国家重点基础研究发展规划973-清华大学方红卫教授课题组.PDFVIP

泥沙研究 ofSe‘1jmentR￡s柏H·h 2001年12月 Joumal 第6期 河道横向展宽机理与模拟方法的研究综述 夏军强，王光谦，张红武，方红卫 (清华夫学水沙科学教育部重点实验窜，北康100084) 摘要：本文首先瞄述了冲积河道横向展宽的现象，深入地分析了导致河道横向展宽的两类机理，即受冲积作用 控制的展宽机鲴!f包括水流直接冲刷、河岸崩塌)和不受冲积作用控制的展宽机理(包括渗流、管涌的破杆、风 浪淘刷河岸的稚}坏等)。然后指出r河道横I赳展宽的力学关系及影响因素。最后系统地总结r当前模拟河道 横向展宽的三尖方法(经验方法，极值假说方法和水动力学一±力学A法)的优缺点及适用范围，并提出r进 一步研究的『口】题。 美量词：横向展宽机理；非牯性河岸；牯件河岸；展宽模拟方法 中围分类号：n142文献标识码：A 文章编号：【H68一155x(2001)06一m7l—08 1 引言 冲积河流的河床(包括河岸、滩地和主槽)，都是由一定级配的泥沙颗粒所组成，在挟沙水流的作用 下，河床会发生纵向和横向变形。在横向变形中，通常只考虑河道的展宽过程。而横向展宽过程是指河 道在天然情况下或其它人为因素作用下，河岸发生冲刷、崩塌，导致河宽增加的过程这里提到的河岸， 多指主槽两侧的河岸，如果区分滩槽，实际还包括嫩滩、■滩及老滩等滩岸。 冲积河道的横向展宽现象可以在很多情况下发生。根据卫片和航片的结果显示，安徽境内的长江 河段有近50％的河岸发生过崩塌…。不过河道展宽过程在天然情况下一般缓慢且不明显；而在人为因 素的干扰下．往往比较迅速且明显，如水库在蓄水拦沙期间．下泄水流的含沙量很小，下游河道往往发 生长距离的冲刷。河道在纵向冲刷下切的同时，通常伴有横向展宽现象。据统计，二三¨峡水库蓄水运用 期间，黄河下游由于受长时间的清水冲刷，造成滩地大量崩塌，二滩之间的河槽宽度增加，如花园口至东 坝头河段的河槽宽度由2563m增加到3633m”J。此外当水库淤满后，为恢复库容，通常降低坝前水位， 采用泄空冲刷的运行方式来排出库区内淤沙。在泄空排沙过程中，库区内的主槽不断冲刷下切，主槽两 侧掀积物底层的抗剪强度降低，导致滩地崩塌，引起河槽宽度增加”‘。 由于岸滩的横向j中刷、崩塌，不仅严重影响岸边土地的规划利用、居民的正常生活，而且还危及堤防 的安全与稳定。因此，研究冲积河道在天然情况下或人为因素干扰时的横向展宽机理以及合理的模拟 方法，具有重要的实际意义。尽管人们时这方面的研究取得j，一定的进展，但缺少有人对此进行全面的 分析和总结。为此，本文在前人研究的基础上，对有关冲积河道横向展宽的各种机理．影响因素以及模 拟方法进行系统的分类和总结，并指出它们的优缺点和适用范围，同时提出有待于进一步研究的问题。 2河道横向展宽的机理 河道横向展苑的机理，按其控制条件来分，主要分为以下两类。第一类为受冲积作用控制的展宽机 理，包括水流直接冲刷河岸引起的展宽以及河岸崩塌引起的展宽；第一类为受非冲积作用拄制的展宽机 基全璃目：国家重点基础研究发展规划(973)项日(编号：cl酬3砷7)。 作者简介：夏军强(1974一)．男，清华大学水电系博士研究生。 收稿日期：2000．1：：．11 7j 万方数据 万方数据 万方数据 万方数据 小9，临界切应力”和输沙率最大…等。这些方法统称为极值假说方法…。 当前借助于楹值假说方法模拟河道横向变形，两个最为典型的模型是张海燕的FLLvI～I．一12模 型4和扬志达的ljsTARs模型㈣1。他们认为由泥沙输移模型计算得到的断面冲淤面积，代表J’河床和 河岸上