3 河道演变分析

3 河道演变分析
3 河道演变分析

3 河道演变分析

3.1 河道历史演变概况

流泽桥位于国道105线东平境内,跨越大清河,桥位断面大清河南堤桩号97+950 、北堤桩号1+280。

大清河为大汶河的下游,自戴村坝至东平湖入湖口(马口)河段,全长29km。河道自东向西较为顺直,过马口后主河槽折向西北,进入东平湖。

大清河两岸均筑有堤防,河道纵比降1995年以前约1:3000。1995年以来由于武家漫以上河道内人为挖砂日趋严重,河槽表现为下切,但由于淤积在大清河入湖口附近的泥沙颗粒太细而无人开采,整个河段呈现上冲下淤的特点。2001年以后河道纵比降已降到1:13000左右。

大清河河道内存有生产堤及阻水林带多处。中小水位时可能顺堤行洪的长度计约7420m。有险工4处,工程长度2.75km。控导工程4处,工程长度1.63km。左右堤防上建有排灌涵闸4座。自上而下建有流泽旧桥,流泽新桥,北大桥三座桥梁横跨河道。

由于近几年当地群众在河道内采砂比较混乱,引起了河势变化,又因河床下切,导致回水区上延,当老湖水位40.3m时,左岸大堤98+000(流泽桥下)与老湖水位相同。如遇较大洪水,一旦河势突变,堤线防守将出现十分不利的局面。同时近几年当地群众在入湖口附近大量围湖造田,导致洪水入湖不畅,若黄汶洪水遭遇时,回水区水位增高,北堤相对于南堤薄弱,防守压力很大。

3.2河势变化分析

3.2.1河道平面变化

流泽桥位位于大清河下游的鲁祖屯险工至流泽控导工程之间,桥位上下游的河道整治工程主要有古台寺险工、鲁祖屯险工、大牛村控导、辛庄险工、武家漫险工等。桥位上游右岸是流泽控导工程,下首与鲁祖屯险工相邻,左岸下首是古台寺险工。桥位处于流泽控导工程到鲁祖屯险工的直河段内,东平湖蓄水位较高时,该河段将受壅水影响。分析河道平面变化时,我们主要对桥位上下游河段1985年至2009年的河势演变情况进行研究,重点对来水较大的1990年、1995年、2001年和2003年的河势情况进行对比分析。

1、典型洪水年份的河势情况

(1) 1990年河势情况

1990年大清河来水较丰,前后共有六次较大洪峰,洪量达到30多亿m3,东平湖老湖最高水位达43.72m。

6月19日,大清河出现首次洪峰流量1070m3/s,主溜基本顺主河道行走,流泽老桥泄水孔过主溜,古台寺险工3-4#坝,鲁屯险工1-2#坝、辛庄险工、武家漫险工均靠主溜,工程控导河势作用明显。

7月22日大清河戴村坝站出现洪峰流量3580m3/s,除南城子、后亭、流泽等几处高滩尚未进水外,其他河段全断面过水, 古台寺险工3-5#坝靠主溜,鲁屯险工不靠溜。流泽老桥以上主溜沿采砂坑溜势右移,将流泽老桥冲毁60余米长。以下主溜走中趋直,辛庄、武家漫险工溜势外移,工程不靠溜。

(2)1993年至1994年河势情况

1993年汛期7月17日大清河出现了流量为1240m3/s的洪峰,大清河四处险工均靠主溜。

1994年8月9日14时,大清河戴村坝站出现首次洪峰,流量1150m3/s,流泽老桥北端冲口扩大,主溜靠右岸,古台寺险工1、2#坝靠水不靠溜,3、4#坝靠边溜,溜势外移,其他三处险工靠边溜。

(3)1995年河势情况

1995年8月19日、24日、9月4日大清河戴村坝站相继出现了816m3/s、836m3/s、960m3/s的洪峰,东平湖最高水位达42.67m。由于流泽老桥上游沙坑较多且深,引起河势变化较大。8月19日洪峰流量816m3/s时,古台寺险工3#、4#坝靠边溜,其他坝靠水;鲁屯险工1#坝靠水,2#坝靠边溜,将流泽老桥南部的泄水主桥北端冲跨6孔,约20m宽,冲垮段流量迅速增大,口门冲宽刷深,使下游工程溜势外移。辛庄险工不靠溜,武家漫险工靠1~2#坝边溜。

(4)1996年至2000年河势情况

1996年至2000年大清河来水较少,由于大清河采砂量增加迅猛,河槽挖深,流泽老桥主桥冲跨由6孔发展到12孔,其他桥孔根基暴露,多处河段河势发生了较大变化。古台寺险工2、3、4#坝靠河不靠溜,鲁屯、辛庄、武家漫险工流势均外移,不靠主溜。

(5)2001年河势情况

2001年,大清河出现两次较大洪水过程。8月1日10时,大清河戴村坝站出现了洪峰流量1050m3/s,流泽控导工程靠边溜,古台寺、鲁屯、武家漫险工、

大牛村控导工程均不靠溜,辛庄险工靠边溜,至王台闸前,溜分两股,右侧靠闸处为主溜。位于大清河上游的戴村坝乱石坝段8月1日30分被冲决,口门宽约100m。

8月5日10时,大清河戴村坝站洪峰流量2620m3/s时,古台寺险工2~4#坝靠大溜,1#坝靠大边溜,5#坝靠边溜。鲁屯险工1#坝靠大溜,2#坝靠大边溜,武家漫、辛庄险工靠边溜,大牛村工程靠边溜,3段护岸全部漫顶被淹没,根石走失严重导致坦石坍塌。当流量减至1050-700 m3/s时,流泽老桥处主溜全部集中于冲毁口门处,老桥北半部无水,老桥以下主溜靠左岸,左岸高滩冲刷坍塌,以下各险工、控导工程均不靠溜。

(6)2003 年河势情况

2003 年9月份, 汶河流域连续出现强降雨过程,9月5日6时大清河戴村坝站出现流量 2250m3/s的洪峰。

桥位以上古台寺险工1至4#坝靠边溜。鲁屯险工靠边溜,武家漫 1、2#坝靠边溜。大牛村控导发生漫顶,坝顶水深 0.1m至0.2 m。桥位以下辛庄险工靠边溜。

2、桥位附近河段的平面变化分析

桥位处于流泽控导工程到鲁祖屯险工的直河段内,通过对该河段1985年至2009年河势演变情况进行分析,发现1990年、1995年、2001年和2003年大清河来水较大,主溜线左右摆动幅度也较大,其他年份的主溜线变化均比这几年要小,因此选用以上4个典型年套绘主溜线演变图(见附图3-1)。

从套绘的主溜线演变图可以看出,桥位附近的大清河河段河道平面变化主要取决于河道整治工程情况和河道内挖砂形成的砂坑情况两个因素。由于大清河河道整治工程相对较少,整治工程长度仅占河道长度的15.1%,对河势溜向的控制作用相对较弱,因此,部分河段的河势不够稳定,加之河道内采砂普遍,加剧了部分河段河势摆动。为了便于研究桥位河段的河势变化,我们选取桥位附近流泽控导工程~古台寺险工~鲁祖屯险工河段进行研究:

(1)流泽控导工程~古台寺险工~鲁祖屯险工河段

流泽桥桥位位于该河段,河道在此形成一弯曲河道,主溜线横向摆动变化特点比较集中,横向摆动比较小。流泽控导工程河段由于左岸有控导工程,对水流有一定的导流作用,该段河道比较顺畅。古台寺险工河段由于右岸有险工控制,溜势较集中,主溜线横向摆动宽度相对较小,为180 m左右,其中CS14断面处为190m。由于1990年洪水时主溜靠近古台寺险工,坝垛挑溜导致主溜直冲鲁屯险工,而2001年洪峰期间主溜在古台寺险工河段走中趋直,到达鲁屯险工主溜位于河中心,因此,导致鲁屯险工处河势较散乱,主溜线横向摆动频繁且变化较大,最大摆动宽度达到360 m。鲁屯险工只有2道坝、5段护岸,工程不完善,河势得不到有效控制,鲁屯险工以下受大牛村控导工程约束,主溜线横向摆动范围有所减小,大牛村控导工程处主溜线横向摆动宽度240 m左右。

3.2.2河道横断面变化

分析流泽桥位附近河段的河势变化情况,主要表现为以下变化趋势:一是由于大清河的河道整治工程密度不大,工程长度占河道长度的比例较小,河道整治工程对河势的控制作用较弱,河势变化较大;二是大清河的河势受河道内人工挖砂的影响日益严重。由于目前大清河河道内人工采砂的砂坑较多,而且砂坑宽度较宽、采砂深度较大,凡是有砂坑的河段,大水时主溜都有可能由原来的位臵移至沿砂坑行走,从而造成河势出现左右较大幅度的横向摆动,如1990年大水时,主溜分别沿桥位下首、辛庄、武家漫险工坝前的砂坑行走,改变了原来的河势溜向,1990年6月19日与7月22日的河道主溜线相比,桥位处主溜由左向右横向移动达260m,变化比较剧烈。若今后河道内采砂仍得不到有效控制,出现新的较大砂坑,大清河的河势仍有可能随之产生较大变化。

从以上河道边界条件和平面变化情况看,流泽桥位附近河段两岸堤距较窄,河道较顺直,上下游分别有流泽控导工程、古台寺险工、鲁祖屯险工控制河势,河势相对较稳定,是建设桥梁的较理想河段,但由于受大清河河道挖砂的影响,桥位下游出现了较大的砂坑,造成大水时河势出现了较大幅度的横向摆动,且今后仍将是影响河势的主要因素。

⑴ CS14断面主槽情况

(1)主槽、深泓点、滩地横向变化

Cs14断面位于南堤桩号96+600河段,该断面基本无右滩。从1995、1999、2005年断面资料来看,该断面1995、1999、2005年相比深泓点位臵变化较大(见附图3-3)。1995年断面主槽为从起点距115m至756m,宽度为641m;1999年断面主槽为起点距115m至756m,宽度为641m;2005年断面主槽从起点距104m至756m,宽度为652m。因此主槽宽度变化范围为641~652m。

深泓点起点距摆动范围为390~497m,摆动幅度为107m。1995年深泓点起点距为390m,1999年向右岸摆动了107m,至起点距497m。2005年又向左岸回摆至起点距458m。

(2)深泓点冲淤变化

1995年深泓点高程为39.64m;1999年深泓点高程为35.69m;2005年深泓点高程为33.34m。由于河道内采砂影响,2005年分别较1995年、1999年偏低

6.30m、2.35m。

⑵ CS15断面主槽情况

(1)主槽、深泓点、滩地横向变化

CS15断面位于左堤桩号97+598河段。从1995、1999、2005年断面资料来看,该断面1995、1999、2005年相比深泓点位臵变化较大(见附图3-3)。1995年断面主槽为从起点距123m至568m,宽度为445m;1999年断面主槽为起点距123m至580m,宽度为457m;2005年断面主槽从起点距134m至664m,宽度为530m。因此主槽宽度变化范围为445~530m。

深泓点起点距摆动范围为225~340m,摆动幅度为115m。1995年深泓点起点距为242m,1999年向左岸摆动了17m,至起点距225m。2005年又向右岸回摆至起点距340m。

(2)深泓点冲淤变化

1995年深泓点高程为35.44m;1999年深泓点高程为36.64m;2005年深泓点高程为33.79m。

⑶ CS16断面主槽情况

该断面位于南堤桩号98+600处、流泽老桥上游附近。CS16断面以上河段原主槽靠近左岸,流泽护滩工程靠主流,因河道内大规模采砂,主河槽宽度显著增

加(见图4-7)。。

(1)主槽、深泓点、滩地横向变化

Cs16断面位于南堤桩号98+600河段。从1995、1999、2005年断面资料来看,该断面1995、1999、2005年相比深泓点位臵变化较大(见附图3-3)。1995年断面主槽为从起点距50m至582m,宽度为532m;1999年断面主槽为起点距50m 至590m,宽度为540m;2005年断面主槽从起点距55m至599m,宽度为544m。因此主槽宽度变化范围为532~544m。

深泓点起点距摆动范围为280~415m,摆动幅度为135m。1995年深泓点起点距为372m,1999年向左岸摆动了92m,至起点距280m。2005年又向右岸回摆至起点距415m。

(2)深泓点冲淤变化

1995年深泓点高程为33.64m;1999年深泓点高程为35.59m;2005年深泓点高程为33.46m。由于河道内采砂影响,2005年分别较1995年、1999年偏低0.18m、0.13m。

3.3 河势预估分析

桥位河段河势的变化主要与河道边界条件以及河道采沙有关。从近期河势分析,由于该河段两岸堤距较窄,控导和险工修建的较多,桥位河段的河势基本得到控制。建桥后由于桥梁的走向、跨径、桥墩形态等都将对河势产生一定的影响,加上缩窄河槽桥下流速加大,对桥位下游的古台寺险工、鲁祖屯险工、大牛村控导工程和辛庄险工产生影响,主要是造成坝岸根部基础的冲刷,将危机工程安全。

6 工程影响防治措施与工程量估算

6.1 对防洪工程影响的补救措施;

6.1.1对大清河堤防影响的补救措施

(1)大桥平交大堤的影响,应采取堤身压力灌浆等措施处理,维护防洪工程的完整。压力灌浆的长度以桥轴线为界上下游均应不少于200m。灌浆次数:大桥施工完成后,对上述范围内的大堤进行一遍压力灌浆,灌浆时加强观测,若吃浆量大,下年继续灌浆,以保持大堤抗洪强度。

(2)对大桥上下一定范围内的临河堤坡进行砌石防护,以防止在漫滩洪水时造成淘刷大堤。护砌高度与现状堤顶平;长度以桥轴线为界上游不少于200m,下游不少于300m,护石深度按堤脚附近滩面以下2m考虑。

(3)在背河修筑的上、下堤辅道,上、下堤辅道和绕行道路按三级公路标准设计,顶宽10m,纵坡不陡于1:20,边坡1:2,高出附近地面1.5m,行车净空不低于4.5m。并在背河辅道穿越路基的交通涵洞两侧设臵排水通道,解决辅道与原大堤之间区域的排水问题。建设单位负责上下堤绕行辅道的维修养护。

(4)大桥建设管理单位应严格按照河道主管机关的要求,工程完工后,恢复堤防的植树、植草防护,排水设施的设臵,搞好两岸交通辅道的防护。

(6)由于桥梁建设需要,对堤防进行加高帮宽而占用护堤地和防浪林的,

桥梁建设单位应保持护堤地和防浪林原有宽度。

根据工程规划,大清河北堤需要加高加固,桥梁跨越大清河北堤时,如公路建设安排在堤防加固建设前,对跨越影响堤段,公路建设管理部门应负责按照已有的右岸加固设计标准先行建设。

(7)其他措施

在大桥与大堤两岸交汇处进行沉陷量观测。在桥面两侧及两侧加高堤段上分别设臵一排沉陷量观测点,从施工期开始及时进行沉陷观测,掌握大堤的沉陷情况,竣工后运行期头三年每年汛前进行一次沉陷测量,以后视累计沉陷量和不均匀沉陷量情况决定是否继续观测,并及时分析研究措施,确保大堤安全。

施工期及大桥运行期间,大桥附近河段大堤发生异常情况,经河道主管机关分析论证,认为是大桥所致,建设单位应采取措施予以补救。

6.2.2对上下游防洪工程影响的补救措施

(1)壅水使流泽桥桥位上首流泽控导工程的设计标准降低,应按相应工程

标准进行加高加固。

(2)流泽桥桥位下游的古台寺险工。鲁祖屯险工、大牛村控导工程、辛庄

险工,由于建桥使河道断面缩窄,造成流速加大,一般情况下的平均冲刷深度比

建桥前有所增加,将使工程的稳定性降低,造成根石走失,应考虑根石加固。

大桥建设对防洪工程的影响,需要采取具体的防治和补救措施,在下一步工

作中应开展专项设计。

6.2 施工对防洪及行洪影响的防治措施;

⑴桥梁施工期内施工单位及大桥建设部门应与当地黄河防汛部门密切配合,制定出一套切实可行的渡汛方案,根据洪水情况、和防汛主管部门的指令,及时采取措施,确保大清河防洪安全。

⑵施工期间各项临时工程应尽量减少对河道的阻水、壅水、挑流作用。

⑶施工期间临时占用河道管理范围内的土地,应与河道管理部门协商解决,并按有关规定予以赔偿。

6.3施工对环境影响的防治措施;

⑴桥梁施工期内施工单位应保证

⑵施工期间各项临时工程应尽量减少对河道的阻水、壅水、挑流作用。

⑶施工期间临时占用河道管理范围内的土地,应与河道管理部门协商解决,并按有关规定予以赔偿。

4 防洪评价计算

4.1水文分析计算

(1)洪水频率分析

洪水频率分析采用黄委会设计院分析计算结果,戴村坝站天然情况下7000m3/s约相当于25年一遇,100年一遇的设计洪水为10900m3/s。

(2)防洪标准

大清河堤防设防标准为防御戴村坝站7000m3/s设计;

(3)戴村坝水位-流量关系推求

桥位相应南堤桩号为97+950北堤1+280,戴村坝水文站相应南堤桩号

98+000,桥位距戴村坝站约为0.05km,设计水位采用戴村坝站的水位。

防洪水位采用黄河勘测规划设计有限公司2007年4月编制完成的《黄河流域蓄滞洪区建设与管理规划》推算的大清河戴村坝站设计水位~流量关系推求。

戴村坝站设计水位流量关系表

表1

系上延求得10900m3/s水位。

(4)大清河设计设计水位

大清河设计流量为7000m3/s相应的设计水面线按,黄委会以黄规计[2001]49号文“关于大清河堤防工程设计标准的批复”对设计洪水位进行了批复,大清河河道典型断面、站设计防洪水位值见表5-2。

大清河河道典型断面设计防洪水位值表

4.2壅水分析计算

4.2.1桥位断面过水面积变化

流泽桥公路大桥采用全桥渡跨越方式跨越大清河,两岸大堤处均为平交方式跨越,两岸大堤内布设桥墩32个,由于桥墩的存在,缩窄了河道过水面积,将造成大桥上游一定范围内的水位壅高,壅水高度将影响到两岸的防洪工程的安全。为此,在桥位断面按大桥工程设计标准,桥位河段堤防工程设计标准7000m3/s 对因大桥建设造成的最大壅水高度和长度进行了分析计算。

设计标准下桥位水位流量采用工程实施前三年刘家园、梯子坝断面的水位流量关系内查。预选桥位Ⅰ、Ⅱ河道断面及主槽与滩地划分采用桥位上下游王家圈和张桥河道统测断面近三年实测资料,结合2000年实测1/10000黄河下游河道地形图确定,大桥建设前后桥位处过水面积和水面宽度变化见表6-7。

不同频率下桥位断面过水面积和水面宽度变化表

6.2.2大桥壅水计算

⑴壅水高度计算

参照《铁路工程水文勘测设计规范》(TB10017-99)3.5.1式计算,桥梁壅水采用下式进行计算:

22

()m

M V V

-

-?Z =-η (规范3.5.1)

式中:M ?Z —桥前最大壅水高度(m );

η—系数,η=0.15;

_

V —断面平均流速,为设计流量被全河过水断面(包括边滩和河滩)

除得之商(m/s );

m V _

—桥下平均流速,(m/s )。

计算结果详见表6-8。 ⑵最大壅水长度

桥梁壅水长度采用下式计算:

I

L ?Z

=

2 式中:L ——壅水曲线长度m ;

△Z ——桥前最大壅水高度m ; I —水面比降,采用I=1/10000。

计算结果见表6-8。

不同频率洪水壅水高度计算成果表

6.3.1主槽最大冲刷深度

主槽冲刷深度的大小,取决于来水来沙条件、断面形态及附近河段河势变化情况,应根据河道断面统测资料、河道工程处的根石探摸资料等综合分析确定。

预选桥位Ⅰ、Ⅱ所处河段位于王家圈、张桥和梯子坝统测断面之间,河势相对比较稳定,因此采用王家圈、张桥统测断面资料和附近工程根石探摸资料,分析两桥位处的主槽冲刷情况。1980~2005年王家圈、张桥、梯子坝统测断面主槽深泓点的高程变化分别为15.52~20.05m、11.66~20.26m、12.38~16.67m,变化幅度分别为4.53m、8.60m、4.29m。

根据2006年汛前险工、控导工程根石探摸情况分析,详见附表一。桥位附近的王家圈控导4#坝根石最大深度为8.75m,坝顶高程为24.67m,对应滩唇平均高程为23.87m,则相当于滩唇以下根石最大深度为7.94m;范家控导4#坝根石最大深度9.69m,坝顶高程25.66m,对应滩唇平均高程23.69m,则滩唇以下根石最大深度为7.72m;张辛控导2#坝根石最大深度3.35m,坝顶高程24.49m,对应滩唇平均高程23.86m,则滩唇以下根石最大深度2.72m;张辛险工6#坝根石最大深度7.59m,坝顶高程24.84m,对应滩唇平均高程23.80m,则滩唇以下根石最大深度为6.55m;张桥控导10#坝根石最大深度10.1m,坝顶高程26.37m,对应滩唇平均高程24.24m,则滩唇以下根石最大冲刷深度为7.97m;小街险工36#坝根石最大深度8.75m,坝顶高程22.98m,对应滩唇平均高程21.25m,则滩唇以下根石最大深度7.02m。从以上统计情况可以看出,险工、控导工程根石深度相当于滩唇以下最大冲刷深度为7.97m。

6.3.2滩地最大冲刷深度

洪水漫滩后,由于滩地横比降较大,滩地冲刷主要在堤根河附近。根据1980~2006年王家圈、张桥统测断面滩地深泓点的高程变化,桥位附近在最近20多年来,除1996年外,没有发生过明显的漫滩洪水,就是在1996年滩地冲刷也不明显。实际上,滩地的冲刷主要决定于是否集中行溜,1976年洪水期间,桥位附近的高青孟口滩地发生了明显的集中行流,洪水过后,观测形成的冲刷坑深约3m,但行洪期间可能要深的多。因此,综合分析设计洪水下桥位处滩地最大冲刷深度一般不会超过4.5m。

4.4 建桥后主槽与滩地最大冲刷深度分析计算

大桥建设后,改变了河床的自然形态,河道冲刷将加剧,对防洪工程及大桥安全至关重要。

桥墩桥台冲刷包括河床自然演变冲刷、一般冲刷和局部冲刷三部分。在某一个时期内河床受水沙作用而表现出的自然下切现象称为河床自然演变冲刷。由于大桥修建,桥下过水断面减小,为通过建桥前同样大小的流量,在桥下河床全断面内发生普遍冲刷,称为一般冲刷。由于桥墩引起局部水流边界的突变,迫使水流在桥墩周围等处饶流,流向急剧变化而产生横轴环流,从而引起很大的床面剪切力,冲刷周围河床,称为局部冲刷。

初步确定桥位断面槽滩分流比约为8:2。 4.4.1一般冲刷计算

根据规范要求和桥位河床泥沙组成,桥位处主槽和滩地的一般冲刷采用非粘性土河床的计算公式:

⑴河槽部分 ① 公式一

采用《公路工程水文勘测设计规范》(JTGC30-2002)64-1修正式:

35

5

3

21

_6cm d cj cq P h Q A B h h d μ??

??

? ? ?

??? ?= ? ?E ???

(规范7.3.1-4) 式中:p h —桥下一般冲刷后的最大水深(m ); d A —单宽流量集中系数;

2Q —桥下河槽部分通过的设计流量(m 3/s ); μ—桥墩水流侧向压缩系数; cj B —河槽部分桥孔过水净宽(m ); cm h —桥下河槽最大水深(m ); cq h —桥下河槽平均水深(m );

E —与汛期含沙量有关的系数,取0.86; _

d —河槽泥沙平均粒径(mm );

经计算:预选桥位Ⅰ处h ρ=9.95m ;预选桥位Ⅱ处h ρ=14.86m 。

②公式二

采用《公路工程水文勘测设计规范》(JTGC30-2002)中公式64-2简化式计算公式:

0.66

0.90

21.04(1)c

p d cm

c cg B Q h A h Q B

λμ????= ? ?

?-?

???

(规范7.3.1-1)

21

c

p

C t Q Q Q Q Q =

+ (规范7.3.1-2)

0.15

d

z A =?

?

(规范7.3.1-3)

式中:

H p ――桥下一般冲刷后的最大水深(m ); Q p ――频率为P %的设计流量(m 3/s );

Q 2――桥下河槽部分通过的设计流量(m 3/s ),当河槽能扩宽至全桥时取用Qp ;

Q c ――天然状态下河槽部分设计流量(m 3/s ); Q t1――天然状态下桥下河滩部分的设计流量(m 3/s );

B cg ――桥长范围内的河槽宽度(m ),当河槽能扩宽至全桥时取用桥孔总长度; B z ――造床流量下的河槽宽度(m ),对复式河床可取平滩水位是河槽宽度; λ――设计水位下,在B cg 宽度范围内,桥墩阻水总面积与过水面积的比值; μ――桥墩水流测向压缩系数; h cm ――河槽最大水深(m );

A d ――单宽流量集中系数,山前变迁、游荡、宽滩河段当A d >1.8时,Ad 值可采用1.8;

Hz ――造床流量下的河槽平均水深(m ),对复式河床可取平滩水位时河槽平均水深。

桥墩水流侧向压缩系数值μ表

跨径L 0>45m 时,可按μ=1-0.375

Vs

L 计算。对不等跨的桥孔可采用各孔μ值的平均值。单孔净跨径大于200m 时,取μ≈1.0。

槽滩流量分配按照8:2计算,预选桥位Ⅰ、Ⅱ处河槽最大水深按韩家寺断面、张桥断面深泓点高程计算,经计算,预选桥位Ⅰ处h ρ=10.52m ;预选桥位Ⅱ处h ρ=12.32m 。

⑵河滩部分

黄河下游发生大洪水漫滩时,滩地一般表现为淤积,局部因受滩地地形或大河流势变化的影响,集中行溜的地方出现冲刷。

6

513

5

1???????

?

????

???

??

???

??=H tq tm tj p V h h B Q h μ (规范7.3.1-5)

式中:1Q —桥下河滩部分通过的设计流量(m 3

/s ); tm h —桥下河滩最大水深(m ); tq h —桥下河滩平均水深(m );

tj B —河槽部分桥孔净长(m )

; 1H V —河滩水深1m 时非粘性土不冲刷流速(m/s )

; 经计算,预选桥位Ⅰ处h ρ=6.20m ;预选桥位Ⅱ处h ρ=5.07m 。 ⑶一般冲刷结果

设计洪水流量为11000m 3

/s 时,桥位断面一般冲刷按上述方法计算结果见表6-10,桥位断面主槽冲刷的最大深度,公式一的计算值为:预选桥位Ⅰ处h ρ=9.95m ;预选桥位Ⅱ处h ρ=14.86m ,公式二的计算值为:预选桥位Ⅰ处h ρ=10.52m ;预选桥位Ⅱ处h ρ=12.32m ,从安全角度来考虑,断面的主槽一般冲刷的最大冲刷深度取值:桥位Ⅰ处10.52m ,桥位Ⅱ处h ρ=14.86m 。

滩地冲刷的计算值为:桥位Ⅰ处6.20m ,桥位Ⅱ处5.07m.

桥位断面一般冲刷后的最大深度计算表

局部冲刷是由于墩台阻水,在水流冲击和横轴环流作用下墩台周围河床产生的局部变形冲刷。局部冲刷冲刷坑的大小与流速、墩形、水深、河床组成等多种因素有关,本次采用以下方法计算。

⑴河槽局部冲刷计算:

《公路工程水文勘测设计规范》(JTG C30-2002)65-1式修正公式,预选桥位处一般冲刷后主槽与滩地墩前行进流速:

V >V0则,桥墩局部冲刷按规范7.4.1-8计算

()1

'

0.60'01100'00n b V V h K K B V V V V ξη??-=- ?-??

(规范7.4.1-8) 式中:

ξ

K —墩形系数,参照规范附录B ;

1

ηK —河床颗粒的影响系数

????

??+?=15.045.01118.0d d K η (规范7.4.1-10)

1B —桥墩计算宽度(m)(查规范附录B );

0V —河床泥沙起动流速(m/s);

'0V —墩前泥沙起冲流速(m/s);

72

.0__

14

.0_103320246

.0d

h d d

h

V P P

o ++

???

? ??= (规范7.4.1-9)

0.06

'0

010.462d V V B ??

= ?

??

(规范7.4.1-11)

19

.025.001_

d V V n ?

?

? ??= (规范7.4.1-12)

采用65-1修正式时,相应一般冲刷后墩前行近流速计算公式:

26

1_P h d E V = (规范7.4.4-2)

采用65-2修正式时,相应一般冲刷后墩前行近流速计算公式:

0.34

2/3

0.1

0.1

211.04(1)d c

cm c cg c A B h Q V V Q B h μλ????

??=?

? ? ?-??????

??

(规范7.4.4-1)

式中:

Vc —河槽平均流速(m/s ); h c —河槽平均水深(m )

主槽范围内承台顶面高程埋深2m ,承台高4.5m ,主槽的一般冲刷线高程桥位Ⅰ、Ⅱ分别为15.84m 和11.41m ,即承台底面高程低于一般冲刷线,根据附录按上部实体进行计算,根据桥位附近河段深层取样的结果,深层取样粒径_

d 取0.12mm ,经计算预选桥位Ⅰ处主槽局部冲刷:V 采用7.4.4-2式时,V 0=0.53m/s ,V =2.91m/s ,h s =17.48m ;当:V 采用7.4.4-1式时,V 0=0.53m/s ,V =2.40m/s ,h s =15.69m 。

桥位Ⅱ处主槽局部冲刷:V 采用7.4.4-2式时,当V 0=0.60m/s ,V =3.65m/s ,h s =26.92m ;V 采用7.4.4-1式时,V 0=0.60m/s ,V =4.06m/s 时,h s =28.39m ,详见表6-11。⑵河滩地局部冲刷:

预选桥位Ⅰ处V 0=0.57m/s ,v =0.503m/s;预选桥位Ⅱ处V 0=0.537m/s ,v =0.483m/s 。

因V ≤V 0则,用()0.60

'

11

00b h K K B V V ξη=- 计算 (规范7.4.1-7)

一般冲刷后墩前行近流速计算公式:

1/51H p V V h = (规范

7.4.4-3)

经计算预选桥位Ⅰ、Ⅱ处滩地局部冲刷,h

s =2.61m、h

s

=2.75m。计算结果见

表6-11。

桥位处冲刷计算结果表

表6-11

主槽和滩地最大冲刷深度分别为28.00m、43.25m和和8.81m、7.82m。

由以上分析可见,桥位Ⅱ位于张桥控导处,由于控导工程的约束作用,河道断面属于窄深断面,局部冲刷深度较大,要求桥位Ⅱ承台埋深更大,从冲刷角度分析桥位Ⅰ优于桥位Ⅱ。

3 河道演变

3.1 河道历史演变概况;

3.2 河势变化分析(包括平面变化和横断面变化);

3.3 河势预估分析;

3.5桥位处主槽最大宽度和主溜线最大摆幅的确定;

4防凌分析及预估

4.1冰凌情况;

4.2桥位附近历史严重卡冰情况;

4.3冰凌预估;

4.4防凌存在的主要问题;

4.5对桥孔宽度的要求;

7 工程影响防治措施与工程量估算

7.1 对防洪工程影响的补救措施;

7.2 对黄河防凌影响的防治措施;

7.3 施工对黄河防洪及黄河行洪影响的防治措施;

7.4施工对环境影响的防治措施;

河道演变规律

河道演变规律及其机理研究 摘要:我国河流分布广泛,与人们生活和国民经济建设密切相关。河道演变是河流动力学一个重要的研究方向,其相关研究对于整治河道,航运,水利工程,生态保护等方面有着重要的意义。本文从河道演变基本概念入手,对河道演变的影响因素及各种不同天然河道的演变规律进行了比较全面的描述,并对河道整治提出了相关的建议。 关键词:河道演变;关键因素;演变规律 引言 天然河流总是处在不断发展和变化之中,在河道上修建水利工程、治河工程或其他工程后,受建筑物的干扰,河床变化将更为显著。人类在开发利用河流的过程中,要有成效地兴利除弊,必须采取整治措施。要有效地整治河流,必须充分认识河道演变的基本原理及各类河床特殊的演变规律。 1.河道演变的基本概念 河道演变系指在自然情况下或者在受人工建筑物干扰情况下所发生的变化。这种变化是水流和河床相互作用的结果,河床影响水流结构,水流促使河床变化,两者相互依存,相互制约,经常处于运动和发展的状态之中。水流和床沙的相互作用是以泥沙运动为纽带的。在一种水流的情况下,通过泥沙的淤积使河床升高;在另一种水流的情况下,通过泥沙的冲刷,使河床降低。因此,河道演变的规律是以泥沙运动的规律为基础的。但是,自然河道的演变过程极为复杂,往往不能直接从泥沙运动的基本规律得到充分解释。因此我们必须更进一步对河道演变的基本规律进行探讨,才能解决我们所面临的各种河道演变的预测问题。 河道演变的对象有广义和狭义之分。广义的方面在时间应包括河道生成和发展的历史过程,在空间上应包括河道所流经的河谷的各个部分;而狭义的方面只限于近代的、河道本身的变化。河道演变发生演变的根本原因是输沙的不平衡造成的河床变形长期积累的结果。所谓的输沙平衡是对时间或空间的平均情况而言,即使在这种情况下的的输沙平衡,也只是相对的,绝对的输沙平衡在自然界中是不存在的,所以河床总是处在不断发展变化中。 2.河道演变的影响因素 影响河道演变的因素是极为复杂的,但归结起来,最主要的因素不外乎气象、地质、地理等方面。在研究这些因素最河道演变的影响时应该区别两个问题。一个是河流形成的历史过程,另一个是河流目前的河道演变特性。 就河流形成的历史过程来看,其主要作用的动力因素有如下四种:地壳的构造作用、水流作用、冰川作用和风化作用,其中最主要的因素是水流作用,其他因素不能单独创造河道,它们只能在在河道形成过程中配合水流的侵蚀、搬运和堆积作用,对河道产生一定程度的影响。 就河道目前的演变特性而言,与河道的形成不同,完全取决于上述动力因素在现阶段的情况。由于冰川作用仅限于部分河流的河源地区,地质构造运动和风化作用进行的异常缓慢,因此在研究河流目前的河道演变特性,可以只着眼于现阶段的水流作用,尤其是水流与河床的相互作用。 对于任意具体河段,影响水流与河床相互作用的因素主要由以下四点:

滦河下游河水及沿岸地下水水化学特征及其形成作用

滦河下游河水及沿岸地下水水化学特征及其形成作用 王晓曦王文科王周锋赵佳莉谢海澜王小丹 摘要:了解地表水和沿岸地下水的水化学特征及其形成作用,对地下水水资源保护和可持续开发利用具有重要意义。在系统采集滦河河水及沿岸地下水的基础上,运用描述性统计、相关性分析、阴阳离子三角图、Gibbs图、离子比例系数等方法对水样的离子特征和水化学类型的形成作用进行了分析。研究结果表明: (1) 从出山口到入海口,浅层地下水化学类型由HCO3型过渡到HCO3·SO4(SO4·HCO3) 型,再逐渐转变为Cl·HCO3型,而阳离子则由Ca(Ca·Mg) 向Na·Ca(Na)型转化。(2) 浅层地下水化学的形成受地形地貌以及地质结构的控制,在山间盆地和冲洪积扇,溶滤作用是控制地下水水化学变化的主要作用,向下游随着含水介质颗粒变细,地下水径流速度变缓,溶滤作用减弱,蒸发浓缩作用逐渐增强,从出山口到入海口,河水和地下水的钠吸附比(SAR) 不断增大,说明溶滤作用逐渐被阳离子交替吸附作用代替。(3) 河水的水化学类型主要为HCO3·SO4-Ca·Mg(SO4·HCO3-Ca·Mg) 型。水化学形成以蒸发浓缩作用为主,同时受河床中的碳酸盐矿物和硅铝酸盐矿物溶滤作用的影响,在冲积海积平原可能存在蒸发盐岩的溶解。 关键词: 滦河; 河水; 地下水; 水化学; 形成作用 中图分类号: P641. 3 文献标识码: A 文章编号: 1000-3665(2014) 01-0025-09 Hydrochemical characteristics and formation mechanism of river water and groundwater along the downstream Luanhe River,northeastern China WANG Xiao-xi1,2,3,WANG Wen-ke1,2,3,WANG Zhou-feng1,2,3,ZHAO Jia-li1,2,3,XIE Hai-lan4,WANG Xiao-dan4 Abstract: Understanding of the hydrochemical characteristics and formation mechanism of surface water and groundwater in an unconfined aquifer is important for protection and sustainable utilization of groundwater.In this paper,the exploratory research was done in the Luanhe River watershed using the water samples including river water and groundwater along the LuanheRiver.Methods including mathematical statistics,Gibbs figure,Triangle plot and ionic ratios were employed to analyze the hydrochemical characteristics and formation mechanism.The results show that (1) from the mountain front to the estuary,anion transforms from HCO3 type to HCO3·SO4 (SO4·HC O3 ) type from north to south,then gradually converted to Cl·HCO3 type.Cation transforms from Ca(Ca·Mg) type to Na·Ca(Na) type.(2) The formation of shallow groundwater is constrained by topography and geologic structure.In the district of the intermontane basin and alluvial-proluvial fan,the leaching of halite,carbonate minerals and aluminosilica te is the chief geochemistry action of the shallow groundwater.Along with the runoff pass,the influence of leaching becomes weaker and the effect of evaporation concentration becomes stronger.SAR of river water and shallow groundwater increases from the mountain front to the estuary; and cation exchange and adsorption gradually replaces

历史时期黄河下游河道的演变

历史时期黄河下游河道的演变 历史1601班 160202138 翁静 江河水文是自然环境中十分重要的因素,它与人类活动的关系十分密切。历史时期的中国江河湖沼的地貌形态和水文状况发生了十分巨大的变化,中华民族的“母亲河”黄河在历史时期更是经历了天翻地覆的变化。 黄河是我国的第二大河流,全长5464公里,流经四川、甘肃、宁夏、内蒙古、山西、陕西、河南、山东9个省区,其流域面积达752443平方公里,可被划分为上、中、下三个河段,从河源至内蒙古的托克托为上游,从托克托至河南省的桃花峪为中游,从桃花峪至河口为下游。黄河流经银川平原、河套平原、黄土高原、汾渭平原等地,因而河水携带了大量的泥沙,水色浑浊,使得黄河具有洪水易于泛滥而河床不断抬高的特点。正是因为如此,黄河成为一条以“善淤、善决、善徙”而著称于世的河流。 据统计,历史时期黄河下游河道决口泛滥1500多次,较大的改道有二三十次,其中有6次重大的改道,史称黄河“六大徙”。 先秦文献中记载黄河下游河道有两条,一是“山经大河”,二是“禹贡大河”。这两条河道都是战国初期以前的河道,均由今河南省浚县附近指向东北,沿着太行山前平原行经华北大平原西部,至今天津附近注入渤海。另外一条河道是《汉书·地理志》中记载的黄河下游河道,即“汉志河”。这条河道大约存在于战国中期至西汉末年,是历史时期一条可以确指其年代及具体流经的黄河下流河道。在“汉

志河”存在期间,黄河下流两岸开始大规模修筑堤防,其避免了黄河下游多股分流、频繁改道,有利于下流河床的稳定,由此形成了春秋战国西汉大河。这是历史上有记载的第一次大改道。但仅靠着两岸大堤维系的黄河下游,一遇洪水,就会决堤泛滥。因此在西汉时期,黄河下游决口泛滥就及其频繁。 西汉中期以后,河患日增。黄河在魏郡元城,今河北大名东决口,河水一直泛滥至清河郡以东数郡。当时王莽因为河决东流,可使他在元城的祖坟不受威胁就不主张堵口,听任水灾延续了近六十年,从而造成黄河史上第二次重大的改道。至东汉时期,69年时,王景领导治理黄河决口,通过筑堤堵口,河汴分流、疏汴通漕等方法,疏浚河床,减轻水土流失,减少河床淤积,使黄河出现了一个长期较为安流的局面。此时的黄河,从长寿津自西汉大河故道别出,循古漯水河道,经今范县南,在今阳谷县西与古漯水分流,经今黄河与马颊河之间,至今利津人海。 东汉以后,黄河安流的局面仅维持到了唐代末年。宋初,由于黄河已经流行了800多年,王景治水后形成的河床淤高严重,水流不畅,黄河又进入了频繁决口泛滥的历史时期。北宋景祐元年(1034年),黄河决澶州横垅埽,久不复塞,形成了一条新的河道——横垅河。到了庆历八年(1048年),河决澶州商胡埽,向北冲出一条新道,经河南省内黄县,河北省大名、南宫、青县,至今天津入海,名为“北流”。景祐五年(1060年),黄河在魏县第六埽向东决出一支,向东北经山东堂邑、夏津、平原、在冀、鲁间入海,名为“东流”。至此形成了

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

河流演变

第六章河流演变 第一节河流地质作用及其发育过程 一、河流地质作用 1.侵蚀作用 河道水流在流动过程中,不断冲刷破坏河谷、加深河床的作用,称为河流的侵蚀作用。按侵蚀作用方向,又分垂向侵蚀(下蚀)、侧向侵蚀(旁蚀或侧蚀)和向源侵蚀(溯源侵蚀)三种情况。 2.搬运作用 河流携带大量的物质(泥沙),不停地向下游方向输送的过程,称为河流的搬运作用。河流的搬运能力巨大。据统计,全世界河流每年输入海洋的物质总量约200亿吨。 3.沉积作用 河水在搬运过程中,一部分泥沙从水中沉积下来,此过程称为河流的沉积作用。其堆积物叫河流的冲积物。 二、河流的发育过程 在地貌学领域,河流发育和水系形成的时间尺度一般是以地质年代计。一条完整的河流水系,从初生到趋向成熟,是在漫长的历史年代中缓慢形成的。河流的发育过程,大致可分为幼年期、壮年期、老年期三个阶段。 图6-1可用来说明河流的一般形成过程。其中,图(a)表示在陆面上受近代地壳活动的地形控制而形成的一条河流,水流在阶梯状瀑布中,强烈地磨蚀着基岩河床,此时的河流发育属于幼年期阶段。随着流水侵蚀的均夷作用的进行,湖泊、沼泽消失,峡谷加深,支谷延展,河床坡降逐渐减缓(图(b)),河流发育处于青年时期。往后,泛滥平原逐渐发育,河谷进一步拓宽,干流显现均衡河流特征,此时接近壮年期阶段(图(c))。随着侧蚀的不断进行,泛滥平原带宽扩大,形成冲积性准平原,曲流河型形成,河流地貌发育进入相对成熟期或称老年期(图(d))。再往后,又可能由于地壳运动、气候等因素影响,使河流侵蚀作用而重新“复活”,河谷地貌又现出幼年期的特征,表现出地貌上的“回春”现象。 (a)幼年期(b)青年期 (c)壮年期(d)老年期 图6-1 河流形成一般过程示意图

关于河道演变的探讨性分析

关于河道演变的探讨性分析 摘要:河道的演变是一个极为复杂的运动过程,在现实生活中难以做到精确的推断。但从河流的分类、河床的组成及形态特性,并利用现有的资料进行对比及综合性分析,还是可以预测其变化过程,对特殊河段采取相应的工程措施,能最大限度的降低洪灾损失造福于地方百姓。 关键词:河流演变;形态;分析;建议 一、河流的特性 1、河流分类 河流按其流经的地区,可分为山区河流和平原河流两大类型。较大河流的上段多为山区河流,下游段多为平原河流,中间段往往兼有山区河流和平原河流的特性。 山区河流流经地势高峻,地形复杂的山区,其河谷由水流不断纵向切割和横向拓宽逐步形成。 平原河流在地势平缓、土质松软的平原地区,其形成过程主要表现为水流的堆积作用。河谷形成深厚的冲积层,河口淤积广阔三角洲。 山区河流与平原河流由于所处的自然地理、地质、地貌和气候条件不同,其特性有自己的特点。 2、河床的组成及形态 山区河流的河床多为基岩、乱石或卵石组成,抗冲性能强,不易冲刷。尽管长时间不断下切,从短时间来看,变形却十分缓慢。 山区河流发育以下切为主,其河床的横断面往往成“V”字形或“U”字形,河槽狭窄,中水河床与洪水河床之间无明显分界线。沿程多为开阔段与峡谷段相间,平面形态极为复杂,岸线极不规则,两岸、河心常有巨石突出,急弯卡口。 山区河流的河床纵坡面比较陡峻,形态极不规则,常出现台阶形,在落差集中处,往往形成跌水甚至瀑布。 平原河流的河床由冲积层的冲积物组成,冲击层一般比较深厚。最深处多为卵石层,在上为粗砂层、中砂及细砂层,在枯水位以上的河漫滩表层有粘土和壤土存在。 平原河流的横断面形式随河段的不同类型而异:顺直过渡段多为抛物线形或

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

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。

苏州古城区河道的历史变迁

苏州古城区河道的历史变迁 苏州市北枕长江,西临太湖,东连吴淞江,南达杭嘉湖。运河绕城而行,水运发达,物产丰富。自公元前514年伍子胥“相土尝水,象天法地”,“筑斯城,凿斯水”,营建阖闾大城开始,苏州城市河道就开始了自己的历史。 盘门外城河 经过一代代人千百年锲而不舍的努力,至唐宋时,苏州古城内河道体系就已相当完备。这从唐代诗人咏唱苏州的诗篇中能得到有力的佐证。白居易有诗云:“绿浪东西南北水,红栏三百九十桥。”杜荀鹤《送人游吴》诗云:“君到姑苏见,人家尽枕河。古宫闲地少,水港小桥多。”反映了唐朝时期苏州河道“河如缎带,桥似繁星”的盛况。据宋《平江图》测算,当时城内河道长达82公里,除内城河一环外,有主干河道横河14条,直河6条,尤以城北河道最为密集,整个城区河街并行,几乎是一街一河,即前门是街,后门是河,呈著名的“双棋盘格局”。明吴中水利全书载“城内河流三横四直之下,如经如纬者数以百计。皆自西趋东,自南趋北,历唐、宋、元不湮”。纵横交错、如网似织的城市河道使我们生活的城市充满灵气,小桥流水的风貌更倾倒了无数中外游客。这是我市的一个重要特点和独特风貌,是一个具有高度城市建筑科学和文化艺术相互交融并有着两千余年悠久历史的遗产。苏州古城构筑了功能上科学合理、使用上方便适用、形态风貌上秀丽柔雅、空间环境上亲切宜人的水城格局,实现了适用、方便与美观的统一和“人、城市、水(自然)之间和谐融合”。 苏州市河道管理处在2003年2月份启动了古城区“一河一档”调查工作,测量统计得出古城市河道约长35公里(不包括护城河),“三横三纵”主河道约长18公里,平江、南园、阊门支流约长17公里。历史上各个时期河道数据见下表。 历史各个时期河道情况表

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

中国古代河湖水道变迁

中国古代河湖水道变迁 第一节黄河河道变迁及其主要原因 一历史上黄河的重大改道 历史上黄河决口泛滥约1500次,较大的改道二、三十次,其中有六次重大改道。战国前黄河基本呈漫流状态,自战国开始在下游筑堤形成河道。 1 第一次重大改道:战国中期黄河下游大规模筑堤固定下来的河道是《汉书?地理志》河(简称“汉志河”),结束了多股分流局面,可称第一次改道。由于春秋战国至西汉末黄河一直保持一定河形,史称为“大河故渎”,或“王莽河”、“王莽故渎”。汉志河走向:古宿胥口(今河南浚县)-今濮阳西南—今馆陶县东北-临清南-德州东南-东光东-孟村北-黄骅西南入海。 2 第二次重大改道:公元11年(王莽建国三年)黄河在今河北大名东决口,造成第二次重大改道。公元69年王景治河,固定了河道。王景河走向:今濮阳西南-范县北-莘县东-聊城南-禹城西-滨州北-利津东南入海。 3 第三次重大改道:1048年(北宋庆历8年)河决澶州商胡埽(今濮阳东),为第三次重大改道。河分北、东两条河道。 北流走向:今濮阳东-清丰东-馆陶东-临清西-故城东-武强东-青县东-静海西-天津西入海。 东流走向:①京东故道:基本与隋唐同。 ②横陇故道:自今清丰县东与京东故道分出-南乐东

-高唐西-陵县东-乐陵南-沾化北入海。 ③二股河:今南乐西-莘县西-入西汉大河故道-平原西-陵县北-乐陵南-庆云北-无棣入海。 4 第四次重大改道:1128年(南宋建炎二年)人为决河于今滑县李固渡,大河由泗入淮,这是第四次重大改道。 干流走向:①1128年决口河道(北流):滑县-濮阳南-鄄城西-巨野东-嘉祥东-入泗水-由泗入淮。(4/10) ②1168年(金大定八年)黄河再次决口于李固渡,形成南流:长垣东北-东明南-定陶西-曹县南-砀山北-萧县北-经徐州,于邳县由泗入淮。(6/10) ③1180年(金大定二十年)河决卫州,东南经延津北-封丘南-兰考北-睢县南-商丘南-砀山北-经徐州由泗入淮。 5 第五次重大改道:1232年人为决河于归德凤池口(今商丘西北),构成黄河第五次重大改道。这次改道形成多条河道,主要如下:1夺濉入淮。2夺涡入淮。3夺汴入淮。4夺颍入淮。此前黄河南徙不超过唐宋汴河一线,至此夺颍、夺涡入淮,黄河下游河道已经到达了这个扇形平原的西南极限。 1351年贾鲁治河,挽河东南走由泗入淮的故道,这就是“贾鲁河”。贾鲁河走向:今兰考县东-曹县南-商丘北-砀山西-萧县北-经徐州入泗,由泗入淮。 明初黄河基本以贾鲁河为干流,明中叶以后多股并存,其中主要有①夺颍入淮(大黄河)。②贾鲁河(小黄河)。③夺涡入淮。④夺濉入淮。

城市表层土壤重金属污染分析

城市表层土壤重金属污染分析 摘要:城市表层土壤重金属污染分析是研究人类活动对城市环境质量影响的重要环节。本文对某城区表层土壤八种主要重金属污染进行分析。基于统计方法运用surfer绘图软件和spss分析软件分别对数据进行处理,得到八种重金属元素在该地区的空间分布情况,运用地质累积指数法,结合空间分布图,分析出工业区和交通区的重金属为强度污染,生活区和公园绿地区为中度污染,山区无污染;基于比较分析法确定重金属污染的主要原因是工业生产、汽车尾气排放、汽车轮胎磨损及人类生产生活所产生的大量各种重金属直接扩散到周围环境中;运用因子分析法,建立数学模型,利用变量之间存在的相关性,用少数几个因子来描述重金属污染物许多指标或因素之间的联系,实现以较少几个因子来反映传播特征规律,确定重金属的污染源;最后对所建模型的优缺点进行客观评价,并运用指数平滑法优化城市地质环境演变模式的研究方案。 关键词:重金属污染地质累积指数污染源因子分析法指数平滑法

一、问题重述 1.1基本信息 随着城市经济的快速发展和城市人口的不断增加,人类活动对城市环境质量的影响日显突出。对城市土壤地质环境异常的查证,以及如何应用查证获得的海量数据资料开展城市环境质量评价,研究人类活动影响下城市地质环境的演变模式,日益成为人们关注的焦点。 按照功能划分,城区一般可分为生活区、工业区、山区、主干道路区及公园绿地区等,分别记为1类区、2类区、……、5类区,不同的区域环境受人类活动影响的程度不同。 现对某城市城区土壤地质环境进行调查。为此,将所考察的城区划分为间距1公里左右的网格子区域,按照每平方公里1个采样点对表层土(0~10 厘米深度)进行取样、编号,并用GPS记录采样点的位置(附件1)。应用专门仪器测试分析,获得了每个样本所含的多种化学元素的浓度数据(附件2)。另一方面,按照2公里的间距在那些远离人群及工业活动的自然区取样,将其作为该城区表层土壤中元素的背景值(附件3)。 1.2需要解决的问题 (1) 给出8种主要重金属元素在该城区的空间分布,并分析该城区内不同区域重金属的污染程度。 (2) 通过数据分析,说明重金属污染的主要原因。 (3) 分析重金属污染物的传播特征,由此建立模型,确定污染源的位置。 (4) 分析所建立模型的优缺点,为更好地研究城市地质环境的演变模式,还应收集什么信息?有了这些信息,如何建立模型解决问题? 二、模型假设 1.假设各采样点严格属于某一类区; 2.假设附件中所给的数据真实可靠且具有一般性; 3.假设背景值采样点没有受到任何人为因素的影响,完全属于自然区; 4.假设在采样前该城区没有发生重金属泄漏事故; 5.不考虑除人类活动以外的因素对该城市重金属污染的影响。 三、符号说明 符号说明 C s 样品元素S的浓度 B s 样品S对应的背景值 K 系数 N 样本个数 P 每个样本含有的变量个数 l ij 原变量在各主成分上的载荷 X 1-X 8 As等8种元素

第四章历史时期江河湖泊演变

第四章历史时期江河湖泊演变 一、黄河及其主要湖泊的演变 (一)黄河基本概况 1、黄河流经的地域范围 黄河发源于青海省巴颜喀拉山,流经青海、四川、甘肃、宁夏、山西、陕西、河南、山东9个区,在山东垦利县流入渤海,全长5464公里。 2、黄河各河段水文简况 (1)黄河上游:河源-内蒙古托克托县(河口镇)河段,分河源段、峡谷段和冲积平原段。 河源段——黄河源头至青海省贵德县境。流经3000-4000米的高原上,河流曲折迂回,河水较清,水流稳定。 峡谷段——贵德县龙羊峡至宁夏自治区境青铜峡。黄河流经20多个峡谷,有洮河、湟水等支流汇入,水量增加。 冲积平原段——青铜峡口至河口镇。流经银川平原、河套平原等荒漠和荒漠草原区,无支流流入,河床平缓,水流缓慢。 (2)黄河中游:河口镇-河南孟津河段 黄河流经晋陕峡谷后进入汾渭平原,接纳了汾河、洛河、泾河、渭河等支流,水量增加,河水带有大量泥沙,河道在汾渭平原上因泥沙淤积有左右摆动。黄河中游是黄河泥沙的主要源地,年输沙量占全河89%。 (3)黄河下游:河南孟津以下河段 黄河流经华北平原上,水流缓慢,泥沙淤积,河床平均高出两岸4-5米,成为“地上河”。孟津至郑州桃花峪有伊洛河、沁河、大汶河等支流汇入。 (二)黄河下游河道的变迁 从先秦时期到20世纪中叶约3000年里,黄河下游决口1500多次,重要改道二三十次,比较大的六次。 历史时期黄河的变迁可分为八个时期: 1、战国初期以前的河道(公元前4世纪以前)(北流) 战国初期以前,黄河至今浚县西南古宿胥口北流,经大伾(pī)山西麓,北经曲周东,至今巨鹿县走漳水水道,然后北过大陆泽,在今天津市东南入海为“禹贡大河”;禹贡大河流至今河北深县后分道北流,先后合滹沱河、滱水后,东流至今天津市东北入海,历史上称为“山经大河”。 2、战国中期至西汉末河道(公元前4世纪-公元初年)(北流) 战国时期修筑堤防,黄河下游水道固定下来,这是黄河历史上的第一次改道。 这段时期黄河宿胥口以上的河道无变化,此后黄河自宿胥口东北流至长寿津(今河北滑县东北)后从汉章武县(今黄骅市)东入海,史称“大河故渎”。 3、东汉至北宋前期河道(11-1047)(东流) 王莽始建国3年(11)黄河发生第二次改道。 东汉明帝时王景治河,修渠筑堤,形成一条荥阳东至千乘(今山东高青县东北)海口千多里的东汉大河。 4、宋庆历以后河道(1048-1127)(东流) 北宋庆历8年(1048)黄河发生第三次大改道,黄河在檀州商胡埽(sào)(今濮阳市东昌湖集)决口,合今南运河、今海河至今天津入海,为黄河的北流。 嘉祐5年(1060)黄河在大名府魏县第六埽决口,分出一支流,东北流经一段西汉大河故道,再沿今马颊河在冀、鲁之间入海,称二股河,为黄河的东流。 5、金代黄河河道(1128-13世纪中叶)(南流) 南宋建炎2年(1128)年冬,人为决河李固渡(今滑县西南沙店集南三里许),新道东流经李固渡,滑县南,濮阳、东明之间,再经鄄(juàn)城、巨野、嘉祥、金乡一带汇入泗水,由泗入淮。

河床演变基本原理

河床演变基本原理 王浩霖 201101021530 摘要:河床演变是指自然情况下及修建整治建筑物后河床发生的冲淤变化过程。广义上是指河流形成和发展的整个历史过程;狭义方面则仅限于近代冲积河床的演变发展。天然河流总是处在不断发展变化过程之中。而且天然河流的河床形态复杂,演变规律差异很大。人类在开发利用河流的过程中,要有效地整治河流,必须充分认识河床演变的基本原理及各类河床特殊的演变规律。本文着重讨论平原冲积河流的问题,但所阐明的基本原理对具有一定冲积层的山区河流也是适用的。 关键字:河床演变基本原理平原冲积河流河型 一、平原冲积河流的一般特性 1.河床形态 与山区河流不同,平原河流的河床形态是在特定条件下水流与河床相互作用的结果,因而具有较强的规律性。平原河流在平面上具有顺直、弯曲、分汊、散乱等四种外形。其横断面可概括为抛物线形、不对称三角形、马鞍形和多汊形等四类。河漫滩和成型堆积体是河床形态中涉及的两个基本概念。 河漫滩是位于中水河槽两侧,在洪水时能被淹没的高滩。河漫滩既有由侵蚀作用造成的,如石质河漫滩,多见于山区河流,滩面较窄,且向中水河槽一侧倾斜;更多的是由堆积作用造成的,如冲积河漫滩,多见于平原河流,滩面较宽,左右河漫滩分别向两侧倾斜,这是洪水漫滩落淤的结果。 成型堆积体是冲积河流的河底分布着各种形式的大尺度沙丘(尺度远大于沙坡)的统称。成型堆积体的尺度,包括宽度、深度和长度,和河流的尺度(河宽和水深),是同数量级的。成型堆积体经常处于发展变化之中,是平原河流河床演变中最活跃的因素。 2.河道水流的一般特性 2.1河道水流的基本性质 (1)河道水流的二相流特性。天然河道的明渠流是挟带着泥沙的水流运动,本质上属于二相流。 (2)河道水流的三维性。河道水流的过水断面一般是不规则的,因此河道水流为三维流动。过水断面的宽深比愈小,三维性愈强烈。 (3)河道水流的不恒定性。一方面,来水来沙情况随时空的变化;另一方面,由于河床经常处于演变之中,因此河道水流的边界也随时空变化。 (4)河道水流的非均匀性。涉及运动的各物理量沿流程不变的水流为均匀流。达到均匀流的条件是水流为恒定流、水流边界是与流向平行的棱柱体。河道的来水来沙和边界是不满足这些条件的,因此河道水流一般为非均匀流。 2.2河道水流的水流结构 (1)河道水流的流型。在水力学中将流体运动区别为紊流和层流两大类型,在紊流中又分为光滑区、粗糙区(或阻力平方区),以及介于层流和紊流、光滑区和粗糙区之间的两个过渡区。河道水流的雷诺数一般都比较大,其流型一般居于阻力平方区。 (2)河道水流的主流与副流。主流是水流沿着河槽总方向的流动,由河床纵比降的总趋势决定;副流是在水流内部产生的一种大规模的水流旋转运动,由纵比降以外的其他因素所促成。河流中的横向输沙的方向主要是靠有关的环流造成的。因此,一个河段的冲淤动态,

相关文档
最新文档