变化
第五节：河口
入海河口、入湖河口、支流河口 一、入海河口分类 1 按照平面形态分：三角港河口、三角洲河口 2 按动力特征分类：强潮海相河口、弱潮陆相河口、湖源海 相河口、陆海双相河口
汇 流 区 水 流 泥 沙 运 动
分汊河段的类型 a）顺直分汊；b）弯曲分汊；c）弓形分汊：d）复杂分汊
4 游荡型型河道
黄河花园口游荡性河段
特点：水流湍急、河身宽浅、汊道交错、沙滩星罗棋布、河床变 化迅速、主流摇摆不定 河岸的冲刷和淤积极为迅速，无规律可寻 黄河自河南境内孟津至高村河段，为典型的游荡型河道
二、相关资源
教材及参考书
指定 港航工程与规划 教材 港口航道工程导论 航道工程学 主要 港口工程（上、下册） 参考 《港口工程》技术规范 教材 港口水工建筑物 港口规划与布置 王 晓主编 李炎保 程昌华 交通大学出版社 人民交通出版社 人民交通出版社 人民交通出版社 人民交通出版社 人民交通出版社 人民交通出版社 东南大学出版社
颗粒大小；絮凝作用；絮散作用； 海洋生物 的粘性作用 1．泥沙来源 2．泥沙的絮凝及絮散作用 3．河口悬移质泥沙运动 4．河口浮泥运动

四、河口拦门沙
定义：拦门沙---由于河水和潮水的相互顶托 作用，造成一个滞洪滞沙的消能环境，致使 大量泥沙落淤，堵塞河口，在口门附近形成 隆起的沙体。 拦门沙与沙坎；放宽率，来沙主要方向，径 流和潮流的强弱比
山区河流水位过程线
平原河流水位过程线
平原河流河床形态
1、2、3 洪水、中水、枯水位；4谷坡；5谷坡脚；6河漫滩； 7滩唇；8边滩；9堤防；10冲积层；11原生基岩
河弯段与直线段河流断面示意图
马鞍山江心洲汊道
2．河道变形分类
第三节、平原河流的河道演变
一、河道演变的基本类型及特性
1．河道演变的基本原理 平原河道的演变过程是非常复杂的，它是水流、泥沙、河床相 互作用的结果，实质上是因为输沙平衡 受到破坏所致。 来沙量与挟沙能力 是否相适应？ “平衡是相对的，不平衡是绝对的”
河口段上起徐六泾，下迄50号灯浮
话说长江第一集：源远流长
长江流域：河源、上、中、下游、河口
长江干流、支流、水系
黄河流域：河源、上、中、下游、河口
黄河水系示意图
第二节： 河流的一般特征
一、河流水文特征值
径流：是指降雨及融雪在重力作用下沿地表或地下流动的水流 河流长度（谿线,深泓线） 河流断面（横、纵） 水位 H、水位差 ΔH 河流宽度 B 过水断面面积 ω，流速 V，流量 Q 含沙量（悬移质、推移质）

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wk.baidu.com二章 河流特性与河道演变

河流基本知识
河流的一般特征 平原河流的河道演变 浅滩及其规律 河口的动力条件及其演变
第一节 河流基本知识

一、流域、水系、河床
1. 河流与流域 分水岭 ：分水岭是指分隔相邻两个流域的山岭或高地，河水从这里流向 两个相反的方向。分水线是分水岭的脊线。它是相邻流域的界线，一 般为分水岭最高点的连线。 干流与支流：在一个水系中，直接流入海洋或内陆湖泊或消失于荒漠的 河流叫做干流；流入干流的河流叫做一级支流，流入一级支流的河流 叫做二级支流，其余依此类推。 水系：干流+支流 河流 ：陆地表面上容泄水流的凹槽 流域：一条河流及其大大小小支流的集水范围。
第四节、浅滩及其演变规律
1 定义：
2 组成：
深槽 边滩 尖潭 倒套（沱口） 鞍凹 沙梗
3 浅滩分类：
A)正常浅滩；B)交错浅滩；C)复式浅滩；D)散乱浅滩
4 浅滩的成因：
1）流速的减小将使水流输沙能力降低 2）环流是形成泥沙成型堆积体的重要因素之一 3）洪枯水流流向的不一致也是形成浅滩的原因之一 4）上游来沙过多，河段水流输沙能力不足

2. 河谷、河床
山谷——指两山间低凹而狭窄处 河谷——河水所流经的带状延伸的凹地。河谷内包 括了各种类型的河谷地貌。从河谷横剖面看，可分为谷底和 谷坡两部分。谷底包括河床、河漫滩；谷坡是河谷两侧的岸 坡，常有河流阶地发育。从河流长度方向看，上游河谷狭窄 多跌水瀑布，中游展宽，发育河漫滩、阶地，下游河床坡度 较小，多形成曲流和汊河，河口形成三角洲。 河谷断面形态分类： 峡谷、宽谷、阶地谷 河漫滩——河谷底部在洪水期才被淹没的部分 河床——谷底部分河水经常流动的地方称为河床（

五、入海河口演变特点
三角洲河口的主要特点
1 分汊式河口
水流：径流，潮流量总体均不大（渤海湾） 泥沙：流域来沙巨大；沙体发育不高，河口附近大量分汊 演变特点：河床淤积---三角洲延伸---河槽摆动 例：黄河：年输沙量： 12亿吨，年陆域延伸1.8公里
例：黄河
2 多岛式河口 特点：
水流：潮流、径流强度相当 泥沙：流域来沙较大，双向来沙；沙体发育较高 演变：河床在口门附近淤积形成多岛，三角洲延伸
起动流速：泥沙颗粒从静止状态转为运动状态的临界水流平均流速。 止动流速：泥沙颗粒从运动状态转为静止状态的临界水流平均流速。
水流动力轴线 —— 水流动力轴线又称主流线，为河道中沿流
程各断面最大垂线平均流速所在位置的连线
不同水位下的水流动力轴线
河流比降 i（横比降，纵比降）（也叫坡降）
纵比降
横比降
纵比降的影响因素： ①地质条件：河床土质硬，能抵抗水流冲刷，比降较大；河床土质松软，则比降较 小。？ ②河床形态：河床放宽，比降减小。例：峡谷比降大，出了峡谷比降突然减小。 ③水位升降变化 ？ ④潮汐的影响 ？ 横比降的影响因素：
纵向输沙的不平衡
— —
来沙量因时变化和沿程变化 河流比降与河床宽度的沿程变化 地壳的上升或下降，海面高程的变化 拦河坝和护岸的兴建等 环流
横向输沙不平衡
2．河道变形分类
1) 河床变形，就其演变方向上，可分为两类： 第一类 第二类 纵向变性 横向变性
2) 河床变形，就其演变时间上，可分为两类：
第一类是在较长时期内的单向变形 （黄河出孟津段） 第二类是在较短时期内的周期性往复变形 （浅滩的周期性冲刷与淤积）
①环流强弱
②河床形态：转弯半径。 ③水流流速变化
流速分布图
畅流期河流等流速图
a) 流速沿水深分布图； b) 流速沿河宽分布图 (直段 )； c) 流速沿河宽分布图（弯顶点处）
河流流速分布规律



（1）受河周界摩擦力影响，流速自水面向河底逐渐减少， 流速自河中向河岸逐渐减少； （2）沿铅垂线上的流速分布，最大流速有时在水面，有时 在水面下0.2-0.3m水深处； （3）横断面最大流速一般在最大水深处的水面附近； （4）在顺直河段，流速沿宽度分布呈现中央处最大，靠岸 处流速接近于零，弯曲河段处最大流速偏于凹岸。

二、山区河流与平原河流比较
根据河流流经的地形不同，可将河流分为山区河流和平原河流两大类型。
山区河流
平原河流
山区河流和平原河流由于所处的自然地理、地质地貌和气象条件 的不同，其形成过程显然不同，一般特性及演变规律也各有自己的特点。
山区河流 横断面 纵断面 河床形态 河床地质 水流，水位 径流系数 汇流时间 平面特征 演变 呈“V” 或“U”字形 陡峭，纵比降>1% 狭窄 卵石、块石，推移质多 湍急、流速大，水位暴 涨暴落 大 短 急、弯，卡口多 河床以下切为主，平面 上侧向变形不大 平原河流 抛物线，w形，不对称三角形 ，散乱形 比降平缓 较宽 细颗粒泥沙组成（冲积平原） ，悬移质多 流速平缓，水位变化平缓 小 长 蜿蜒曲折 侧向变形为主