第三章：河床演变007.pptVIP

第三章：河床演变 §3.1：河床演变的概念 河床演变 （ fluvial processing)：自然条件及人类活动影响下河床所发生的变化过程。 它是水流、泥沙、河床相互作用的结果，泥沙运动作为纽带。系统和反馈。 河床演变实质： 泥沙的冲刷、搬运、沉积。 根本原因：输沙不平衡 广义的概念:从河源到河口流经河谷的形成及发展的整个历史过程。 狭义的概念：近代冲积河床的变化。 一 、河床演变的分类 1、按时间：工程规划设计考虑长期； 2、按空间：长距离、短距离 3、按河床演变的形式：纵向；横向； 4、按演变的方向：单向；复向； 三、河床演变的特点 1、河床演变的绝对性； 2、影响河床演变因素的相对性 3、河床变形的集中性； 4、河床变形的滞后性； 冲积河流的河道形态是在一定外界条件下由水流和泥沙运动塑造而成的。演变的物理过程涉及到的变量很多，可以应用的力学和数学定律及条件却不够，许多问题不能进行精确的分析运算，常常需要依赖于简化假定。 四 河床演变的影响因素与时间尺度 1、影响因素 来水量及其变化过程 来沙量、来沙组成及其变化过程； 河段的河谷比降； 河段所在河谷的地貌条件。 河流动力学研究把河道形态演变过程与各种环境因素之间的因果关系，归结为水文过程、泥沙特性和河道形态之间的一种确定性的函数响应关系，并用以预测流域、河道边界等环境因素变化可能引起的河道形态调整。 2、河道演变过程研究的时间尺度 Schumm在1971年提出可以把时间尺度分为三种：稳定时段（量级为天）、准衡时段（量级为百年）和地质时段（量级为百万年）。 对于实际工程有重要影响的的泥沙输运问题其时间尺度限于百年以内，流域中的气候、地形、植被、岩性可视为确定的自变量，地质构造可以忽略，侵蚀基面视为稳定。河道形态的因变量包括：流量、输沙率、泥沙粒径、河谷比降、岸壁阻力等。如果研究的是地质时间尺度，则气候、地形、植被、岩性不再是确定的自变量，而为不确定因变量。见表6-1。 §3.2：河床演变的研究方法 1、实测资料分析；河演分析 2、理论分析：运用泥沙运动基本理论及河床演变基本原理； 3、模型试验研究；河工模型或物理模型 4、类比分析； 5、数学模型计算； 6、新技术的运用； 一、实测资料分析（河床演变分析） 1、来水来沙资料分析； 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、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。 3、河道纵向变化及冲淤量：深泓线、动力轴线、河段冲淤量 4、河床边界条件：地质资料、地貌资料等。 §3.3：河相关系 处于平衡或准平衡状态的冲积河流，其河床形态与河床边界条件之间的关系。 一、造床流量 造床作用与多年流量过程的综合造床作用相当的某一种流量（channel-forming discharge, dominant discharge) 。 确定方法有：马卡维也夫方法和平滩水位法。 马卡维也夫计算思路： 造床流量不仅与流量有关，还与输沙能力有关，同时与该流量所经历的时间长短有关。 马卡维也夫计算方法： (1) 将历年或典型年的流量分级； （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。 平滩流量（bankfull discharge） 平滩水位（bankfull stage) ：指在滩槽分明的河道里，主槽充满后，与新生河漫滩表面齐平的水位。 平河漫滩水位宜采用一个较长河段 造床流量概念不适合研究半干旱地区的季节性和间歇性河流和人为调节作用强烈的河流。 河槽较规则断面，平滩水位从水位～B/H关系最低点。 另一种方法从水位流量关系曲线的转折处得到平滩流量，图6－10。 根据分析，平滩流量的重现期约为1.2-1.5年。 二、河相关系式 1、纵剖面河相关系式： 河床纵剖面是非连续的光滑曲线，一般呈波浪形或阶梯型。在实际问题分析中，近似处理成连续的光滑曲线 纵比降：沿程河相关系 黄河下游 J=41d501.3 荆江河段 J=25d502.38 河流纵剖面及其影响因素 纵剖面一般是下凹的，可用指数、对数或幂函数曲线描述。 下凹度，A 为一半河道长度处，河底距纵剖面上下游端点连线的长度。  2、横断面关系： 宽深比关系河相系数ξ 横断面与水力要素关系 B=α1Qβ1 h=α2Qβ2U=α3Qβ3 3、河弯的平面河相关系 对于相同的特征流量（年平均流量、造床流量）在不同河流或同一河流沿程不同断面。 断面河相关系B-Q的指数值小于沿程关系的