黄河河床演变的典型现象及相关研究概述
明清黄河下游来水来沙与河床演变
明清黄河下游来水来沙与河床演变本文利用近500年历史水旱资料，分析明清黄河下游来水变化，、水沙组合序列，分析可能导致下游河床淤积的水沙组合样本。
认为径梳偏丰时，来沙相对增丰，与来水来沙周期变化相应，存在三个加积阶段，下游河床急速加积，河床演变剧烈。
一、明清黄河下游的来水来沙变化黄河下游来水、在超长系列里呈现出丰枯交替的周期变化。
下游的来沙，以三门峡站以上流域为主，河口至龙门区间、泾洛渭汾流域产沙量，占全河的90％以上。
：故利用三门峡站的多年天然径流2，粗估来水来沙的变化趋势和量级。
以三门峡以上41站在《中国近五百年旱涝图集》中逐年的旱涝等级，对三门峡站天然年径流计算分析，重建了近500年径流序列。
采用该序列作低通滤波处理，：认为50年滑动平均成果具有清晰的周期变化特征：分析来水变化趋势，认为明清黄河下游具有三个长周期(1479―1595年、1596―1782年、1783―1908年)，成果如图。
从B、C丰水时段图象看，似可进―步划分为四个准丰水段，其间还有两次短暂相对偏枯振动。
对复原的历史天然径流序列采用最大熵谱分析，成果显示存在23年的主周期、73年的次主周期，可能与天文一大气变化有关联。
研究认为明清时期的3次加积高潮，与A、B、C三个丰水时段大致同步(1534―1595、1643-1782、1798-1908年)，下游河道的堆积低谷又与枯水时段大致同步，定性地认识到丰水时期的来水，与挟带而来较多的泥沙及下游河床的堆积存在密切关联的特性。
造成下游河道堆积的泥沙，主要由大于0.05mm的粗颗粒所组成，主要来源于陕北黄土丘陵沟壑地区，来自河口镇至清涧河口之间两岸支流与无定河河口以下白宇山区的支流河源区。
利用500年水旱资料，以主要产沙区的榆林、延安二站资料，适当参考中游其它站区，认为榆林、延安的水旱等级，相应也显示了水力侵蚀产沙程度，定性地判别主要产沙区在中游地的相对侵蚀(粗沙)产沙程度，粗分为丰、中、少三中情况。
黄河头道拐断面河道冲淤变化及河床演变特征分析
第12卷第3期2017年2月中国科技论文CHINA SCIENCEPAPER Vol. 12 No. 3 Feb. 2017黄河头道拐断面河道冲淤变化及河床演变特征分析梁弄\裴国霞\郝拉柱2，杨红1(1.内蒙古农业大学水利与土木建筑工程学院，呼和浩特010018; 2.内蒙古农业大学职业技术学院，内蒙古包头014000)摘要:针对近年来黄河内蒙段防洪、防凌形势严峻，河槽萎缩日益加重等问题，分析了黄河内蒙段头道拐断面河床冲淤演变特 征。
通过同流量水位变化，分析该河段河床冲淤变化发现:该河段在2008年以前呈微淤状态，在2008年以后呈冲刷趋势，并有 “凹岸冲刷、凸岸淤积”的特点；依据头道拐水文站的水文资料及遥感数据影像的分析,分别以1987年头道拐河道横向水深变化 及平面河势变化为基础分析了 2006、2010、2014年头道拐河道的相应变化，发现在水流作用的影响下，弯曲河道凹岸的冲刷速 度大于凸岸的淤积速度，河道形成旋涡回流。
以上结果均是在水流条件及外界条件的共同作用下造成的，水沙条件变化必将导 致河道演变，研究水沙条件变化规律有利于充分认识河床演变规律，为今后解决防洪、防凌问题提供依据。
关键词：水力学；河流动力学；河床冲淤;黄河头道拐断面；同流量水位;平面河势变化；旋涡回流中图分类号:TV147 文献标志码：A 文章编号= 2095 - 2783(2017)03- 0296 - 05Analysis of the river sedimentation and change of riverbed evolution inToudaoguai section of the Yellow RiverLIANG Hui1, PEI Guoxia1, HAO Lazhu2, YANG Hong1(1. Water Conservancy and Civil Engineering College，Inner Mongolia Agricultural University，Hohhot 010018? China}2. Vocational and Technical College o f Inner MongoliaAgricultural University，Baotou，Inner Mongolia014000, China)Abstract：In recent years, the situation of flood and ice control, and channel shrinkage in the Inner Mongolia section of the Yellow River has become serious. This paper comprehensively analyzed the riverbed evolution characteristics in the Inner Mongolia Toudaoguai from different aspects. According to the changes of water level at the same discharge, the results show that the characteristics of the riverbed balance of erosion and accretionis concave bank erosion and convex bank accretion in this section recently. Based on the hydrological and remote sensing image data from the Toudaoguai hydrological station, the geological data, and the change of river longitudinal and plane in 1987，the changes of the plane regime of Toudaoguai section in 2006，2010 and 2014 were analyzed. Under the influence of the action of the water flow，the river course forms an eddy current. The above results are formed under the action of the water flow condition and the external condition, which will result in the river channel evolution The condition of water and the sediment change law is beneficial to fully recognize the riverbed evolution law, providing the basis for solving the problem of flood control, ice prevention in future.Keywords：hydraulics；river dynamics；channel evolution；Toudaoguai section of the Yellow River；water level at the same discharge；the erosion and accretion of riverbed；eddy current黄河内蒙段河道演变研究对预防洪灾和黄河治 理具有重要意义。
黄河内蒙古段河床的历年冲淤演变及发展趋势
有冲有 淤 ， 的趋 势 为 淤 积 ， 中 １ ８ ～１ ８ 总 其 ９ ２ ９ ７年 淤积
较快 ， 以后 淤 积 变慢 。将 １ ８ ９ １年 前 的后 冲 、 变化 作 淤 趋势 拟合 。 （） ２ 三湖河 口站。在 １７ －２０ ９０ ０４年的 ３ ５年 中，９２ １８
～
（） ３ 昭君坟 站。依据 １ ８ －２ ０ ９ ３ ０ ０年的淤 积趋势公 式计 算 ， 计 到 ２ １ 预 ０ ０年 断 面 河 底 平 均 高 程 将达 到 １ ０ ６ ８ 较 ２ ０ ０ ．０ｍ， ０ ０年上 淤 ０ ３ ．７ｍ。 （） ４ 头道拐 站。依据 １ ８ －２ ０ ９ ２ ０ ４年 的淤 积趋势公
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黄河 内蒙古段 河 床 的历 年 冲淤演变 及发展 趋势
侯 宝柱 等
５
【 凌 防汛 】 防
黄 河 内 蒙 古 段 河 床 的 历 年 冲 淤 演 变 及 发 展 趋 势
侯 宝柱 ， 学东， 万义 ， 慧聪 ， 谢 李 赵 张 勇
（ 河水 利 委 员会 宁 蒙 水 文水 资源 局 ， 黄 内蒙 古 包 头 ０ ４ ３ ） １０ ０
０ ７４ 较 ２０ １ ．４ｍ， ０ ４年 上淤约 ０ ２ ．３ｍ。
系， 各站河床 高 程的历 年演 变及 变化趋 势情 况 如下 ：
（） １ 巴彦 高勒 站 。在 １ ７ －２ ０ ９ ３ ０ ４年 的 ３ ２年 中 ， 河 床冲淤 变 化 大致 可 分 为 ２个 阶段 ，９ １年 以前 ， 床 １８ 河 有 冲有 淤 ， 总 的趋势 为 冲刷 ；９ １年 以后 ， 床 也是 但 １８ 河
巴彦 高勒 至三湖 河 口为 ２ １ｋ 三湖 河 口～昭君 坟 为 ２ ｍ， １ ６ｋ 昭 君坟 ～头 道 拐 为 １ ４ｋ ２ ｍ， ７ ｍ。在 这一 河段 内 ， 岔沟 串流丛 生 ， 曲迂 回频 繁 ， 弯 主槽 摆 动 多 变 ， 河床 冲 淤不 定 ， 典型 的游荡 型 河道 。 属
浅析黄河下游的堆积历史和发展趋势
浅析黄河下游的堆积历史和发展趋势一历史和现代的黄河下游河床堆积形态本文所指的堆积状况，是指在较长的历史时段中河道冲淤累积的宏观结果，探索首先通过大量的水文钻孔，结合文物考古工作，对华北大平原的堆积作出概估，为估算干流河床堆积，提供了宏观的基面。
西汉时豫北浚滑、濮阳一带河床埋深8-l0m，当时床砂由中砂向细砂转化，表明曾有剧烈加积。
从西汉初到北宋初，黄河河床积厚3-4m，宋金时期积厚4.5m，床砂向极细砂、粉砂转化[1]。
豫东的明清黄河，15世纪初在开封黄河上下，尚无系统堤防；明代天顺年河决，“城中水丈余”，河漫滩至少已高于地面2-3m；崇桢年河决没城，泥沙淀积，滩地竟高于城市地面5-6m，明末至清道光年，市区淤厚达7-8m。
累计15世纪中至19世纪中，开封河漫滩累积淤厚达11.5—13.5m。
兰考以下，北股河道利用临背差判断堆积厚，1495—1781年淤厚7.0-10.0m；南股河道新筑南堤高6-8m，到1855年黄河改道前，新河积厚6-9m．利用文物资料及太行堤内外地层资料，曹（州）考（城）河段1494—1781年积厚7.0—10.0m，1534年刘天和比较北流与南枝河段，北流高出1.5丈，概估在1494—1546年的分流期内，堆积约占总积厚的一半。
兰（封）睢（州）河段的临背差显示了堆积厚，1783—1855年积厚4.0—8.1m．商（丘）虞（城）河段临背差已不反映实际积厚，利用始建南堤时原地面高，得1572—1855年积厚8.8—12.0m。
对苏皖两省明清故道的研究，参考南京师范大学所作地貌考查成果。
上述工作皆忽略了地壳垂直升降的影响．综合以上工作，参照复原后的黄河故道平面形态[2]，分析、黄河下游各河段、各时期的堆积状况(表1)。
可见：1)黄河下游的堆积，在西汉初到金元，明清、现行河道三个时期不同河道中，河床形态具有相对可比*，各期堆积速率呈一定规律变化。
从豫河看，北宋前堆积小于0.30—0.35cm／a，宋金时期存在一加积时段，典型的滑（州）澶（州）段已与明清豫河接近；元明时贾鲁大河堆积率又高于滑澶河段。
黄河流域环境演变与水沙运行规律
黄河流域环境演变与水沙运行规律黄河是中国历史最悠久、最为众所周知的河流，也是中国经典的淤泥河流。
它从东接南北河，向西流行，穿过黄河流域，最终流入渤海，全长5464公里。
由于其历史悠久，在河流演变过程中，中国黄河流域环境演变及水沙运行规律变化也受到了密切关注。
一、黄河流域环境演变黄河流域环境演变受到黄河水位、水沙流量及污染物等多种因素的共同影响。
近年来，随着黄河水位下降和河道变化，黄河流域环境演变受到了影响。
首先，水位下降，黄河河谷可能会受到污染，威胁水生态系统的完整性，威胁陆地生态环境的安全。
其次，由于水位下降，河床带来的污染物超标浓度会升高，加剧环境污染，不利于黄河上游生态系统的保护。
再次，水沙可以被调整，河道可以被重塑，湖泊可以被淹没，大片农田可以被淹没，这将会影响农业的开垦，影响水土资源的可持续开发利用。
此外，黄河流域的洪水及水质状况也会受到河流演变的影响。
二、黄河流域水沙运行规律黄河流域的水沙运行规律是由时间段、水沙流量、水位、流域内外气温等多种因素共同影响的。
黄河主要流经三大河流域：黄河中游河流域、黄河上游河流域和黄河下游河流域。
按照季节变化，黄河水沙运行一般经历九个阶段：汛期、消胀期、小水期、大水期、涨水期、涨落期、涨水谷底期、涨水峰值期和洪峰台头期。
其中，汛期（5月中旬至7月底）是洪水最大的时期，其水位基本上在50米以上，水量最大，河道和湖泊充满水，江河湖泊泛滥。
消胀期（8月初至9月中旬）和小水期（9月中旬至11月初）的水位都不高，大约在50米以下，水沙流量变小，冬季洪水特别小，有较多湖泊陷入干涸。
大水期（11月初至1月初）、涨水期（1月初至2月初）和涨落期（2月初至4月中旬）的水位变化不大，但水沙流量大小波动较大。
涨水谷底期（4月中旬至5月初）的水位最低，除此之外，涨水峰值期（5月初至5月中旬）和洪峰台头期（5月中旬至5月底）的水沙运行开始发生变化，水位上升，水沙流量增加。
三、黄河流域环境演变与水沙运行规律之间的关系黄河流域环境演变与水沙运行规律之间存在着密切的联系。
近百年来黄河河道变迁的过程
近百年来，黄河河道发生了许多重大的变迁，这些变迁影响着中国北方地区的水资源管理、灾害防治和经济发展。
本文将详细介绍黄河河道变迁的过程。
20世纪20年代初，黄河下游地区发生了多次洪灾，对当地居民的生活和物质财产造成了巨大的损失。
为了防止洪水灾害，当时的中国政府决定进行大规模的黄河河道整治工程。
1928年至1938年，中国政府先后进行了三次黄河整治工程，主要目的是为了控制洪水，维护河道的稳定。
在这几次整治工程中，中国政府采取了一系列的措施，包括加固河堤、开挖河道、修建水库和水闸等。
然而，由于当时技术水平有限，整治工程的效果并不显著。
此外，在黄河上游地区，山洪频发，导致黄河的含沙量较高，河道堆积严重，沙砾淤积导致河道变浅，形成了水患区。
为了解决这一问题，中国政府在黄河上游地区进行了大规模的治理工程。
20世纪50年代末，中国政府实施了黄河上游的土地沙化治理工程。
这一工程主要通过植树造林、建设水土保持工程等措施来减少泥沙的沉积，改善黄河河道的流量条件。
此外，中国政府还投入了大量资源进行搬迁移民，使得沙漠化严重的地区恢复了生态环境。
在整治工程的推进过程中，黄河流域的经济发展也取得了显著的进展。
政府通过修建大型水利工程来增加灌溉用水，提高农田灌溉效率。
此外，沿黄河流域的一些地区还建设了大型发电站，用于电力生产。
这些举措有效地推动了当地的农业和工业的发展。
然而，近年来，由于人口增长和经济发展的压力，黄河流域面临了新的挑战。
越来越多的城市和工业化地区对水资源的需求增加，黄河水资源的紧缺问题逐渐凸显。
同时，由于在河道整治工程中土地退化和生态系统的破坏，黄河上游地区的土地沙化和水土流失问题严重，导致水质恶化，使得下游地区的水资源受到污染和威胁。
为了解决这些问题，中国政府提出了一系列的措施。
首先，政府加强了对土地沙化治理和水资源保护的投入，实施了一系列的节水和水资源管理政策。
其次，政府提倡节约用水和生态农业，鼓励当地居民参与水资源保护工作。
黄河是怎样变化的 (2)
黄河是怎样变化的引言黄河，中国第二长河，被誉为中华民族的母亲河。
自古以来，黄河流域温润肥沃，孕育了千百年的中华文明。
然而，由于自然因素和人类活动的影响，黄河的形态和流域发生了巨大的变化。
本文将探讨黄河的变化过程及其原因。
黄河的演变过程古代黄河的流域古代黄河流域，是中华文明的发源地之一。
在早期历史时期，黄河曾经是一条宽阔而平缓的河道，两岸多为湿地和沼泽。
河水湍急，泥沙淤积较少，黄河也因此被称为“泥河”。
黄河的泥沙问题随着时间的推移，黄河流域逐渐受到泥沙的淤积问题的困扰。
泥沙的淤积导致黄河河床抬高，河道变浅。
这种泥沙问题不仅对农田灌溉和生产造成了严重的影响，也增加了洪水的威胁。
黄河的改道受到泥沙淤积和洪水的困扰，黄河在历史上多次改道。
这些改道是黄河流域地理变化的重要标志。
最著名的是在公元1194年发生的“大江南北”（又称“毁千里堤”），黄河改道南流，改变了黄河下游的地理格局。
人类活动对黄河的影响除了自然因素，人类活动也对黄河的演变产生了重要影响。
近现代以来，随着人口的增加、城市的扩张和工业的发展，黄河流域的水资源供需矛盾加剧，水资源的过度开发和污染成为了黄河流域的一大问题。
黄河变化的原因自然因素黄河流域的自然因素主要包括气候变化和地质构造。
•气候变化：气候变化是黄河流域变化的重要驱动力。
气候的干旱或多雨直接影响黄河水量的变化。
例如，黄河上游的降水量减少会导致黄河的水量减少，反之亦然。
•地质构造：地质构造对黄河的流向和水系的改变起到重要作用。
深层地质运动和地表地貌变动会导致黄河发生断流、改道或堵塞的情况。
人类活动人类活动主要包括水资源利用、土地利用和污染等影响。
•水资源利用：黄河流域的农业、工业和城市用水对黄河的水量造成了巨大压力。
水资源的过度开发和不合理利用导致了黄河水量减少，加剧了干旱和水资源供需矛盾。
•土地利用：水土保持和河岸生态环境的破坏也对黄河的形态变化产生了重要影响。
过度放牧、滥伐森林等不合理的土地利用方式导致了水土流失、河岸冲刷等问题。
黄河濮阳段河床演变分析
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第３ ５卷第 ４期 ２ ０ １ ３年 ４月
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河
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【 防洪 ・ 治河 】
黄河濮 阳段河床演变分析
衡 鹏， 孙 东坡
（ 华北水利水 电学院， 河 南 郑州 Ｉ ４ ５ ０ ０ ０ ８ ）
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｉ ｎ ｃ ｏ ｌ ｌ ｅ ｃ ｔ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｄ ａ ｔ ａ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｍａ ｉ ｎ ｓ ｔ ｒ ｅ ａ ｍ ，ｔ ｈ ｅ ｓ ａ ｎ ｄ ｃ ｏ ｅ ｆ ｆ ｉ ｃ ｉ ｅ ｎ ｔ ，ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｂ ｒ ｅ ａ ｄ ｔ ｈ— ｄ ｅ ｐ ｔ ｈ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｏ ｆ ｔ ｙ ｐ ｉ ｃ ， ＇ ｄ ｃ ｒ ｏ ｓ ｓ—ｓ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ Ｚ ｈ ａ ｕ ｔａ ｇ ｎ ｇ ｔ ｏ Ｇａ ｏ ｃ ｕ ｎ ｒ ｅ ａ ｃ ｈ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ Ｙｅ ｌ ｌ ｏ ｗ Ｒｉ ｖ ｅ ｒ ａ ｓ ｗｅ ｌ ｌ ａ ｓ ｔ ｈ ｅ ｓ ｉ ｔ ｕ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｓ ａ ｎ ｄ ａ ｎ ｄ ｗａ ｔ ｅ ｒ ｌｏ ｆ ｗ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｌ ｏ ｗｅ ｒ Ｙｅ ｌ ｌ ｏ ｗ Ｒｉ ｖ ｅ ｒ ，ｔ ｈ ｉ ｓ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ｓ ｔ ｕ ｄｉ ｅ ｄ ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｈｉ ｐ ｂ ｅ —
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( 3)
式中: K 为系数; v为平均流速; J为比降; g为重力加速度; d为胶
泥块的厚度; s 为胶泥块的湿容重; m 为浑水容重。 江恩惠在系统研 究分析的基础上, 还 利用不同粒 径的粉煤
灰在水槽中模拟了天然河道中 的河床分层现象, 并在 试验中成
功复演了 ! 揭河底 ∀ 现象, 同时验证 了构建的 ! 揭河 底 ∀ 物理图 形的正确性。继而, 通过 多组次 ! 揭 河底 ∀ 试验, 测取了相 关跟 随性较强的试验资料 , 确定了 ! 揭河底 ∀ 现象的关键参数 K 的取 值为 0. 2。
黄河下游二级悬河的形成 与下游河道典型 的复式断 面、暴 涨暴落的洪水特征有 着密切的关系, 特别 是逐步减小 的洪峰流 量、洪水频次, 使漫 滩水 流的 几率大 大减 小。即使 发生漫 滩洪 水, 滩地上的水深、流速也均明 显小于主槽, 挟沙能力 必然小于 主槽, 而含沙量横向梯度的存在和上述滩 槽水沙交换 的特殊规
阶段的力学条件。土块起动流 速公式为
v2b. c (D 0 ) =
63. 25
4 /3
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式中: vb. c (D 0 ) 为粒径 D 0 的单颗 粒泥沙起 为浑水容重。
( 2) 为土 块的
收稿日期: 2010 03 26 作者简介: 江恩惠 ( 1963% ), 女, 河南新 安人, 高级工 程师 ( 教授级 ) , 博 士研究 生, 研究方向为河床演变与河道整治。 E m ai:l ehjiang@ y rihr. com. cn
& 6&
2. 2 二级悬河的相关基础研究
上述资料分析再 次验 证了河 道横 向不平 衡输 沙逐步 形成 了二级悬河的形态。长期以来, 国内外学 者对冲积性 河流的横 向泥沙交换及黄河下 游泥 沙的纵 横向 分布规 律进 行了深 入的 研究。高季章等 [ 8] 研究认为: 含沙量横向分布在滩槽 交界面附 近变化最大, 往滩槽交界面 两侧 逐渐 减小; 江恩 惠等 [9] 对 黄河 下游纵横断面的调整 规律、水沙运移及交 换特征等进 行了大量
表 1 黄河下游 1950% 1977年高含沙洪水特征值
统计时段或洪水场次
1950% 1977 年 18场高含沙洪水 1970年 2 场高含沙洪水 1977年 2 场高含沙洪水
水量 / 亿 m3
12 762. 5 330. 7 35. 17 45. 53
沙量 / 亿t
409. 1 74. 3 9. 26 15. 36
时胶泥块的重力项; E ∃ 大于 G ∃时, 即发生 ! 揭河底 ∀ 现象。通过 试验资料点绘的相关关系见 图 2, 可以看 出笔者 建立的 公式的 正确性, 同时进一步验证了韩其为公式的适用性及扩展性。
律, 必然造成近主槽滩 地的淤 积量 明显偏 大, 越往 两侧淤 积量 越小, 二级悬河的形成与发展只是迟早与快慢的事。
特性, 形成了典型的层理淤积。来自细泥 沙来源区的 洪水因极 细沙含量高, 易发生 絮凝沉 降, 在絮 凝体沉 淀、压密 的过程 中, 逐渐形 成成片的、密实度 极大的胶 泥层, 常称之为 ! 透镜体 ∀淤 积或 ! 胶泥层 ∀沉积。这 一点在 黄河小北 干流河 段 8个断 面的 现场开挖中得到了 证实: 每个 断面 都存 在着明 显的 分层现 象, 其中 5个 开挖断面 都存在密实 的胶泥层, 有的 胶泥层厚 40 cm 左右。 ! 揭河底 ∀前期河床层理淤积情况见图 1。
反映。图 3为该河段 来童 寨断面 滩唇 与嫩滩 滩边 高程的 变化 情况, 可知滩唇高 程的 升高主 要发 生在 1964% 1973 年和 1985 年以后这两个时期。前一时期为三 门峡水库 滞洪排沙运 用期, 经常出 现 ! 大 水带小沙、小水带 大沙 ∀的不利水 沙组合, 后一时 期为长期的枯水枯沙 系列 (但从水、沙量上 看, 该时期 水的减少 更甚于沙量 的减 少, 且经 常出 现小 水带 大沙 和 高含 沙 洪水 )。 从嫩滩滩边高程的变化看, 这两个时期 变化都较 小。两种趋势 发展的结果使滩面横 比降增大, 二级悬河发展较快。在 1973% 1985年, 由 于三门峡水库 ! 蓄清排浑 ∀控制 运用, 加之该 时期水 量较丰, 因此下游河道呈淤滩刷槽的特性, 滩边 高程增大, 滩唇 高程变化不大, 二级悬河的发展有所减缓。
1. 2 ! 揭河底 ∀现象发生的机理
张瑞瑾提 出了 ! 揭 河底 ∀发 生的 必备 条 件 [ 8]: 一 是河 床上 大片淤积物能被水流 掀起, 即满足
图 1 ! 揭河底 ∀现象前期河床的层理淤积 二是掀起的淤积 物能被水流带走。王 尚毅从泥沙 有效悬浮
功原理入手, 对 ! 揭河底 ∀ 冲刷机理开展了 研究, 在对黄河小北 干流资料进行分析后 得出 [3] : ! 揭河 底 ∀ 冲刷 的主 要条件 是来
2. 1 二级悬河的形成过程
根据黄河水利科 学研 究院近 年来 对水沙 条件 变化及 河道 纵横剖面调整的研究 成果, 认为横断面调 整主要取决 于来水来 沙条件。江恩惠等 [ 7] 对典 型断面 的滩 唇变化 情况 进行了 初步
分析。花园口 % 东坝头河段由 于存在 1855年铜 瓦厢决 口形成 的老滩, 从二级悬河的 形成过 程分 析, 河道的 淤积 主要发 生在 主槽与嫩滩, 因此这一河段长期不利的水 沙系列组合 对二级悬 河的影响可以通过主 槽滩 唇高程 以及 嫩滩滩 边高 程的变 化来
学研究院的实体模型 试验均表明, 槽壁附 近相对于其 他流区有 更多的不同尺度的 旋涡, 此处 流速 变幅较 大, 并有 反向流 速存 在。正因为如此, 边流区大量的泥沙不断在两岸边壁 ( 坡 )处沉 积, 河槽水面宽 度逐 渐 减小, 边 坡 坡度 变 陡, 河槽 变得 相 对窄
深, 水位抬升; 随着 窄深河 槽的 逐渐形 成, 水流 速度 加快, 单宽 流量增大, 因而水流挟沙能力有所增强, 河槽出 现冲刷, 水位降 低; 河床冲刷下切后, 河槽 变得 更加窄 深, 床面 粗化, 水流 与河 槽变得不相适应, 浑水水流挟沙能力降 低, 于 是床面冲刷 停止,
将韩其为与江恩 惠分别建 立的 ! 揭河底 ∀临 界条件 均稍作
变换, 可得
(
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4) v2b. c (D 0 25 4/3D 0
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gd
m
式 ( 4) 及式 ( 5) 等号左边用 E∃ 代替、右 边用 G∃ 代替, 则可
以看出, E ∃表示 ! 揭河底 ∀ 发 生的动 力项, G∃ 为 ! 揭河 底 ∀ 发生
k
v2 2g (A t) 1 /3
#
∃- m
m
( 1)
式中: k为系数; v为平 均流速; A 为淤积物的平面 面积; t为淤积
物厚度; ∃ 为淤积物的湿容重; m 为浑水容重。
1 ! 揭河底 ∀现象及有关研究
所谓 ! 揭河底 ∀, 指的 是黄 河小 北干 流在 通过 高含 沙 洪水 时, 河床常常发生强烈冲刷, 一 场持续 1 ~ 2 d的 洪水可 以将河 床冲深近 10 m, 有时现场还可以看到有厚达 1 m 左右的成块河 床淤积物被水流掀 起的现 象。 ! 揭 河底 ∀是黄河 极度非 平衡输 沙的一个典型 现象。自 20世 纪 70 年代 开始就 引起 了国 内外 学者的关注, 并通过研究取得了一些很有意义的成果 [ 1- 7] 。
1. 1 发生 ! 揭河底 ∀的河床边界条件
韩其 为、江恩惠 等的研 究均表 明: 前 期河床 中存在 的胶泥 层淤积物或者说河床成层 淤积分 布是 ! 揭河 底 ∀发生的 前提条 件。分析小北干流河段及以上 的水系分布可知, 其上 游粗沙区 和细沙区不同的支流 、不同的洪水来源和 组成具有不 同的冲淤
淤积增加, 水位抬高。 漫滩高含 沙洪 水的 造 床规 律与 非 漫滩 高 含沙 洪水 不 同。
东坝头 % 高村河段河道横 断面形态与上述 不同, 可以通过 滩唇高程以及堤根 高程 的变 化来反 映。图 4 为马 寨断面 的变 化情况, 可以看出其变化趋势与花园口% 东坝头河段基本一致, 但 二级悬河的局面要严重得多, 滩唇与堤根的高差为 2~ 3 m。
图 2 ! 揭河底 ∀判别关系
2 二级悬河发展机理研究
了 ! 揭河底 ∀现象发生过 程中胶 泥块周围 泥沙颗 粒遭受 水流淘 刷、悬空, 进而从河 底揭起 的内 在力学 机理, 即 胶泥 块表面、底 面脉动压力波的传播 速度有着明显的不同, 表面与底 面的脉动 压力波传播会对胶 泥块 形成 巨大的 瞬时 上举力。 当上举 力达
到一定程度时, 胶泥块将失稳从河底揭起, 形成 ! 揭河底 ∀现象, 临界起动条件为
沙全部为非造床质、水流作用在床面上的 切应力大大 超过河床
的不冲引力以及存在 固性床面等。
韩 其为 [ 4] 认 为 ! 揭河 底 ∀现象 不但与 水流 条件 有关, 还与 沉积物分层有密 切联 系, 并 针对 黄河 中游 出现 的 ! 揭河 底 ∀现
象, 清晰地描 述了其发生 的动态过 程, 给 出了 ! 揭河底 ∀现象土 块起动后上升运动、上 浮、转动、露 出水面、下 沉及 水平运 动等
淤积量 / 亿t
96. 0 48. 6 6. 52 9. 94
江恩惠等 [ 9- 10] 在对高含沙洪水造床规律的研究中发现, 高 含沙洪水对二级悬 河的 发展 起到了 一定 的推动 作用。非 漫滩
高含沙洪水近壁流 区受流 速较 小, 因而水 流挟 沙能 力较小, 不 能挟带高含沙量随水 流下行。H inze的水 槽试验和黄 河水利科
摘 要: 简要总结了黄河小北干流 ! 揭河底 ∀及下游二级悬河等典型河床演 变现象的 相关研究成 果。河床层理 淤积及黄