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第七章河床演变
第一节河床演变的基本概念
思考:水流与河床的关系?
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。
河床演变?
一、冲积河流演变过程的时间尺度
对于不同的时间尺度,冲积河流演变过程的自变量和因变量是不同的。地理学家分为三种时间尺度:稳定时段(量级为天)、准衡时段(量级为百年)、地质时段(量级为百万年)。
变量类型
所考虑的时段长度
称定时段
量级:数天
准衡时段
量级:数百年
地质时段
量级:数百万年
地质(岩性、地层结构)
自变量
自变量
自变量
古气候
自变量
自变量
自变量
古水文
自变量
自变量
因变量
河谷坡度、宽度和深度
自变量
自变量
因变量
气候
自变量
自变量
不确定
植被种类、密度
自变量
自变量
不确定
平均流量
自变量
自变量
不确定
平均来沙率
自变量
自变量
不确定
河道形态
自变量
因变量
不确定
实际流量、沙量
因变量
不确定
不确定
水流的水力学特性
因变量
不确定
不确定
对实际工程有重要影响的泥沙输运问题一般其时间尺度都限于百年以内,流域中气候、地形、植被、岩性可视为确定的自变量,河流沿程地质构造的升降运动可以忽略不计,侵蚀基准面(内陆湖泊水面、海平面也可视为稳定。河道形态(河道比降)是因变量,它是由其他自变量(流量、输沙率、泥沙粒径、河谷比降、岸壁阻力等)决定的。
冲积河流演变包括河道的比降、形态、河床物质组成的变化,常常趋向于使河道形态达到一定的相对平衡,上游的来水来沙能通过河段下泄。
能够在准衡时段上造成流域水文泥沙要素和河道边界条件发生重大变化、影响河道演变的人为活动:流域内的植被、土地利用方式、干流上的水利枢纽等,这些活动影响流域的来水来沙条件,从而引发相应的调整变化。举例?
二、河床演变形式
表现形式---纵向,横向
发展方向---单向,往复
变化范围----长河段,短河段
三、河床演变的机理
冲积河道演变中的均衡状态:如果河床和边岸的物质组成不改变或流域来水来沙没有较大变化,在准衡时段内,河道依然能够在河道平面摆动和断面有冲有淤的演变过程中达到一个稳定、平衡的一般形态,河道的主要几何尺度基本不变,为河流处于平衡状态。
自动调整作用:通过改变B、H、J、D
S来>S,淤;反之冲
水流与河床的自动调整机理?
四、影响河床演变的因素
(1)河段的来水量及其变化
(2)河段的来沙量、来沙组成及其变化
(3)河段的河谷比降
(4)河床形态及地质—决定着河床条件
第1、2、3决定着水流挟沙能力。
第1、2对平原河流起主导作用
第3、4对山区河流起主导作用。
第二节河床演变的基本类型及特性
一、河型的划分
研究工作者或单位
河型分类
弯曲
非弯曲
利奥波德(Leopold)
弯曲
顺直
辫状
莱恩(Lane)和张海燕
弯曲
顺直
陡坡辫状
缓坡辫状
库德拉耶夫(KyДpaeB)
自由弯曲
非自由弯曲
单股
分汊
罗辛斯基()
弯曲
同期展宽
游荡
武汉水利学院
蜿蜒
顺直微曲
分汊
游荡
方宗岱
弯曲
江心洲
摆动