河流演变学.pptVIP

6.2 弯道水流引起的河床变形 平原河流的河床演变 河流从山区进入平原之后，横向约束不复存在，水流开始向平面扩散，坡降小流速低，泥沙大量停积。 平原河流一般都处于堆积抬高状态，在河谷形成深厚冲积层，在河口形成广阔的三角洲。 平原河流的主要特征： （1）平原地区坡度小，土壤疏松，降雨汇流时间长。 （2）平原河流集水面积大，流域降雨分布不均，洪水猛涨 猛落，洪水持续时间长。 （3）平原河流的流态相对平稳，没有明显的跌水、急漩等险恶流态。 （4）平原河流中悬移质以沙、粉沙、粘土为主。悬沙中床沙质与床面泥沙不断交换且多呈饱和状态。较细颗粒的冲泻质所占比重大；推移质多为中、细沙，以沙波形式运动。河流输沙以悬移质为主。 （5）演变表现为往复性冲淤以及平面上的摆动。 弯曲河道的河床演变： 1、弯道的水流特征： 曲线运动，由于离心力的作用水面产生横比降，表层水流向凹岸，底层水流向凸岸。 2、水流动力轴线： 主流线在弯道内多靠近凹岸。 主流线“低水傍岸”“高水居中” 顶冲点“低水上提”“高水下挫” 弯曲河段的演变 1）凹岸崩退和凸岸淤长 2）河湾发展和河线蠕动 3）裁弯取直与河湾消长 4）撇弯切滩 不平整床面运动方程： 河床变形必威体育精装版研究进展: 定床河道B(θ=110°)变形后的河床地形 （Tb=400min），表明θ0较大时， 冲刷-淤积区域出现在期望位置。 6.3 弯段的迁移和扩展 本节讨论河岸的变化，即河岸的迁移（Migration）和扩展（Expansion）。 大型天然河流，河岸的变化主要归因于水流的对流作用及河槽的稳定演变趋势。 研究假定底坡S的减小只是由河道弯曲引起的（而非冲淤作用和河道弯曲共同起作用）。 法向和径向河岸移动速度 * * * 分类 单向变形：相当长时期内河床单一地向某一方向发展 复归变形：河床周期往复发展，一定时间冲刷，另外一定时间淤积 学号141302010011 贾东远 2 河床变形的基本原理 河床演变的具体原因尽管千差万别，但根本原因总是可以归结为输沙的不平衡。 纵向输沙不平衡引起河床纵向变形； 横向输沙不平衡引起河床横向变形。 局部输沙不平衡引起河床局部变形。 0 ㈠何为河床变形计算？ 是采用数学模型对河床在自然条件下或受人类活动影响而发生的变化进行定量预测或计算的方法。 基本概念 ㈡何为水沙数学模型？ 是依据描述水沙运动的数学物理方程和具体初值边界条件，采用数学上的解析解法或数值解法，求解出水沙因子时空变化的计算模式或方法，是河床变形计算的具体手段。 ㈢水沙数学模型的分类 一维：仅获取沿程断面水沙因子的平均值； 二维：可获得沿程断面水沙因子垂线平均值的横向分布(分平面、立面)； 三维：可获得沿程断面水沙因子的横向和垂向分布。 xe ㈠水流方程 ㈡泥沙方程 6.1 一维河床变形计算 xe ㈢方程应用前提 ⑴渐变流：天然河道难以满足，但分段后中、下游河段基本满足，山区河道分段后也难以满足； ⑵非耦合：假定在同一时段内水流与泥沙相互不影响，水流方程中无泥沙因子，实际上水流与河床随时在相互影响，只是在短时段内影响不大而已。 二 二、初值边界条件 1 2 i i+1 m-1 m ㈠初值条件 ㈡边界条件 对于分时段恒定流非耦合求解：水流因子无初值条件；泥沙因子的初始条件就是初始时刻的河道地形、河床组成。 ⑴地形边界：初始时刻的河床地形； ⑵上游边界：各计算时刻的来流量Q=fQ(t)、来沙量G1=fG(t) ； ⑶下游边界：各计算时刻相应于来流量的水位zm=fz(t) ； ⑷内部边界：在计算河道进、出口之间出现的汊道、河口、水工建筑物等边界条件(图7-3)。 ye 三、求解过程 1 2 i i+1 m-1 m 第一步：收集初值和边界资料 上游来流量过程、上游来沙量过程、下游水位过程、河床初始地形、河床泥沙组成以及内部边界条件。 第二步：资料的整理 来流量过程、来沙量过程、水位过程分段； 河床分段及断面地形的读取。 ye 1 2 i i+1 m-1 m 第三步：水流因子计算 从m# →1#断面逐段计算出各个断面的z、U、h、A、B、R、x等； 该方程属于隐函数！ ye 1 2 i i+1 m-1 m 第四步：泥沙因子及河床变形计算 ⑴依据计算出的水流