治河及工程泥沙第6講

1、1張亞榮張亞榮 高級(jí)講師高級(jí)講師北京廣播電視大學(xué)共建教學(xué)部北京廣播電視大學(xué)共建教學(xué)部E-Mail:Tel: 65774333治河及工程泥沙治河及工程泥沙2四、四、 沖積性平原河流的河床演變沖積性平原河流的河床演變 、微彎順直型河段、微彎順直型河段 中水河床比較順直或稍有彎曲，河床兩岸常常中水河床比較順直或稍有彎曲，河床兩岸常常依附有犬牙交錯(cuò)狀的邊灘，邊灘與邊灘之間，以淺依附有犬牙交錯(cuò)狀的邊灘，邊灘與邊灘之間，以淺灘連成整體；深泓線從一個(gè)深槽經(jīng)過淺灘再過渡到灘連成整體；深泓線從一個(gè)深槽經(jīng)過淺灘再過渡到另一個(gè)深槽，主流線左彎右曲；淺灘與深槽相間，另一個(gè)深槽，主

2、流線左彎右曲；淺灘與深槽相間，河床呈波浪形起伏，灘槽水深相差不大。河床呈波浪形起伏，灘槽水深相差不大。第第4章章 河床演變河床演變3 微彎順直型河道的平面圖形微彎順直型河道的平面圖形 l一邊灘；一邊灘；2一深槽；一深槽；3一淺灘；一淺灘；4一深泓線一深泓線4 ()兩岸犬牙交錯(cuò)的邊灘和深槽會(huì)同步順流下移兩岸犬牙交錯(cuò)的邊灘和深槽會(huì)同步順流下移 邊灘是由于河中泥沙堆積而成的，在水流的作邊灘是由于河中泥沙堆積而成的，在水流的作用下，迎水面不斷沖刷坍退，背水面不斷淤積延伸，用下，迎水面不斷沖刷坍退，背水面不斷淤積延伸，整個(gè)邊灘不斷向下游移動(dòng)。隨著邊灘的下移，深槽整個(gè)邊灘不斷向下游移動(dòng)。隨著邊灘的下移，深

3、槽一邊灘一深槽也不斷地順流下移變換位置。因此，一邊灘一深槽也不斷地順流下移變換位置。因此，河床發(fā)生變形。河床發(fā)生變形。()深槽與淺灘沖淤交替深槽與淺灘沖淤交替 淺灘淺灘枯水期枯水期水面坡降大，產(chǎn)生沖刷，沖刷的泥水面坡降大，產(chǎn)生沖刷，沖刷的泥沙在下一個(gè)深槽中淤積，深槽沙在下一個(gè)深槽中淤積，深槽洪水期洪水期水面坡降大，產(chǎn)水面坡降大，產(chǎn)生沖刷，泥沙從深槽又被搬運(yùn)到下個(gè)淺灘上淤積，形生沖刷，泥沙從深槽又被搬運(yùn)到下個(gè)淺灘上淤積，形成深槽與淺灘沖淤交替變化，引起河床變形。成深槽與淺灘沖淤交替變化，引起河床變形。 微彎順直型河段的河床演變特點(diǎn)是：微彎順直型河段的河床演變特點(diǎn)是：5 ()河床周期性展寬與縮窄河

4、床周期性展寬與縮窄 由于邊灘的存在和發(fā)展，使水流彎曲，產(chǎn)生由于邊灘的存在和發(fā)展，使水流彎曲，產(chǎn)生環(huán)流，深槽河岸將發(fā)生沖刷，環(huán)流，深槽河岸將發(fā)生沖刷，河床展寬河床展寬。邊灘發(fā)展邊灘發(fā)展較深槽河岸沖刷快，當(dāng)邊灘發(fā)展過寬時(shí)，水深變淺，較深槽河岸沖刷快，當(dāng)邊灘發(fā)展過寬時(shí)，水深變淺，阻力加大，洪水期就容易發(fā)生阻力加大，洪水期就容易發(fā)生切灘切灘現(xiàn)象。被切割的現(xiàn)象。被切割的邊灘在河床中形成江心灘，則河床被江心灘分成汊邊灘在河床中形成江心灘，則河床被江心灘分成汊道。道。6、彎曲型河段、彎曲型河段 彎曲型河段的一般形態(tài)彎曲型河段的一般形態(tài) 長(zhǎng)江下荊江蜿蜒型河段長(zhǎng)江下荊江蜿蜒型河段 7彎曲型河道平面圖彎曲型河道平

5、面圖 8（）水流動(dòng)力軸線（主流線）（）水流動(dòng)力軸線（主流線） 定義：定義：把縱向水流沿程各斷面最大垂線平均流把縱向水流沿程各斷面最大垂線平均流速處的連線稱為水流動(dòng)力軸線。速處的連線稱為水流動(dòng)力軸線。 特點(diǎn)：特點(diǎn)：a、有明顯的頂沖點(diǎn)，頂沖點(diǎn)低水上提，高水下、有明顯的頂沖點(diǎn)，頂沖點(diǎn)低水上提，高水下挫挫 b、 低水傍岸，高水居中（低水走彎，高水走灘）低水傍岸，高水居中（低水走彎，高水走灘） 9（2） 河床演變特征河床演變特征a、橫斷面凹岸的崩退和凸岸的淤長(zhǎng)、橫斷面凹岸的崩退和凸岸的淤長(zhǎng)在橫向環(huán)流作用下，凹岸不斷受到?jīng)_刷后退形在橫向環(huán)流作用下，凹岸不斷受到?jīng)_刷后退形成陡岸深槽，相應(yīng)凸岸不斷被淤積前進(jìn)形

6、成平緩邊成陡岸深槽，相應(yīng)凸岸不斷被淤積前進(jìn)形成平緩邊灘。整個(gè)斷面?zhèn)认蛞苿?dòng)，但凸岸淤積量與凹岸崩退灘。整個(gè)斷面?zhèn)认蛞苿?dòng)，但凸岸淤積量與凹岸崩退量長(zhǎng)期基本持平。量長(zhǎng)期基本持平。 10 下荊江來(lái)家鋪彎頂斷面沖淤變化下荊江來(lái)家鋪彎頂斷面沖淤變化(a)沖淤面積積累曲線；沖淤面積積累曲線；(b)彎頂橫斷面積彎頂橫斷面積1凹岸崩退積累曲線；凹岸崩退積累曲線；2凸岸淤長(zhǎng)積累曲線；凸岸淤長(zhǎng)積累曲線；3積累差曲線積累差曲線11b、平面彎曲發(fā)展，河線婉蜒蠕動(dòng)、平面彎曲發(fā)展，河線婉蜒蠕動(dòng)一方面凹岸崩退和凸岸淤長(zhǎng)使得彎道曲率不斷一方面凹岸崩退和凸岸淤長(zhǎng)使得彎道曲率不斷增大，河彎不斷發(fā)展；另一方面由于螺旋流作用，增大，河

7、彎不斷發(fā)展；另一方面由于螺旋流作用，使得彎頂不斷向下游蠕動(dòng)。河彎發(fā)生平面扭曲，從使得彎頂不斷向下游蠕動(dòng)。河彎發(fā)生平面扭曲，從面整個(gè)河線向下游呈緩慢婉蜒蠕動(dòng)。面整個(gè)河線向下游呈緩慢婉蜒蠕動(dòng)。 c、彎道與過渡段不斷交替沖淤、彎道與過渡段不斷交替沖淤?gòu)澋溃汉樗疀_，枯水淤?gòu)澋溃汉樗疀_，枯水淤過渡段：洪水淤，枯水沖過渡段：洪水淤，枯水沖12d、裁彎取直，彎道消長(zhǎng)、裁彎取直，彎道消長(zhǎng)當(dāng)河彎發(fā)展成急劇變化的河環(huán)，即形成同向彎當(dāng)河彎發(fā)展成急劇變化的河環(huán)，即形成同向彎相距很近的狹頸時(shí)，如遇大水漫灘，便有可能將狹相距很近的狹頸時(shí)，如遇大水漫灘，便有可能將狹頸沖開，發(fā)生突變性的自然裁彎現(xiàn)象。而后老河逐頸沖開，發(fā)生突

8、變性的自然裁彎現(xiàn)象。而后老河逐漸淤?gòu)U，形成牛扼湖；裁直的新河則逐漸發(fā)展壯大漸淤?gòu)U，形成牛扼湖；裁直的新河則逐漸發(fā)展壯大成為主河道。同時(shí)新河又重新向彎曲方向演進(jìn)，進(jìn)成為主河道。同時(shí)新河又重新向彎曲方向演進(jìn)，進(jìn)入河彎演變的下一循環(huán)周期。入河彎演變的下一循環(huán)周期。 13 自然裁彎自然裁彎（a）長(zhǎng)江碾子彎）長(zhǎng)江碾子彎 (b)漢江新溝彎漢江新溝彎 14、分汊型河段、分汊型河段 演變規(guī)律演變規(guī)律：（1）洲灘的移動(dòng)與分合）洲灘的移動(dòng)與分合 不同年代（時(shí)期）汊道演變不同年代（時(shí)期）汊道演變(a)龍坪汊道；龍坪汊道；(b)八卦洲汊道八卦洲汊道 15 （2）汊汊道的興衰與交替道的興衰與交替 長(zhǎng)江某江心洲汊道長(zhǎng)江某

9、江心洲汊道16、游蕩型河段、游蕩型河段 （）游蕩型河道的形態(tài)及水沙特性游蕩型河道的形態(tài)及水沙特性 一般河身比較順直，曲折系數(shù)一般河身比較順直，曲折系數(shù)TS略大于略大于1。從長(zhǎng)。從長(zhǎng)距離來(lái)看河道往往呈藕節(jié)狀，其中窄段水流歸順，距離來(lái)看河道往往呈藕節(jié)狀，其中窄段水流歸順，有控制河勢(shì)的作用；寬段則河床寬淺，洲灘密布，有控制河勢(shì)的作用；寬段則河床寬淺，洲灘密布，汊道交織，水流散亂，主流遷移不定。汊道交織，水流散亂，主流遷移不定。 河道的平面形態(tài)通常可以用河道的平面形態(tài)通?？梢杂谩皩?、淺、散、亂寬、淺、散、亂”四字概括四字概括 。17 游蕩型河段平面形態(tài)及演變過程（花園口）游蕩型河段平面形態(tài)及演變過程（

10、花園口） 18橫斷面非常寬淺，而且水流中泥沙較多。橫斷面非常寬淺，而且水流中泥沙較多。 距離（距離（km）黃河下游平原橫斷面黃河下游平原橫斷面19（2）演變規(guī)律）演變規(guī)律 a、縱剖面變化特征、縱剖面變化特征游蕩型河段在年內(nèi)具有灘槽沖淤交替的往游蕩型河段在年內(nèi)具有灘槽沖淤交替的往復(fù)變形規(guī)律。汛期由于洪水流速較高，水流集中復(fù)變形規(guī)律。汛期由于洪水流速較高，水流集中的主槽往往被沖刷，而大水漫灘后，灘地因水緩的主槽往往被沖刷，而大水漫灘后，灘地因水緩滯沙多為淤積。非汛期水流歸槽走彎，則出現(xiàn)淤滯沙多為淤積。非汛期水流歸槽走彎，則出現(xiàn)淤積主槽、沖刷灘唇的現(xiàn)象。從多年平均看，積主槽、沖刷灘唇的現(xiàn)象。從多年平

11、均看，河床河床是逐年不斷淤高，呈單向抬升的變形趨勢(shì)。是逐年不斷淤高，呈單向抬升的變形趨勢(shì)。b、平面變化規(guī)律。、平面變化規(guī)律。“寬、淺、散、亂寬、淺、散、亂”的河道的河道特性，決定了游蕩型河段河床變形具有強(qiáng)度大、特性，決定了游蕩型河段河床變形具有強(qiáng)度大、速度快的特點(diǎn)。其主要表現(xiàn)為速度快的特點(diǎn)。其主要表現(xiàn)為主流擺動(dòng)不定、河主流擺動(dòng)不定、河勢(shì)變化劇烈，具有勢(shì)變化劇烈，具有“一彎變，彎彎皆變一彎變，彎彎皆變”的特點(diǎn)的特點(diǎn)20游蕩型河段的河勢(shì)變化游蕩型河段的河勢(shì)變化(a)永定河；永定河；(b)黃河下游；黃河下游；(c)漢江白家灣河段漢江白家灣河段 21c、寬窄相間藕節(jié)狀河形、寬窄相間藕節(jié)狀河形游蕩性河道

12、寬窄相間的河型，使窄段水流有調(diào)游蕩性河道寬窄相間的河型，使窄段水流有調(diào)理、控制下游寬河段河勢(shì)的作用。水流進(jìn)入寬段后，理、控制下游寬河段河勢(shì)的作用。水流進(jìn)入寬段后，挾帶大量泥沙的水流自主槽漫上灘地，在廣闊的河挾帶大量泥沙的水流自主槽漫上灘地，在廣闊的河漫灘上泥沙落淤，改造洲灘。自寬段再進(jìn)入窄段時(shí)，漫灘上泥沙落淤，改造洲灘。自寬段再進(jìn)入窄段時(shí)，放清的水又重新歸槽。汛期這種灘、槽泥沙的橫向放清的水又重新歸槽。汛期這種灘、槽泥沙的橫向交換現(xiàn)象不斷將主槽泥沙搬上攤地，延伸較長(zhǎng)距離。交換現(xiàn)象不斷將主槽泥沙搬上攤地，延伸較長(zhǎng)距離。而非汛期主槽則淤積，這樣就能使灘槽高差長(zhǎng)期保而非汛期主槽則淤積，這樣就能使灘槽

13、高差長(zhǎng)期保持動(dòng)態(tài)穩(wěn)定。由于河漫灘為行洪落沙提供了廣闊的持動(dòng)態(tài)穩(wěn)定。由于河漫灘為行洪落沙提供了廣闊的空間，因此它成為游蕩型河道不可缺少的依托。空間，因此它成為游蕩型河道不可缺少的依托。 22第第5章章 河道整治河道整治 1、概念、概念 河相指河床在某特定條件下的河流形態(tài)。能夠河相指河床在某特定條件下的河流形態(tài)。能夠自由發(fā)展的沖積河流的河床，在水流長(zhǎng)期作用下，自由發(fā)展的沖積河流的河床，在水流長(zhǎng)期作用下，其河道的形態(tài)及幾何尺寸可能形成與所在河段具體其河道的形態(tài)及幾何尺寸可能形成與所在河段具體水沙條件相適應(yīng)的某種均衡狀態(tài)，或者說它們之間水沙條件相適應(yīng)的某種均衡狀態(tài)，或者說它們之間存在著某種函數(shù)關(guān)系。存

14、在著某種函數(shù)關(guān)系。通常把處于通常把處于準(zhǔn)平衡狀態(tài)準(zhǔn)平衡狀態(tài)河流的河床形態(tài)與來(lái)水河流的河床形態(tài)與來(lái)水來(lái)沙及河床邊界條件間最適宜來(lái)沙及河床邊界條件間最適宜(穩(wěn)定穩(wěn)定)的關(guān)系稱為河的關(guān)系稱為河相關(guān)系。把滿足相關(guān)系。把滿足輸沙平衡輸沙平衡所應(yīng)具有的適宜所應(yīng)具有的適宜(穩(wěn)定穩(wěn)定)的的河床形態(tài)特征與水沙特征間的函數(shù)關(guān)系式稱為河相河床形態(tài)特征與水沙特征間的函數(shù)關(guān)系式稱為河相關(guān)系式。關(guān)系式。 一、河相關(guān)系一、河相關(guān)系233、造床流量、造床流量 河相關(guān)系對(duì)應(yīng)的某一特征流量，通常稱為河相關(guān)系對(duì)應(yīng)的某一特征流量，通常稱為造床流造床流量量。是塑造河床形態(tài)的特征流量。其造床作用相當(dāng)。是塑造河床形態(tài)的特征流量。其造床作用

15、相當(dāng)于于多年流量過程多年流量過程的綜合造床作用，或者說是反映造的綜合造床作用，或者說是反映造床作用最持久、影響最強(qiáng)的某一級(jí)特征流量。床作用最持久、影響最強(qiáng)的某一級(jí)特征流量。2、表示、表示 河相關(guān)系一般可用河相關(guān)系一般可用橫斷面、縱剖面和平面橫斷面、縱剖面和平面三種形三種形式的河相關(guān)系來(lái)表征。式的河相關(guān)系來(lái)表征。24、確定造床流量的方法、確定造床流量的方法（1）平灘水位法）平灘水位法 平灘水位時(shí)，流量較大且水流限制在河糟內(nèi)運(yùn)平灘水位時(shí)，流量較大且水流限制在河糟內(nèi)運(yùn)動(dòng)，出現(xiàn)機(jī)遇也相對(duì)比漫灘洪水多，因而這種水流動(dòng)，出現(xiàn)機(jī)遇也相對(duì)比漫灘洪水多，因而這種水流對(duì)河道的造床作用最大。對(duì)河道的造床作用最大。

16、平灘水位平灘水位 25（2）馬卡維也夫法）馬卡維也夫法造床流量計(jì)算造床流量計(jì)算 QmJP26二、河道整治的一般原則二、河道整治的一般原則 、一般原則、一般原則一般河道整治必須遵循的基本原則可以歸納為一般河道整治必須遵循的基本原則可以歸納為24個(gè)字：個(gè)字：全面規(guī)劃，綜合治理，因勢(shì)利導(dǎo)，重點(diǎn)整治，全面規(guī)劃，綜合治理，因勢(shì)利導(dǎo)，重點(diǎn)整治，因地制宜，開發(fā)新材。因地制宜，開發(fā)新材。 、治導(dǎo)線（整治線）、治導(dǎo)線（整治線）它是河道經(jīng)過整治后，在它是河道經(jīng)過整治后，在設(shè)計(jì)流量設(shè)計(jì)流量下的平面輪廓下的平面輪廓線，也是整治工程臨河面的邊界線。線，也是整治工程臨河面的邊界線。 27三、三、 平原河道的整治方法平原河

17、道的整治方法、蜿蜒型河段的整治、蜿蜒型河段的整治 （穩(wěn)定現(xiàn)狀、改變不利的現(xiàn)狀）（穩(wěn)定現(xiàn)狀、改變不利的現(xiàn)狀）護(hù)岸整治護(hù)岸整治平順護(hù)岸、丁壩護(hù)平順護(hù)岸、丁壩護(hù)岸、守點(diǎn)顧線護(hù)岸。岸、守點(diǎn)顧線護(hù)岸。 凹岸防護(hù)工程凹岸防護(hù)工程 28裁彎整治裁彎整治 河道裁彎河道裁彎 29、游蕩型河段的整治、游蕩型河段的整治 整治工程措施：一般游蕩型河段多采用控彎導(dǎo)流、整治工程措施：一般游蕩型河段多采用控彎導(dǎo)流、灘槽并治的方法。采取的工程措施主要是堤防、險(xiǎn)灘槽并治的方法。采取的工程措施主要是堤防、險(xiǎn)工、控導(dǎo)工程和護(hù)灘工程，工、控導(dǎo)工程和護(hù)灘工程， （）堤防、險(xiǎn)工（）堤防、險(xiǎn)工（）控導(dǎo)工程（）控導(dǎo)工程（）（） 護(hù)灘工程。護(hù)

18、灘工程。 險(xiǎn)工和控導(dǎo)工程險(xiǎn)工和控導(dǎo)工程30、分汊河段的整治、分汊河段的整治 （）穩(wěn)定、改善主支汊的分流比（）穩(wěn)定、改善主支汊的分流比 分汊河段整治分汊河段整治31（）塞支強(qiáng)干（）塞支強(qiáng)干 鎖壩堵汊鎖壩堵汊挑水壩堵汊挑水壩堵汊（）分汊河段的改善（）分汊河段的改善32、淺灘整治、淺灘整治 （）修建整治建筑物（）修建整治建筑物(如丁壩如丁壩 ） （）疏浚措施（）疏浚措施 淺灘河段整治淺灘河段整治 33、卡口整治、卡口整治 （）展寬（）展寬（）改道（）改道 34一、水庫(kù)泥沙淤積的危害一、水庫(kù)泥沙淤積的危害第第7章章水庫(kù)泥沙淤積及整治水庫(kù)泥沙淤積及整治（1）興利庫(kù)容和防洪庫(kù)容減少，效益降低；）興利庫(kù)容和防洪庫(kù)容減少，效益降低；（2）水庫(kù)淤積發(fā)展，可導(dǎo)致回水上延，造成上游地區(qū)）水庫(kù)淤積發(fā)