河床演变学 分汊型河段的演变及整治 ﹠ 游荡型河段的演变及整治
04 河床演变学(第四章第一节、第二节)

肯尼迪河相关系的特点
2、拉塞的人工渠道均衡理论(1929年 、拉塞的人工渠道均衡理论( 年
)
χ = 2 .668 Q 1 / 2
Q1/ 3 R = 0.467 1/ 3 f
f 5/ 3 J = 0.00056 1/ 6 Q
拉塞河相关系的特点
2 B + 0 . 15 h
③、活动性最小假说的数学表达形式
∂K n =0 或 ∂U ∂K n =0 或 ∂B ∂K n =0 ∂h
12
第三节
2、联解公式法 、
河相关系
㈡、窦国仁最小活动性假说(将最小活动性假说作为补充方程) 窦国仁最小活动性假说(将最小活动性假说作为补充方程) ④、将最小活动性假说作为补充方程推导河相关系式 水流连续方程
Q = UBh
1 2 / 3 1/ 2 水流运动方程 U = h J n
m
U3 挟沙力方程 S = k gh ω ∂K n =0 或 最小活动性假说 ∂U
∂K n =0 或 ∂B
∂K n =0 ∂h
可得到河相关系式(3-54)~(3-57)。
13
第三节
2、联解公式法 、
㈢、能耗最小假说
河相关系
④、将能耗最小假说作为补充方程推导河相关系式 水流连续方程 挟沙力方程
Q = UBh
U3 S = k gh ω
1 2 / 3 1/ 2 水流运动方程 U = h J n
m
能耗最小假说 γ QJ = min 或 γ UJ = min 或
γ QJ
B
= min
U S = k gh ω
博导第8讲游荡型河道的演变规律

8.3 输沙特性
同一流量,多来多排,少来少排
输沙能力变化较大 河床变形较快
高含沙量 流量和含沙量的相关关系较小
河口三角洲逐年延伸
8.4 演变规律
年内冲淤规律
汛期,淤滩刷槽 ---大水出好河 非汛期,淤槽刷滩
平面变化
河床稳定性较差 滩槽差别较小 汊道较多 上游水流变化较大
8.4 演变规律
河槽摆动幅度较大: 140~6000m /day 原因:
8.4 演变规律
减少沙量,水土保持(工程措施、生物措施) 修建水库、调节水沙 控制河势(护岸、护滩、堤防工程)
流量 (m3/s) 5000 7000 9000 11000 15000
长江汉口河段流量与比降关系 流量 流量 比降 比降 3 (m /s) (m3/s) 0.72 19000 0.216 51000 0.404 25000 0.192 59000 0.326 31000 0.178 65000 0.284 35000 0.164 75000 0.24 43000 0.140
小浪底水利枢纽
三门峡水利枢纽位于河南省西部的黄河干流上 ,控制流域面积68.8万km2,占黄河总流域面积的 91.5%;控制黄河来水量的89%,来沙量的98%。枢 纽工程于1957年4月开工,1961年4月基本建成投入 运用,是新中国在黄河干流上兴建的第一座以防汛 为主,兼顾防凌、灌溉、供水、发电等任务的大型 水利枢纽工程,被誉为“万里黄河第一坝”。
上节回顾பைடு நூலகம்
第6章 河道演变规律

为什么选择平滩流量作为造床流量? 平滩前:水流只塑造主槽 漫滩前,水流在主槽中集中流动,流速大,挟沙力 较强。
第六章 河道演变规律
§6-3 河相关系与造床流量 二、造床流量
平滩后:滩地也受到塑造。 漫滩后,滩面上水深小、阻力大,流速降低十分显 著,泥沙大量落淤在滩地上,其中靠近主槽的部位 淤积较厚、淤积颗粒较粗,形成沿主槽的自然堤。
第六章 河道演变规律
§6-2 河道演变的分析方法 实测资料分析
第六章 河道演变规律
§6-2 河道演变的分析方法 实测资料分析
1、来水来沙资料分析; 来水来沙量及其过程,来沙级配。年内变化、多年周期性 变化、典型水文年确定。 2、对水道地形观测资料的整理分析 •河道平面变化;岸线变化,断面变化,主流变化;通过 收集历年河道地形及有关河道变迁资料,对地形图套绘。 •河道纵向变化及冲淤量估算:深泓线、动力轴线、河段 冲淤量 利用水道地形图可以分析河段的历史演变、近期演变、预 估其发展趋势。 3、对河床地质资料的整理分析 河床边界条件:地质资料、地貌资料等。
①纵向稳定系数——河床在纵深方向的稳定性主要决定于泥沙
抗拒运幼的摩阻力与水流作用于泥沙的拖曳力的对比。这个比 值可用希尔兹数的倒数 来表达,比值越大,河床越稳定。
②横向稳定系数——横向稳定与河岸稳定密切相关。从问题的
物理实质来看,决定河岸稳定的因素主要是主流的顶冲地点及 其走向和河岸土壤的抗冲能力。
计算思路: 造床能力不仅与流量有关,还与输沙能力有关, 同时与该流量所经历的时间长短有关。 前者可认为与流量Q的m次方及比降J的乘积成正 比,后者可用该流量出现的频率P来表示。因此,当 QmJP的乘积为最大时,其所对应的流量的造床作用 也最大,这个流量就是所要求的造床级; (2)确定各级流量出现 的频率; (3)绘制河段的Q~J关 系; (4)计算每级流量的 QmJP (5)绘制Q~ QmJP关系; (6)从图中查出QmJP 最大值的Q。
河流动力学第7章-河床演变

弯曲河段的演变规律
凹岸崩退,凸岸淤长
♥ 最重要演变规律:凹冲凸淤 ♥ 产生的原因:横向环流+含沙分布
河湾发展、河线蠕动
♥ 横向发展,弯顶之间互动 ♥ 纵向也有向下游的蠕动
裁弯取直、河湾消长 图
♥ 整个河道发生变化
撇弯切滩 图
♥ 河道内主流线发生变化
Last Modified : Jie Yang
总评
♥ 河槽极不稳定 ♥ 对于港口航道工程等不利
Last Modified : Jie Yang
河流动力学
7.3.3 弯曲型河道的河床演变
主要内容
弯道的形态特征 弯道的水流特征 弯道的泥沙运动 弯曲河段的演变
Last Modified : Jie Yang
河流动力学
7.3.3 弯曲型河道的河床演变
Last Modified : Jie Yang
河流动力学
7.2.3 平原河流的河床演变
平原河流的河床演变
一般特点
♥ 河流:来水来沙⇔河床边界,长期相互作用,水流、 泥沙、河床边界基本适应
♥ 长期:河床一般无明显的单向冲淤变形 ♥ 短期:来水来沙随时间变化⇒河床变形,周期性冲
淤变化,一个时期表现为淤积,另一个时期为冲刷 ♥ 河床演变:往复性的冲淤,平面摆动
衡,这些因素难以人工控制 ♥ 后者决定着河床条件,可以进行人工改变,也是我们进
行航道整治的依据
Last Modified : Jie Yang
河流动力学
7.1 河床演变的基本概念
影响河床演变的主要因素
对于平原河流
♥ 来水来沙条件起主导作用 ♥ 来水来沙量及其过程起主导作用 ♥ 取决于流域的产水产沙条件
《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。
河床演变学 分汊型河段的演变及整治

2、分汊对水力要素的影响 1 m 0.5
1 m 0.5
分汊河段,无论主汊或支汊,其水力要素均比单一 河段时减小,而且支汊的又比主汊的小。
主汊 = Frm 单一段 Fr0
um u0
Hm H0
qm q0
Bm B0
m 0
Qm Q0
m
水流分汊后,汊道的佛汝德数和流速较分汊前减小的较少,
10
1、汊道与单一段水力要素的关系
Hm
3/ m
11
H
0
Bm
6/ m
11B0
BH
m
9/ m
11
0
Hn
1 m
H 3 / 11 0
Bn
1 m
B 6 / 11 0
(7-11) (7-12)
n
1 m
9 / 11 0
(7-13)
11
1、汊道与单一段水力要素的关系
Hm
3/ m
11
H
0
Hn
1
1
hn hm
2/3
Lm Ln
1/ 2
An Am
nm nn
1
n 1m
(7-2)
1
二、汊道分沙
m
Qm Sm =1 Qm Sm Qn Sn
1 QnSn
Qm Sm
(7-3)
1、主汊分沙比可用主汊分流比和主汊与支汊含沙量比值 K s 表示
Sm Sn
Ks
Q0 Qm Qn
m
Qm Sm Qm Sm Qn Sn
而汊道中的流量、面积和水面宽较分汊前减少得较多。
17
2、分汊对水力要素的影响 1 m 0.5
1 m 0.5
分汊河段,无论主汊或支汊,其水力要素均比单一 河段时减小,而且支汊的又比主汊的小。
治河防洪课程描述(6.20)

治河防洪课程描述(6.20)(2)河床由泥沙组成,河床组成的变化是通过水流中的泥沙与构成河床的泥沙通过输沙相互交换实现的。
如果泥沙交换不平衡,各种河床变形将不可避免地发生。
二。
河床变形的分类1.从演化表达形式上可分为纵向变形和横向变形(1)纵向变形是指沿河道的变形,即河床纵向断面的冲淤变化,如河床的底切和抬高等。
(2)横向变形也称平面变形,即河床沿垂直于水流的水平方向变形,如河湾的发育、支流河道的涨落等。
当河道横截面发生横向变形时,其平面形状将不可避免地发生变化。
因此,横向变形也称为平面变形。
在自然河流中,横向变形和纵向变形经常交织在一起。
2.从河道演变的发展过程来看,可以分为单向变形和反向变形,这是河道演变的基本原则。
研究河流输沙规律的目的是为了整治河床。
然而,天然河流的河床形态、演变规律和整治方法往往不同。
特别是在河道上修建水利枢纽、整治工程或其他工程后,由于整治建筑物的干扰,河床演变将更加复杂。
为了有效治理河流,必须充分了解河床演变的基本原理、河床演变的分析方法以及各种河床的特殊演变规律。
虽然河床演变的具体原因差异很大,但其根本原因可归因于不均匀的泥沙输移。
检查任何河流的特定区域BL(B,l分别是河流宽度和河流长度),当进入和离开该特定区域的沙量G0,Gi不相等时,河床将经历冲刷和淤积变形。
四、河床演变的分析方法冲积河流的河床演变是复杂的。
根据时间特征,可分为长期变形和短期变形。
根据空间特征,可分为大规模变形和局部变形。
根据形态特征,可分为深部变形和横向变形。
根据方向特征,可分为单向变形(单向冲淤)和反向变形(交替冲淤);根据是否受到人类活动的干扰,可以分为自然变形和人为变形。
影响河床演变的主要因素可归纳为:上游来水及其变化过程;河段上游产沙量、泥沙组成及其变化过程;河流出口处侵蚀基点的高程和河床边界条件。
由于水沙条件的瞬时变化和河床边界条件的变化,河床演变的形式和过程极其复杂。
精确的定量计算仍有许多困难,但可以借鉴。
河床演变

从河岸与河床相对可动性角度看,当河岸不可冲刷时, 犬牙交错的边滩向下游移动,深槽和浅滩也向下游移动。
顺直型河段的演变是通过推移质运动使边滩、深槽、 浅滩作为一个整体下移的。
顺直型河段的演变还可 呈周期性的展宽和束窄。 流量的变化对浅滩的影响: 洪水期:浅滩淤积,深槽 冲刷。 枯水期:浅滩冲刷,深槽 淤积。 推移质和悬移质中的 床沙质增加了造床运动。
2、一定的河床形态与河床组成,必然有一定的与之相 适应的输沙率。 (1)水流夹带泥沙,水流与河床的相互作用是通过泥 沙交换来进行的。 (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
(3)弯曲型河道:这类河段的河床蜿蜒曲折,河岸可动性大于河
床可动性,因此在两岸发展河湾弯行。
当沙波运动使河床出 现犬牙交错的边滩时,由 于河岸的可动性较大,河 床可动性小,河岸冲刷发 展较快,边滩下移较慢, 因此河床将继续弯曲,形 成河湾。
蜿蜒型河段的演变现象,按其缓急程度,可分为两种情况: ① 一般演变,经常发生的一种演变。 ② 突变,在特殊条件下发生的演变。 无论哪种演变都与水流及泥沙运动紧密相关即横断面变 形主要表现为凹岸崩退和凸岸相应淤长。 横断面变形最本质的原因是横向输沙不平衡。 两岸冲淤面积接近相等,断面形态保持不变,断面接近 平衡状态。
1、从演变表现形式上分为:
纵向变形
横向变形
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。
河床沿与水流 垂直的水平方向发 生的变形,如河湾 的发展、汊道的兴 衰等。
2、从河道演变的发展过程分为:
单向变形
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
三、堵汊工程
2、堵汊工程类型 c、锁坝的位置
③、锁坝
锁坝修建在首部,其优点是: 江心洲首部一般较高,锁坝坝 根衔接条件较好,溃决的机会 较少;汊道首部紧靠航道,施 工所需物质及工程器材可以直 接运到工地,施工条件较方便。
10
三、堵汊工程
2、堵汊工程类型
③、锁坝
c、锁坝的位置
锁坝修建在首部,其缺点是:将上游 来的泥沙全部导向通航汊道,有时会 引起通航汊道的淤积,达不到显著增 加水深的效果;在锁坝下游被堵塞的 汊道,由于缺乏泥沙来源,淤积较慢, 当洪水水流漫溢坝顶时,还会引起大 量的冲刷。
20
第八章 游荡型河段的演变及整治
第四节 河势控制及整治措施 4、游荡型河段控制河势的工程措施 游荡型河段在自然情况下整治的主要任务是控制河势。
控制河势的措施主要是护岸工程、护滩工程、堤防工程。
21
第八章 游荡型河段的演变及整治
第四节 河势控制及整治措施 4、游荡型河段控制河势的工程措施 ①、护岸工程
③、锁坝
锁坝修在中部,其缺点是: 水运条件较差,不利于水运 将施工物资和器材运到工地; 此外,锁坝下游汊道仍将发 生冲刷。
13
三、堵汊工程
2、堵汊工程类型
c、锁坝的位置
锁坝修在尾部,其优点是: 锁坝上游的全部汊道,能较 快地为泥沙淤塞;施工物资 及器材便于从航道直接运到 工地;锁坝下游由于洪水漫 溢坝顶引起的冲刷,对加深 主槽有利。
第七章 分汊型河段的演变及整治
第四节 汊道整治 一、分汊型河段的固定
1 3 6
2
4
6 5
2、节点控导及稳定弯道采用的建筑物 3、汊道出口处的整治建筑物类型
1
第四节 汊道整治 一、分汊型河段的固定 4、江心洲首部整治建筑物-上分水堤
①、工程目的
②、工程型式
2
第四节 汊道整治 一、分汊型河段的固定 5、江心洲尾部整治建筑物-下分水堤 ①、汇流区水流泥沙特征
③、锁坝
14
三、堵汊工程
2、堵汊工程类型
c、锁坝的位置
锁坝修在尾部,其缺点是: 江心洲尾部一般较低,坝根 衔接条件差,其溃决的危险 性大;洲尾一般河面较宽, 锁坝须做得较长,工程量增 大;在比降较大的河流上, 由于锁坝的雍水作用,常易 淹没河岸。
③、锁坝
15
三、堵汊工程
2、堵汊工程类型
③、锁坝
d、多道锁坝
3
第四节 汊道整治 一、分汊型河段的固定
5、江心洲尾部整治建筑物-下分水堤
①、工程目的
②、工程型式
4
第四节 汊道整治 二、分汊型河段的改善
改善汊道的整治措施
调整水流:修建顺坝与丁坝 调整河床:疏浚与爆破
改善上游河段→在上游节点修建控导工程 增加浅滩上的水深→修建丁坝或进行疏浚 改工程措施
②、黄河护岸工程
b、工程布置
在河道宽阔,主流横向摆动大,河势流向变化剧烈的河段, 以坝为主,以垛为辅,如有必要,则在坝档间进行护坡。
5
第四节 汊道整治 二、分汊型河段的改善
6
第四节 汊道整治 三、堵汊工程 2、堵汊工程类型 堵塞汊道的措施,视具体情况不同,可采取修建 挑水坝、锁坝或编篱建筑物等多种。
①、编篱建筑物
7
第四节 汊道整治 三、堵汊工程 2、堵汊工程类型 ②、挑水坝(顺坝或丁坝)
8
第四节 汊道整治 三、堵汊工程 2、堵汊工程类型 ③、锁坝 a、适用条件 b、锁坝的结构
生物措施:植树造林、种植牧草等。
18
第八章 游荡型河段的演变及整治
第四节 河势控制及整治措施
3、综合措施之二 —— 修建水库
•下泄清水,对冲刷下游游荡型河段,促使其减弱游 荡强度并向非游荡型转化,当然是有利的;
•采用蓄清排浑运用方式,上述问题在一定程度上得 到了解决,但对黄河下游游荡型河段存在的问题并 无明显改善;
当汊道较长,比降较大,落差较 大时,为了保证建筑物的安全, 可以修建几道锁坝,使锁坝与锁 坝之间形成静水区,有利于泥沙 落淤;同时,还可将水头均衡地 分配在各个锁坝上,可以降低锁 坝的高度。 锁坝的数目可按下式决定 n y
h
△y为设计水位时江心洲洲头至洲尾的水位总落差,m; △h为一个锁坝所担负的落差,通常为0.5~0.8m。
•利用修建在黄河中游的水库,拦截粗沙,排泄细沙, 并针对黄河水沙异源的特点,调水调沙以增大下游 的水流输沙能力,减少淤积。
19
第八章 游荡型河段的演变及整治
第四节 河势控制及整治措施 3、综合措施之三 —— 泥沙利用
引洪淤灌、淤临淤背等,不仅减少了河道的泥 沙,而且促进了农业生产,加固了堤防,变害 为利,收到了很好的效果。
11
三、堵汊工程
2、堵汊工程类型 c、锁坝的位置
③、锁坝
锁坝修在中部,其优点是: 锁坝上游的汊道淤塞较快; 有较多的选择合适坝址的范 围,可使锁坝坝身同时垂直 于中、洪水流向,改善锁坝 的水流条件,同时可把锁坝 坝址选择在汊道较窄处,以 减少工程量。
12
三、堵汊工程
2、堵汊工程类型 c、锁坝的位置
16
第八章 游荡型河段的演变及整治
第四节 河势控制及整治措施 1、游荡型河段整治的目的和综合措施 游荡型河段整治的目的是把宽浅散乱、主流多变的河 段整治成比较窄深归顺的河道。
综合治理措施:水土保持、修建水库、发展淤灌和河床整治。
17
第八章 游荡型河段的演变及整治
第四节 河势控制及整治措施 2、综合措施之一 —— 水土保持措施 工程措施: 治坡工程,如修造梯田等; 治沟造田工程,如建坝淤地,削山填沟等; 小型蓄水拦沙、用洪用沙工程,如水堰、涝池、引洪淤灌等。
坝的类型:
长坝:坝身较长而突入河中,呈下挑式,其作用是挑托主流
离开堤岸,掩护其下游的堤岸不受冲刷。
短坝:也叫垛,坝身较短,也略呈下挑式,其作用是迎托水
流,消减水势,不使急流沿堤岸冲刷,但不能挑托水流远离 堤岸。
护坡:也称护挡或护沿,系将石块直接铺护在堤岸坡面,以
防止坝间正流或回流冲刷堤坡,同时挡御风浪对堤坡的冲击。
控制河势最主要的目的是控制主流,固定险工位置,以保 护堤岸。为此,必须修建护岸工程。
游荡型河段,一般是根据汛后变化了的河势实地查勘,运 用以往经验来预估可能发生的变化,然后确定需要护岸的 部位。
22
4、游荡型河段控制河势的工程措施
②、黄河护岸工程
a、工程类型
黄河的护岸主要是修建坝工,是一种非淹没式的下挑丁坝, 这是黄河现有护岸工程的特点。