河床演变学 水库淤积及其防治
工程泥沙问题(河流动力学)
河流动力学
河床显著粗化
枢纽下游河道的冲刷， 将引起河床的粗化。河 床粗化过程因原河床组 成的不同而不同，
河床为卵石夹沙时，粗化 过程非常迅速 河床为细沙组成时，其粗 化是在冲刷过程中因悬沙 和床沙的交换而完成的。 因此，粗化发展没那么迅 速，但河床逐年变粗的趋 势仍很明显
河流动力学
断面形态及纵比降的调整
就断面形态而言，视河床组成的不同，冲刷 发展过程存在着下切、展宽、下切与展宽同 时进行等三种情况 在河道断面形态调整的同时，纵比降也相应 进行调整。在一般情况下，只要河床为可冲 刷的沙质组成，其纵比降将逐渐变缓，这是 因为冲刷是自上而下发展的，且上游冲得深， 下游冲得浅的缘故。只有当下游河段的河床 表层为沙层，而底层为比降较陡的卵石层时， 才可能出现相反的情况
这类受人类活动影响而发生的河床变形及 有别于自然情况下的泥沙问题，称为工程 泥沙问题
河流动力学
水库泥沙的淤积及防治
河流动力学
水库淤积的现象和规律
水库淤积形态
淤积纵剖面形态
三角洲淤积
这类淤积形态的形成条件是：库容大、来沙粒径粗、库水位 变幅小、库区地形开阔(如湖泊型水库)。官厅水库是最典型的 三角洲淤积 多出现在河道型水库中，丰满水库是典型的带状淤积 淤积物自坝前一直分布到正常高水位的回水末端，呈均匀的 带状淤积形态 在多沙河流上修建的小型水库，普遍存在锥体淤积形态 特点是：泥沙淤积很快发展到坝前，形成淤积锥体
带状淤积
锥体淤积
河流动力学
河流动力学
水库壅水段短、底坡陡、坝身低、进库沙量大是 形成锥体淤积的主要条件
12 河床演变学(第十一章第二节、第三节)
1/ 6
确定悬移质中冲泻质与床沙质
分界粒径的沉速； 分界粒径的沉速； b、由层流区泥沙沉速公式，确定分界粒径 dmin 、由层流区泥沙沉速公式，
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Vc 3、淤积年限估算 t c = R pj
⑵、 R 的确定方法： 0 的确定方法：
Rpj = R0 / 2
3、淤积年限估算 Vc tc = R pj ⑴ Rpj 的确定 ①、有实测资料的已建水库
（11-13） 11-13）
②、无实测资料或尚未建成的水库 Rpj = R0 / 2
17
3、淤积年限估算 Vc tc = R pj
（11-13） 11-13）
Rpj = R0 / 2
⑵、 R 的确定方法： 0 的确定方法： ①、若水库未建成，可比较第一年入库及出库沙量确定， 若水库未建成，可比较第一年入库及出库沙量确定， 出库沙量可通过坝前水力因素计算。 出库沙量可通过坝前水力因素计算。
△
h －正常蓄水位下相应于造床流量时水库雍水高度
12
②、对水库极限状态进行略估的步骤 c、估算回水长度L 估算回水长度L
∆h L= J0 − Jc
淤积后
水面
Jc
原 河 道 水
正常蓄水位 淤 积后
面
1
河槽纵 剖面
原河 床
纵剖 面
Jc
hc
△
hc h A0 Bc
J0
J0
h0
正常蓄水位与原河床交点至坝身距离 最上游淤积点至坝身距离
③、若一开始，冲泻质泥沙就可以到达坝前，则应将冲泻 若一开始，冲泻质泥沙就可以到达坝前， 质泥沙直接计入年排沙总量之中。 质泥沙直接计入年排沙总量之中。 c、由 dmin 及悬移质来沙粒配曲线定出冲泻质占总沙量 、 的百分数η，将冲泻质全部计入年排沙总量中。 的百分数 ，将冲泻质全部计入年排沙总量中。
[如何减缓黄河下游河床淤积(崔庆瑞张杰王垂井)]河床淤积的影响
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[如何减缓黄河下游河床淤积（崔庆瑞张杰王垂井）]河床淤积的影响黄河水少沙多，水沙不平衡，泥沙不断淤积使河床逐渐抬高，排洪能力降低，“二级悬河”的形势日趋严峻，加大了洪水对堤防的威胁。
因此，必须采取生物、工程等多种措施加强对黄河流域的综合治理，以减缓下游河床淤积，保证黄河堤防的抗洪能力。
一、搞好水土保持，减少泥沙入黄由于黄河上中游的多沙粗沙区土质疏松、植被稀薄、沟壑纵横，土壤外表受到暴雨打击时，土壤孔隙堵塞，雨水下渗速度减小，大量径流顺坡而下。
因此，加强黄土高原地区淤地坝建设，植树造林，制止人为的滥垦滥伐、毁林开荒和过度放牧，集中资金、技术、人力，以小流域为单元，采取工程、生物和耕作等综合措施，防治结合，强化治理，减少入黄泥沙，是缓解黄河下游河床淤积的根本措施。
二、加强黄河中游水库调控在黄河上中游兴建一批水利水电工程，形成以龙羊峡、刘家峡、大柳树、碛口、古贤、三门峡和小浪底7座骨干水利枢纽工程为主体的黄河水沙调控工程体系，各大水库联合进行泥沙调节，形成高效造床输沙洪水，排沙入海，将会更有效地减缓黄河河道泥沙淤积。
三、利用小浪底水库进行调水调沙到目前为止，黄河调水调沙已成功实施了6年。
从试验效果来看，调水调沙能够塑造协调的水沙关系，改变下游河道严重淤积的不利局面，对实现“河床不抬高”的目标，进而谋求黄河的长治久安，形成有利于黄河下游河道减淤的水沙条件起到了积极作用。
因此，适时进行调水调沙，定期集中大流量对黄河下游河道进行冲刷，扩大河槽断面，提高过流能力，是减缓黄河下游河道淤积的有效措施。
四、进行河道疏浚利用现代化手段和大型机械设备，采取百船工程等多种疏浚主槽的积极措施，从黄河河口段开始进行挖沙，减少河道泥沙淤积的绝对量，对降低河床、稳定主槽、增加河道过流能力和水流挟沙能力，形成溯源冲刷具有极大的推动作用。
五、淤筑相对地下河一是在可能发生顺堤行洪、堤沟河的临河堤段进行淤临，实现主河槽的相对降低；二是利用河道泥沙淤高背河地面，加固黄河大堤，变地上悬河为相对地下河；三是废除生产堤，扩大行洪断面，给洪水和泥沙以出路，增加滩地漫滩落淤的几率，减少横河、斜河和顺堤行洪发生的可能性，确保黄河安澜。
工程泥沙问题(河流动力学)讲解
利用导流屏制造人工环流，以增加表层引水灾度、减小底 层引水宽度的做法，可有效地减少入渠沙量
其构造复杂，成本高，运用管理不便，在生产实践中未得 到广泛运用
河流动力学
为防止或减少取水口泥沙淤积，可采取下述工程措施
水力拉沙
为避免引水渠淤堵，在关闸停引期间要密切注意引渠的淤积 发展情况，当淤积到一定程度时应及时开闸放水，冲刷淤沙
河流动力学
正面取水
正面取水的设计思路主 要是利用弯道(自然的或 人工的)，将进水闸设置 在弯道凹岸迎流处，使 冲沙闸与水流方向斜交， 形成正面取水、侧面排 沙的格局。由于这类取 水工程主要是利用环流， 故又称弯道取水工程工 程实践表明，正面取水 工程对减少推移质入渠 效果显著
河流动力学
底栏栅取水
河流动力学
河流动力学
试验表明，弯道取水口位置不仅与河宽有关，与 河道几何轴线的曲率半径R也有关，取水口至弯 道起点距离L可按下式计算
式中，k为比例系数．当k＝0.8~1.0时，相当于凹 岸最大水深和最大单宽流量所在之处，引水条件 最佳
河流动力学
调整和稳定取水口附 近的河道
在实际工程中，有时不 一定有合适的弯道可以 利用，要造成在凹岸引 水的条件，须采用系列 整治工程将河段整治为 人工弯道，形成有利于 取水防沙的河势
河流动力学
淤积横断而形态
淤积的横向分布
当水库发生单向淤积时，由于入库水沙条件及边界条件的不同， 形成以下四种较普遍的横向淤积形态，即淤积面呈水平抬高；沿 湿周等厚淤积；淤槽为主和淤滩为主
淤积后的冲刷形态
水库在水位消落期或汛期泄洪排沙时，先期淤积物将受到某种程 度的冲刷，完成库区河床的再造床过程
水库淤积形成及其影响和应对措施
水库淤积形成及其影响和应对措施水库淤积形成及其影响和应对措施Reservoir formation and its influence and Countermeasures在天然河流上建筑水库后，将会给该区域一系列的影响。
库区水位的举高，使过水断面扩展，水力坡降变缓，水流速度减小。
这些将致使水流挟沙才能的降低，然后改动原河道的泥沙运动规则，致使很多泥沙在库区逐步沉积淤积。
也就是说，建筑水库成为河流泥沙淤积的主要原因。
In the natural river after building reservoir, will give the area a series of. Reservoir water level up, make the cross section, hydraulic gradient is slow, flow velocity decreases. These will lead to reduced flow, sediment movement rules and then change the original river, causing a lot of sediment deposition in the reservoir sedimentation gradually. That is to say, building reservoir become the main cause of river sediment.在我国华北的黄河和海河水系，水流含沙量很大，库区的淤积也就相对较高。
例如黄河三门峡水库，多年均匀含沙量达37.8 kg\/m?，在1960-1970年，水库总淤积泥沙达55.5亿t，使库区的库容丢失高达43%。
In North China 's the Yellow River and Haihe River, sediment concentration, reservoir sedimentation is relatively high. For example, the Yellow River Sanmenxia reservoir, years of uniform sediment concentration up to 37.8 kg\/m?, in 1960-1970, total reservoir silting mud Sardar 5550000000 T, the reservoir capacity loss of up to 43%.水库泥沙淤积的对水库运用和上下流河流发生的不良影响是多方面的。
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]](https://img.taocdn.com/s3/m/10a08c17a1c7aa00b42acbbd.png)
《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。
4河床演变及泥沙冲淤分析报告2
4河床演变及泥沙冲淤分析4.1河段特性渭河是黄河最大的一级支流，发源于甘肃省渭源县鸟鼠山，自西向东横跨甘肃、宁夏、陕西三省（区），于潼关注入黄河。
主河道全长818km，流域总面积13.5万km2。
林家村至咸阳陇海铁路桥全长171km，被划分为中游段。
咸阳城区河段从上游吕村至陇海铁路桥全长9.5km，平面形态比较顺直，河宽约450～760m。
河道纵坡较缓，比降为0.65‰～0.95‰。
岸坎北高南低，其中南岸坎高2～3m，系粘土、壤土岸质；北岸坎高3～4m，上部为壤土，下部由粘土组成，抗冲力强，历史上该河段河势变化不大。
后经多年治理，现主河槽单一，平面摆动进一步减小，河势也较为顺直。
1965年进行渭河流域规划时，对此段河道平面形态指标进行过分析，1999年进行渭河中游干流防洪工程可行性研究时，进行了复核，两次比较成果见表4—1。
由表4—1可以看出，经过多年治理，该河段现状1999年比1965年河道的曲率半径增大，中心角减小，过渡段和弯道纵距相应加长，河道形态趋于平顺，对行洪更加有利。
该河段河床多为细沙、粗沙组成，洪水中泥沙含量较大，颗粒甚细。
从长时段来看，河床冲淤基本平衡，而2003年汛期连续发生5次较大洪水，河槽较前出现明显的冲刷。
历史上该河段相对稳定，俗称“咸阳”十里峡。
该河段内已建有西宝高速公路桥、西兰一号、二号公路桥和陇海铁路桥组。
咸阳水文站位于一号公路桥上游约120m处。
按照2001年水利部审查通过的《陕西省渭河中游干流防洪工程可行性研究报告》，渭河咸阳城区段堤防间距不小于600m，北岸堤防洪水标准为100年一遇，南岸堤防洪水标准为50年一遇。
目前，北岸堤防建设已基本完成，南岸堤防正在建设之中。
4.2来水来沙分析4.2.1 泥沙概况渭河是一条多泥沙河流。
从总体看，渭河中游段输沙基本处于动平衡状态，但年际之间的变化较为悬殊。
咸阳水文站为本次设计依据站，其多年平均悬移质输沙量为1.52亿吨，最大输沙量为3.88亿吨，发生在1973年，最小为0.06亿吨，发生在1997年，最大值是最小值的65倍。
探讨河道淤积的原因及治理措施
探讨河道淤积的原因及治理措施摘要：自改革开放以来，我国城市化建设进程不断加快，且随着现代社会生产以及社会生活方式的转变，河道淤积问题日益突出，排灌能力下降，河道水体受到严重污染，疏浚河道成为目前广大群众最关心的现实问题。
为进一步实现“河畅、水清”的目标，恢复河道原有的排涝排灌功能以及绿色生态长廊，本文从影响河道淤积的各种因素入手，全面阐述解决河道淤积的基本对策。
关键词：河道；淤积；治理措施1.引言目前，我国水利水电工程的建设整体呈规模化以及数量化的发展趋势，中小型水利工程逐渐增多，与其他大型水利水电工程不同，部分中小型水利水电工程受自身管理及维护能力的限制，缺乏对河道疏浚整治的能力，使得河道淤积与自然生态环境之间的矛盾越来越突出。
长期以来，社会生产规模的不断扩大，使得城市在生产生活以及各工程灌溉等方面的用水量逐渐递增，受干旱灾害的影响导致河道上游储水期的储水量逐渐减少，且由于水体长时间的静态储存，大量水生垃圾杂物不断繁衍，从而是河道不断的淤积，河床高度不断被太高，在某种程度上降低了河道原有防洪、抗涝以及储水能力。
为有效改善河道“脏、乱、差”状况，工程维护方面首先应制定详细的整治方案，落实并加强河道长效管理，加大河道整治力度，确保河道水环境面貌的根本改变。
2.河道产生淤积现象的主要原因淤积，是目前我国现有河道运行过程中最为常见的治理问题，淤积情况较为严重时，削减河道原有泄洪以及通航能力，且对河道整体生态环境造成严重破坏。
从河道运行机制来看，河道淤积的原因是多方面的，主要涉及河流动力与认为破坏两个方面。
2.1流砂使河底抬高根据对河道中淤积成分的抽样检验发现，河道底部所沉积泥沙的性质在土壤学中属于沙性土壤，这种性质的泥沙具有较强的流动性。
尽管河道疏浚整治结束后，河道内水体体积减少，河道水位急剧下降，但是由于地下水的不断渗出，且沙土含水量较大，导致处于静态的泥沙开始流动，而当河道水位上升后，流砂的依然处于长期流动状态，进而导致河道水位被抬高。
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淤积泥沙粒径组成较细， 粒径沿程几无变化，基本 上不存在分选作用。淤积 物分布比较均匀，其淤积 纵剖面大致与库底平行。
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第一节 水库淤积的现象和规律
一、水库淤积形态 1、三角洲淤积
㈠、淤积纵剖面形态
⑤、坝前淤积段特点
落淤的泥沙全为细颗粒泥沙， 淤积物表面往往接近水平。
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第一节 水库淤积的现象和规律
1、淤积的横向分布 ①、淤积面水平抬升 ②、沿湿周等厚淤积 ③、淤槽为主 ④、淤滩为主
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第一节 水库淤积的现象和规律
一、水库淤积形态 2、淤积后冲刷形态
㈡、淤积横断面形态ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
“淤积一大片，冲刷一条线”： 库水位较高时，只要水到之处无 论滩槽都发生淤积，淤积在全断 面发生，大片平淤的结果使滩槽 形态不甚分明； 库水位较低时，水库挟沙能力较 强，又会在库区冲出一条深槽， 使滩槽更加分明，形成“冲刷一 条线”。
㈠、淤积纵剖面形态 ③、前坡段特点
水深陡增，流速剧减，挟沙力 大大减小，水流再次处于超饱 和状态。大量细颗粒泥沙在此 淤积。 淤积物组成沿程变化较大，再 一次出现明显的分选作用，床 沙沿程细化。
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第一节 水库淤积的现象和规律
一、水库淤积形态 1、三角洲淤积 ④、异重流淤积段的特点
㈠、淤积纵剖面形态
一、水库淤积形态 2、带状淤积
㈠、淤积纵剖面形态
水库淤积特点： 淤积物自坝前一直分 布到正常高水位的回 水末端，呈均匀的带 状淤积形态。
图11-2 丰满水库淤积纵剖面 1－原平均河底高程； 2－淤积后平均河底高程
8
第一节 水库淤积的现象和规律
一、水库淤积形态 ㈠、淤积纵剖面形态
2、带状淤积
形成条件：含沙量小，粒径细， 库水位变幅大。这种淤积形态 一般出现在河道型水库中。
看，总能出现一条相对稳定的
“活槽”。
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第一节 水库淤积的现象和规律
一、水库淤积形态 2、淤积后冲刷形态
㈡、淤积横断面形态
“淤积一大片，冲刷一条线”、“死滩活槽”说明： 滩地库容一旦损失是不容易恢复的，而主槽所损失的库容则 可以在采用合理的运用方式的条件下得到恢复。 因此，在水库的管理运用上要尽量保持水库的有效库容。即 一方面尽可能保持滩地库容，这就要求汛期进库水流含沙量 高时，合理确定坝前水位，尽量使水流不漫滩，减少滩地淤 积。 另外，尽可能采用蓄清排浑运用方式，使水库有泄空冲刷的 条件。同时也可采取降低底孔位置等方法以增大泄流能力， 力求使主槽冲刷时能冲得深、拉得宽，确保一定的主槽库容。
第十一章 水库淤积及其防治
第一节 水库淤积的现象和规律
一、水库淤积形态 ㈠、淤积纵剖面形态 基本类型：
①、三角洲淤积形态 ②、带状淤积形态 ③、锥体淤积形态
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第一节 水库淤积的现象和规律
一、水库淤积形态 ㈠、淤积纵剖面形态
1、三角洲淤积 形成条件：库容大，来沙粒径粗，库水位变幅小，库区地 形开阔（如湖泊型水库）的水库中。
一、水库淤积形态 2、带状淤积
㈠、淤积纵剖面形态
最高库水位 最低库水位
回水末端
回水末端
常年回水区静水段
常年回水区行水段
变动回水区段
③、常年回水区静水段主要特点 淤积物为极细颗粒泥沙，淤积分布极为均匀。
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第一节 水库淤积的现象和规律 一、水库淤积形态 ㈠、淤积纵剖面形态
3、锥体淤积
水库淤积特点： 坝前淤积多，淤积呈锥体状； 先在坝前淤积，后向上游发展。
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第一节 水库淤积的现象和规律
一、水库淤积形态
㈡、淤积横断面形态
2、淤积后冲刷形态
“死滩活槽”
•库区滩地一般只淤不冲，而主
槽则有冲有淤。
•亦即淤积在滩地上的泥沙绝大
部分不能排走，因而滩面逐年淤
高，形成“死滩”。而主槽虽然
在库水位高时淤积，但水位较低
时或泄空时，淤积在主槽内的泥
沙则大部分被冲走。从多年平均
三角洲淤积区分为五段： ①尾部段； ②顶坡段； ③前坡段； ④异重流淤积段； ⑤坝前淤积段。
2
第一节 水库淤积的现象和规律
一、水库淤积形态 1、三角洲淤积 ①、三角洲尾部段的特点
㈠、淤积纵剖面形态
挟沙水流处于超饱和状态，水 流对泥沙的分选作用明显，淤 积物主要是推移质和悬移质中 较粗部分的泥沙。
3
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第一节 水库淤积的现象和规律 一、水库淤积形态 ㈠、淤积纵剖面形态
4、影响水库纵剖面淤积形态的主要因素 ①、入库水沙特性 ②、水库壅水程度及坝前水位变幅 ③、水库库容及库区形态 ④、水库运用方式等
5、水库纵剖面淤积形态的判别式
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第一节 水库淤积的现象和规律 一、水库淤积形态 ㈡、淤积横断面形态
带状淤积可分为三段： ①变动回水区； ②常年回水区行水段； ③常年回水区静水段。
图11-2 丰满水库淤积纵剖面 1－原平均河底高程； 2－淤积后平均河底高程
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第一节 水库淤积的现象和规律
一、水库淤积形态 2、带状淤积
㈠、淤积纵剖面形态
最高库水位 最低库水位
回水末端
回水末端
常年回水区静水段
常年回水区行水段
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第一节 水库淤积的现象和规律 二、水库淤积物的组成 ㈠、悬移质淤积
1、水库悬移质淤积物组成的基本特点 淤积物中值粒径自上而下沿程细化，但这种细化过程并 不是逐渐完成的，往往是集中在某些区段中。 比如三角洲淤积形态的水库中，泥沙细化主要集中在三 角洲尾部段和三角洲前坡段。
图11-3 陕西黑松林水库淤积纵剖面 1－原河床； 2－淤积后槽河床； 3－淤积后滩面
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第一节 水库淤积的现象和规律 一、水库淤积形态 ㈠、淤积纵剖面形态
3、锥体淤积 形成条件： 水库回水段短、底坡陡、坝身 低，进库沙量大是形成锥体淤 积的主要条件。其次异重流淤 积也是重要原因之一。
图11-3 陕西黑松林水库淤积纵剖面 1－原河床； 2－淤积后槽河床； 3－淤积后滩面
第一节 水库淤积的现象和规律
一、水库淤积形态
1、三角洲淤积
②、三角洲顶坡段的主要特点 挟沙水流已趋于饱和，顶 坡段坡面与水面线接近平 行，水流接近于均匀流。 顶坡上床沙组成沿程变化 不大，无明显的床沙沿程 细化现象。
㈠、淤积纵剖面形态
4
第一节 水库淤积的现象和规律
一、水库淤积形态 1、三角洲淤积
变动回水区段
①、变动回水区主要特点 淤积泥沙较粗，分布比较均匀。
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第一节 水库淤积的现象和规律
一、水库淤积形态 2、带状淤积
㈠、淤积纵剖面形态
最高库水位 最低库水位
回水末端
回水末端
常年回水区静水段
常年回水区行水段
变动回水区段
②、常年回水区行水段主要特点 淤积物细，淤积范围长，分布也较均匀。
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第一节 水库淤积的现象和规律