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
第1期 王俭斐等：白马河局部河段河床演变的分析研究 123 由1966年的断面图可见，“63·8”大洪水一方面引起
河道的冲刷，另一方面洪水后河道又普遍回淤，具有“涨冲
落淤”的规律。此时由于未受人类采砂的影响，河床底部起
伏不大，较为平坦，河谷开阔，呈典型的“U”形，河道中
并无非常明显的主槽。部分断面有略显低洼的小槽，反映了
平时的偶尔小水造床作用。
自1966年以后，河道中回淤的泥沙被大量开采，局部
河段挖深甚至达3~4m，虽然小水作用使一些采砂坑稍有回
填，但从1994年各断面图看，多年小水造床及人类采砂共
同作用使得各断面均发生了程度不同的河床下切，并且受人类大规模采砂活动的影响，河床原有的小河槽被大大拓宽和加深了。
“96·8”洪水是多年不遇的洪水，河道发生冲刷，局部冲深达2～3m。由于受前期大规模采砂的影响，洪水大部分归槽，这使得洪水的侧向侵蚀十分明显，河道普遍展宽，断面形式趋于规整。洪水过后的实测河道断面图与1994年相比大体相仿，并且河床整体略有抬升。
1996年以来没有较大洪水，但河道采砂活动越来越严重。从2003年实测的各断面图看，受连年大规模无序采砂的影响，几乎所有断面都出现非常严重的河床下切，并且超量、超深采砂和弃渣随意堆放，使得河床底部呈现凹凸不平的锯齿状，增大了行洪阻力。特别是采砂活动造成原有深槽在严重下切的同时还大幅扩宽，严重蚕食广大的滩地，极大地改变了主槽与边滩的位置关系。
2．河床纵剖面变化
河道纵剖面的抬升或下切对其河床形态及洪水水位的升降有很大的影响。由图3可见，1966年河床纵剖面起伏不大，较为平顺；而1994年，纵剖面已经开始出现起伏，河床下切主要出现在4+250断面以上河段，可以推知采砂主要集中在该断面以上河段；到1996年洪水前，老河床下切发展至7+130断面，3+510～7+130之间纵剖面由原来的近乎直线状呈现为明显下凹状，采砂造成河床下切特别显著；经过“96·8”洪水后，河床通过冲淤调整，纵剖面重新恢复为平顺的直线状；2003年河床纵剖面与1996（新）年相比，河床近乎整体平行下切了2～3m，可以推知，更大规模的无序采砂活动大大加剧了河床纵剖面的下切降低。
图3 历年河道纵剖面
图4 不同年份深泓点位置
3．河道深泓点变化
深泓点位置的变动反映了主槽位置的变化，深泓点的变化情况可以用来表征河势稳定状况。
图4为各断面历年深泓点位置变化情况。1966～1994年间，采砂造成河床深泓点都有不同程度的偏移摆动，其中3+510断面深泓点摆幅最大，达到了350m左右，其余断面深泓点摆幅均在100～200m；由于河床地形受到了前期大规模采砂活动的影响，“96·8”大洪水使得深泓点位置普遍向左岸摆动，尤其是3+510断面深泓点摆幅竟达470m，其他的摆幅也均在100～200m；至2003年，河床受到更大规模采砂的破坏，除2+710断面大幅向左岸摆动外，其余各断面深泓点都向右岸大幅度偏移，3+510断面摆幅竟达580m左右，占到总河宽的3/4，全河段内各断面深泓点摆动更加剧烈了。
四、结语
白马河在上游修建水库控制洪水的条件下，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，而平时的小水造床作用很微弱。然而，大规模采砂可以极大改变原来大洪水塑造形成的河床形态，并使得河床演变产生新的特点：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很不规整，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。
参考文献
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《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。
surfer河道演变分析
Surfer在河道演变分析中的应用 1.2绘制数字高程模型图 经过前期数据处理后，就可以绘制数字高程模型图了。具体步骤如下： 步骤一，把数据文件转换成grd文件：①打开菜单“网格|数据”在open对话框中选择数据文件；②打开“网格|数据”对话框.在“数据列”中选择要进行grid的网格数据（X和Y坐标）以及格点上的值（Z列）（不用选择，因只有3列数据且它们的排列顺序已经是X，Y，Z了，如果是多列数据，则可在下拉菜单中选择所需要的列数据）。选择好X，Y，Z值后，在“插值模式”中选择一种插值方法（如需要比原始数据的网格X和Y更密的Z数据，或网格为非均匀），则在grid的过程中，Surfer会自动插值计算，生成更密网格的数据。如果只是想绘制原始数据的图，不想插值，则最好选择反距离加权插值法（Inverse Distance To A Power）或克里金法（Kriging Method）。因为这两种方法在插值点与取样点重合时，插值点的值就是样本点的值，而其他方法不能保证如此。在Output Grid File中输入将输出的文件命名，然后在“网格点几何分布”中设置网格点数，确认，画图所需要的grd文件就生成了。不过，为了便于后面对各年地形进行比较分析或冲淤分析，尽量使每个grd文件的几何分布一直，即同样的XY坐标范围和插值的网格密度。 步骤二，将河道边界白化。在Surfer中默认的插值区域为数据文件中离散点坐标x，y 的最小值和最大值所围成的矩形，经过插值生成的图形边界为矩形，但在实际情况下，河道边界可能是不规则的，或者需要显示某些特定区域的形态（如潜洲）、添加图签等，这时就用到Surfer的白化（Grid Blank）功能。 白化文件[.bln]格式 [.bln]文件是以ASCII文件格式存储的用来描述白化边界及白化信息的文件，其格式如下： length，flag″Pname 1″ x1，y1 x2，y2 ... xn，yn x1，y1 length，flag″Pname 2″ x1，y1 x2，y2 ... xn，yn x1，y1 其中，length是一个用来表示组成白化区域定点X，Y坐标对的整数；flag取值为0或1，若flag为1，则白化指定区域内部，若flag为0，则白化指定区域外部；Pname是一个用来指定白化区域ID的可选参数；以下是组成白化区域定点的X，Y坐标对，每行存储一对X，Y坐标，最后重复x1，y1表示所描述的对象是封闭区域。在河道演变分析中，白化边界一般是河道的岸线，通常将DWG格式的河势图存为DXF文件，然后在Surfer中选取地图│基面图（map│base map）命令，将该DXF文件导入Surfer，然后用CS Scripter编程
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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
黄河水沙变化过程及其三角洲沉积环境演变
黄河水沙变化过程及其三角洲沉积环境演变 【摘要】：黄河是我国第二大河流,以高含沙量闻名于世。过去治理黄河的首要问题是治理黄河泥沙,尤其是中游地区的来沙。历史上黄河的高含沙量导致下游河道淤积并发生漫滩形成泛滥平原,给人民生活带来沉重的灾难。然而,黄河的高含沙量形成了宽广的三角洲,为社会经济的发展提供了可供利用的土地资源。本文运用统计学方法,小波分析方法,回归分析方法以及Surfer和Mapinfo等技术手段,系统分析了1950-2009年黄河水沙的变化过程,以及水沙变化对下游河道和三角洲的影响,同时对黄河三角洲沉积环境演变进行了初步探讨,结果表明：黄河流域水沙产自中上游,其中径流量主要来源于上游,输沙量主要来源于中游,下游不产水不产沙。1950-2009年黄河流域各水文站径流量和输沙量均表现出逐渐减少的变化趋势,这是气候变化和人类活动共同影响的结果。流域输沙量减少最主要的影响因素是水土保持措施,其次是水库拦沙,然后为降雨量减少。黄河入海水沙具有显著的年(0.5-1.0a)、年际(3.0-6.5a)和年代际(10.1-14.2a)3个不同时间尺度的周期变化,而且入海输沙量的周期变化主要受入海径流量周期变化的控制。20世纪70年代以来,入海水沙的不同时间尺度的周期变化表现均不明显,时间尺度越小,周期变化显著性越低。1950年以来,黄河下游河道经历了淤积-冲刷不断交替的变化过程,水沙条件(花园口站含沙量)是这种变化的主要控制因素。当进入下游河道的含沙量小于18.6kg/m3时,河道表现为冲刷,大于18.6kg/m3时,河道表现为淤积。艾
山以下河道的冲淤变化过程除受水沙条件控制外,还受到入海流路变迁的影响。流路变迁初期形成新河口,河道发生溯源冲刷；流路变迁中后期河口延伸,河道发生溯源淤积。不同流路时期,当黄河入海总水沙量比在25.34-26.05kg/m3时,河口附近岸线延伸,三角洲面积增加。但1999年小浪底水库下闸蓄水以后,2000-2007年黄河入海总水沙量比仅为10.90kg/m3,河口三角洲表现为侵蚀,加上废弃河口的岸段侵蚀,整个黄河三角洲已由淤积转变为侵蚀。黄河三角洲YDZ1孔沉积物类型主要为砂、粉砂质砂、砂质粉砂、粉砂和粘土质粉砂。以假单畴(PSD)-多畴(MD)晶粒为主的亚铁磁性矿物主导了YDZ1孔沉积物的磁性特征。根据YDZ1孔沉积物粒度参数和磁学参数的变化特征,结合AMS14C测年,推断黄河三角洲沉积相序自上而下大致经历了泛滥平原相→河流相→三角洲前缘相→浅海相→潮坪相→河流相,沉积动力环境表现为强(陆相)→弱(海相)→强(陆相)的变化过程。【关键词】：黄河流域黄河三角洲沉积环境水沙变化冲淤演变 【学位授予单位】：华东师范大学 【学位级别】：博士 【学位授予年份】：2011 【分类号】：TV14 【目录】：摘要7-9Abstract9-11目录11-13第一章绪论13-211.1研究
河道历史演变概况
1河道历史演变概况 嘉陵江是长江上游左岸的一条主要支流，发源于陕西风县东北的秦岭山脉，经阳平关流入四川。经南充、武胜至合川，在重庆朝天门汇入长江，全长1119km，落差2300m，平均比降为2.05‰，流域面积159800km2，占长江流域的9%。嘉陵江为长江右岸较大的支流，为典型的山区河流，其河岸组成较为坚硬，河床变形主要以推移质运动为主，悬移质几乎不参加造床。河床年际间变化不大，年内冲淤演变较为明显，浅滩演变遵循“洪淤枯冲”的规律，深槽表现为“洪冲枯淤”。山区河流典型的特征是水流急、流量变幅大，使得河床受到较大的水流作用力，上游来沙不易在河床中淤落，一般是通过河床断面向下游输送。山区河流在构造初期河床一般表现为不同程度的下切，直至冲淤基本平衡。总的看来，工程河段河型河势较为稳定，冲淤变化基本平衡。 2河道近期演变分析 工程河段属于嘉陵江下游河段，河床组成大多为基岩，并夹有少量卵石，河床组成较为坚硬，水流对其侵蚀作用比较缓慢，对河床的演变起着一定的制约作用，所以多年来河床相对稳定。 工程河段河床覆盖层主要是沙卵石，冲淤变化以悬移质为主，一般汛期6～9月是悬移质集中淤积的时段，主要淤积部位在工程上游弯道的凸岸边滩、下游左岸积坝、宽阔河段的缓流区；汛后10月开始走沙，随着水位的消落，水流归槽，淤积泥沙逐渐被冲刷，年际间冲淤相对平衡，基本无累积性变化。 从实地勘踏以及地质钻孔资料来看，工程河段河床、河岸组成大多为基岩，并夹有少量卵石，河床组成较为坚硬，因而河道深泓平面摆动及纵向下切都受到了较大的制约。由该段河道的河势、水势分析可知，嘉陵江河道比降较大，洪水期主流流速较大，泥沙难于在深槽内大量淤积，淤积部位主要还是在凸岸边滩或者回流区内。近年来河道深泓线平面及纵向变化较小，基本保持稳定。 实地勘踏表明，河道深泓线以及主流线基本在河心靠近凹岸(右岸)一侧。由于曲率半径较小，洪水期水流在此形成大片回流区，泥沙容易落淤，另外弯道环
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/cc3905050.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
浅谈太子河河道演变及影响因素
浅谈太子河河道演变及影响因素 本文从网络收集而来，上传到平台为了帮到更多的人，如果您需要使用本文档，请点击下载按钮下载本文档（有偿下载），另外祝您生活愉快，工作顺利，万事如意！ 流域概况 太子河位于辽宁省东南部，东经122°26′~124°53′，北纬40°29′~41°39′之间，流域呈东西走向，源头为新宾大红石砬子，流经本溪市、鞍山市、辽阳市，最后入浑河。太子河流域面积万km2，全长363km，流域内山地面积占69%，丘陵占%，平原占%[1]。太子河支流较多，辽阳以上左侧支流有细河、兰河、汤河，辽阳以下左侧有柳豪、南沙、运粮、杨柳、三通、五道、海城等支流，右侧仅有北沙河一条支流。流域属温带季风型大陆性气候，多年平均降水在650mm~800mm，主要集中在6 月~9 月，约占全年降水量的70%~80%。太子河流域内建有观音阁、葠窝及汤河三座大型水库，其中观音阁水库和葠窝水库位于河道干流上，汤河水库位于支流汤河上，小汤河和小夹河为观—葠区间河段的支流，分别建有关门山和三道河两座中型水库。太子河河道比降上、下游变化大，辽阳水文站以上河流摆动变化趋势不大，辽阳水文站以下河道弯曲，纵向冲淤变化大，河道演变变迁是影
响河流生态健康因素之一。 2 河道形态演变分析 考虑到代表性及资料完整性，选择太子河干流本溪、辽阳、唐马寨水文站为代表，分析河床形态变化规律。本溪水文站设立于1933 年11 月，初为水位站，1945 年7月停测，1949 年7 月恢复，1951 年4 月上迁2500m 为本溪(二)水文站，1955 年7 月上迁620m 为本溪(三)，1960 年1 月下迁2000m 为本溪(四)，1963 年6 月下迁6520m 为本溪(五);辽阳水文站设立于1934 年2 月，1935 年2 月改为辽阳(二)，1957 年7 月改为辽阳，1965 年1 月改为辽阳(三)，研究选用1965 年之后辽阳站大断面成果分析其形态演变规律;唐马寨水文站属于太子河下游干流控制站，设立于1934 年3 月，初为水位站，1950 年5 月下迁350m 为唐马寨(二)，1960 年1 月改为水文站，集水面积，1974 年5 月上迁300m为唐马寨 河道过流能力分析 分析方法 辽宁省河流水位~ 流量关系多为绳套曲线，研究中采用指数函数对水位~ 流量关系进行拟合。若一年内有多次洪水过程，且不同洪水过程水位~ 流量关系差异较大，则选取峰值最大的洪水过程构建水位~流量
丁坝设计参数对河床冲淤量的影响规律研究
丁坝设计参数对河床冲淤量的影响规律研究 王振刘焕芳王燕燕 摘要:天然河道中修建丁坝后，丁坝附近的流速场会出现新的变化。流速变大的区域，局部冲刷加剧，危及丁坝自身的安全;流速减小的区域，泥沙在坝后沉积，形成淤积区，可起到保护下游河岸的作用。在总结前人研究成果的基础上，通过室内动床试验，利用Sufer 软件的体积计算功能，就丁坝设计参数的变化对河床的冲淤量影响规律进行了深入研究。结果表明:冲淤量均随坝长的增加而增加，但坝后淤积量增加幅度大于冲刷量增加幅度;相比正交丁坝，在其他条件不变时，随着挑角的减小，非正交丁坝的冲刷量和淤积量都有减小的趋势，且冲刷量的减小趋势远大于淤积量的减小趋势。 关键词:冲刷机理; 水流结构; 冲淤规律; 铅丝笼丁坝 中图法分类号: TV14 文献标志码: A Study on influence law of groin design parameters on riverbed scouring and siltation WANG Zhen，LIU Huanfang，WANG Yanyan Abstract: Once a groin is built in the natural river，new changes of the flow velocity field around the groin may appear as follows: local scouring intensified in the zone of flow velocity increased，endangering the groin safety; while sediment deposited behind the dam in the zone of flow velocity decreased，forming a sedimentation area．On the basis of previous research achievements，and by using the volume calculation function of Sufer，the influence of groin design parameters on riverbed scouring and siltation was explored according to movable bed experiment．The study results show that the scouring and siltation increases as the length of groin increases while the increasing extent of siltation is greater than that of scouring．Moreover，under otherwise equal conditions，the scouring and siltation of orthogonal groin decrease with the reduction of bucket-slip angle，and the decreasing tendency of scouring is much greater than that of siltation． Key words: scouring mechanism; flow structure; scouring and silting law;gabion groin 铅丝笼丁坝因具备造价低、施工快、可就地取材、生态环保等优点，在国内外河道整治工程中得到广泛的应用，但实际工程设计时往往严重依赖设计者的经验，设计难度大，不利于该类工程的推广［1-3］。因此，深入研究费省效宏的铅丝石笼丁坝工程，探讨其水力特性、冲淤机理等问题，可为丁坝的设计推广提供理论依据和参考。 笔者在前人研究的基础上，结合室内动床试验，分析铅丝笼透水丁坝局部冲淤特性，总结丁坝设置参数的改变对丁坝附近局部冲淤的影响规律。
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
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