2021年河道演变规律.讲义.ppt

河床演变的基本原理
河道演变规律.
2021/1/26
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河道演变规律.
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河床演变是输沙不平衡的直接后果
如果进入这一区域的沙量大于该区域水流所能输送的沙量，河床将淤积拾高；相反，如果进入这一区域的沙量小于该区域水流所能输送的沙量时，河床将冲刷降低
若进一步追溯输沙不平衡的根本原因，可区分为两种不同的情况，
起因于动床水沙两相流的内在矛盾
外部条件的不恒定性造成
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当外部条件，即进口水沙条件、出口侵蚀基点条件和河床周界条件保持恒定，且整个河段处于输沙平衡状态时，河段的各个部分仍可能处于输沙不平衡状态
这是由于推移质运动往往采取沙被运动形式，而在天然河流上还往往采取成型堆积体运动形式造成的。沙波和成型堆积体的存在将原来均匀一致的水流改造成为在近底部分的收缩段和扩张段，也就是加速区和减速区交替出现的非均匀水流，泥沙在水流加速区发生冲刷，而在水流减速区发生淤积，其结果使得整体上仍处于输沙平衡状态的河床，在局部上己处于输沙不平衡状态，同一瞬间河床高程沿流程呈波状变化；同一空间点河床高程沿时程呈波状变化。
值得注意的是，水沙两相流动床的平直状态是不稳定的，施加一个小的扰动波之后就会转变成为波动状态，并在相当大的范围内，有能力将这种波动状态保持下去，这是由水沙两相流的内在矛盾决定的，它反映了输沙不平衡的绝对性，从而也反映了河床演变的绝对性
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使河流经常处于输沙不平衡状态的另一重要原因是，河流的进出口条件经常处于发展变化过程之中
进口水沙条件几乎总在变化
这主要是由气候因素，特别是降水因素在数量及地区分布上的不稳定性造成的，由此产生的水沙量的因时变化比较显著
其它因素，如地形、土壤、植被等也存在一些缓慢的变化，对进口水沙条件的变化也有一定的影响
出口条件
如果着眼点是前面提到的侵蚀基面，其变化是很缓慢的；
如果着眼点是水流条件的变化，如干支流的相互顶托，潮汐破对洪水波的影响等，仍可能产生很大的变化
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河床周界条件
通常是比较稳定的，但当局界发生急剧变形之后，如周界的形态和地质组成出现急变，也可能激发新的输沙不平衡
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河床演变的分析方法
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分类
按时间特征：长期变形和短期变形；
按空间特征：大范围变形和局部变形；
按形式特征：纵深向变形和横宽向变形；
按方向性特征：单向变形(单向冲刷或淤积)和复归性变形(冲刷淤积交替进行)；
按是否受人类活动干扰：自然变形和受人为干扰变形
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影响河床演变的主要因素可概括为
河段上游来水量及其变化过程
河段上游来沙量、来沙组成及其变化过程
河段出口处的侵蚀基点高程及河床周界条件等
目前常用的几种演变分析方法
天然河道实测资料分析
运用泥沙运动基本规律及河床演变基本原理、对河床变形进行理论计算
运用河流模拟的基本理论，对河床演变进行预测
对条件相类似的河段进行类比分析（在所研究的河段资料不完备的条件下采用）
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天然河道实测资料分析
河段来水来沙资料分析
根据多年平均流量、多年平均输沙量资料，确定要分折的年份属什么类型的典型年，
若为丰水枯沙年．则有利于河道冲刷；若为枯水丰沙年，则有利于淤积；若为中水中沙年，河道可能会处于冲淤平衡状态。进一步划分又可分为丰水丰沙年、丰水中沙年、中水丰沙年：、中水枯沙年、枯水枯沙年等。不同的水沙典型，河道演变的方向、演变的幅度会有明显著异
若需要进一步分析河床演变的细节，则需仔细分析水沙过程的年内变化情况，特别是研究浅滩河段年内冲淤变化规律时，涨水和退水时间的长短、沙峰和洪峰孰先孰后、洪峰与沙峰的峰型及峰量等，往往关系到浅滩河段年内冲淤变化及碍航情况
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