河流的侵蚀和淤积的工程地质研究.pptVIP

一、与河流淤积有关的工程地质问题 1、壅水淤积 雍水淤积：携带泥沙的河流进入水库雍水段后，泥砂扩散到全断面，随着水流挟沙能力沿流程降低，泥砂沉积于库底，并形成上游粗、下游细有规律分布的三角洲，这就是雍水淤积。 当水库库容较大，泥沙颗粒较粗，库区地形开阔，并经常处于高水位运行时，最易形成这种淤积。 一、与河流淤积有关的工程地质问题 雍水淤积所形成的三角洲不断提高，库尾水深则不断变浅，流速增大，但同时也可能使雍水末端向上游迁移。（如下图）其结果使淤积末端超过最高库水位与原河床的平交点，水库淤积末端上延，形成“翘尾巴”现象。水库“翘尾巴”的形成，使得上游河床淤高而引起许多不良后果。如航道紊乱、淹没和浸没范围扩大、地基沉陷以及土壤盐碱化加重等。可以通过库水位的调整和利用上游水库放清水冲刷下游水库的末端等措施，来控制或减弱水库“翘尾巴”所造成的危害。 * * 第十二章 河流的侵蚀和淤积 的工程地质研究 第一节 概述 第二节 河流的动力学特征 第三节 岩土的临界流速及河床的稳定性 第四节 山区和平原河流侵淤作用的某些特征 第五节 与河流侵淤作用有关的工程地质问题 第六节 河流的开发与整治 第一节 概述 河流的侵蚀和淤积是改变地表形态最重要的地质作用之一。 影响河流侵蚀和淤积的因素 水流与河床的特征、流域内的气候特点、地层岩性、地质构造、土壤及植被发育情况等等。 这些因素对河流侵淤作用的影响，有的具有长期的、区域性的作用，有的仅在短期内对局部河段有影响。 其中：水流和河床的相互作用是引起河流发展和变化的根本因素。水流作用于河床，引起河床变形，而变化了的河床又作用于水流，使水流速度和流态发生变化，两者既相互依存，又相互制约，从而推动着河流不断变化和发展。水流是挟带着泥沙的二相体系，河床由泥沙组成，水流与河床的相互作用是通过两者间的泥沙交换来实现的。 因此，河流的侵淤作用以及由此引起的河床演变规律，是水流与河床的动平衡不断发展变化的结果。 表征水流和河床特征的要素 （1）表征水流特征的要素有：水位、流量、流速、水流结构和含沙量等。 （2）表征河床特征的要素有：河床平面和断面的几何形态，纵横坡降，组成床底及床岸的物质等。 河流侵淤作用对人类生活和生产活动的影响 有利方面：河流的侵淤作用，为人类塑造了良田沃土和广阔的建筑场地，提供丰富的水能资源，开辟航运之便，且为现代化大型工程提供了丰富的天然建筑材料。 危害：威胁桥台、桥墩等跨河建筑物的特定和安全，使边岸坍塌，使航道和港口淤塞，使沿岸引水和取水工程失效等等。 研究意义： 从上述利弊可以看出，河流的侵淤对人类的影响，而人类活动引起河流侵淤规律的变化，因此，为合理开发和治理河流，做到兴利除害，研究和掌握河流的侵淤规律是很必要的。 第二节 河流的动力学特征 一、河流的紊流特征 二、横向环流 一、河流的紊流特征 1、河流运动时内部质点的运动状态可分为： （1）层流：水质点做井然有序，互不混杂的运动 （2）紊流：水质点做不规则的相互混杂的运动。 紊流的基本特征：在流量不变的情况下，流场中任一点的流速和压力随着时间呈十分不规则的脉动，即过水断面上某一点瞬时流速的大小和方向均随时间呈不规则的变化，它是促使河床土石侵蚀搬运的根本因素。 河道水流一般都呈紊流。 2、时间平均流速 时间平均流速：在某一足够长的时间间隔内，任一点瞬时流速的平均值。 在河流过水断面上各点的时间平均流速是不同的。（如下图） 在断面中上部最大，在断面下部及两侧最小，其余部分的流速介于两者之间。 3、造成水流对河床泥沙的侵蚀和搬运的原因 （1）河床表面低速流层的厚度极薄，仅对极细的泥沙颗粒起一定的屏蔽作用，而卵砾乃至部分砂粒的上部或大部已处于高速水流作用之中。 （2）河道水流呈紊流，而紊流具有脉动特征，且易形成紊动旋涡，这些紊动旋涡既有上下、左右、前后的运动，又有旋转运动，当达到一定流速时，即能掀起河床的泥沙。水流脉动速度越大，紊动旋涡的尺度越大，而大尺度的旋涡能携带河床泥沙进入主流区，并是泥沙悬浮的主要动力。 二、横向环流 1、主流：水体在重力作用下沿着河槽总方向运动者称为主流。 其流线和速度向量基本平行，且大致平行于河槽的轴线。（沿河槽纵向流动的方向） 2、副流：在各种因素下，水流内部质点产生有规律、大规模的水体旋转运动称为副流。 副流是引起泥沙横向移动的主要动力，是形成河槽形状多样化的重要原因。 根据水流所围绕的旋转轴方向不同，可以分为纵轴、横轴、斜轴及竖轴副流四类。 3、横向环流：纵轴副流的旋转轴与河流总方向一致，这种副流又称横向环