博导第2讲 河床演变的基本原理

3.3山区河流和平原河流的水流泥沙运动年内：Q、Z变幅均较大（川江Q=3000~80000m3/s，ΔZ=20~30m，个别地方超过50m）洪水陡涨陡落（川江水位日落差达10余m）没有明显中水期

①山区河流的水流运动（1）水流运动山区河流水流运动年际：Q、Z同期变幅也较大，巫山站Z年变幅55.6m水面比降大，沿程沿时变化亦较大

——水电资源丰富山区河流水流运动流速较大---乌江中游16处险滩，V=6~8m/s，川江观音滩V达8.77m/s。流态紊乱险恶---回流、泡水、漩涡、跌水、水跃、横流、剪刀水等。泡：水激上升，宛如沸者漩：水由外向内回旋，中心有凹陷者。川江过去有泡高3尺，漩深1丈，直径30~40m，如著名的莲沱三泡等，这种水流现象给航运带来许多危险。流态紊乱时山区河流是航道整治的重点年内：Q、Z变幅明显较山区河流小（荆江段洪枯比为13，小于川江的26.7；水位变幅为13m，小于川江的50m）洪水期明显（东江5~8月，长江6~9月）洪水过程线一般为矮胖型②平原河流的水流运动平原河流水流运动：流速较小，水面比降平缓，水流流态也较平缓。长江下游江面开阔，水流平稳水深地方流速大

悬移质通常次饱和，甚至于全为冲泻质，与床沙交换弱推移质数量较大（川江为悬沙的10%），卵石推移质也较多，但运动速度不大（川江卵石V=2.8~12.6m/d）滑坡泥石流灾害频发

悬移质能从河床获得补给，其床沙质部分多处于饱和状态；推移质一般为沙质推移质滩槽水沙交换频繁①山区河流的泥沙运动（2）泥沙运动②平原河流的泥沙运动

河床多由原生基岩、乱石或卵石组成。悬移质主要是中细沙和粘土；推移质主要是卵石和粗沙。3.4

山区河流和平原河流的河床演变

总趋势----比降陡、流速大、含沙量不饱和，导致向冲刷方向发展，但进程一般非常缓慢；

局部----由于特殊的河道边界及水流条件，在一定时段内也有较为明显的冲淤演变过程（阶段现象）。（1）山区河流河床演变卵石运动引起的河床演变悬移质运动引起的河床演变以溪口滩形式出现的河床演变特殊演变现象常见的河床演变卵石运动引起的河床演变特点：汛期淤积壮大，枯季冲刷萎缩，年内基本平衡悬移质运动引起的河床演变——宽谷河段下游峡谷壅水引起悬移质运动引起的河床演变——宽谷河段主流摆动引起以溪口滩形式出现的河床演变特殊演变现象——很短时间内将河道部分或者全部堵塞山崩（MountainSlide,Land-fall）滑坡(LandSlide，EarthSlide)

地震（Earthquake）泥石流（DebrisFlow）不同河型及其分类平面形态

多流路河道的形态和成因更为多样化、不易给出一个概括性强又普遍适用的分类方法。多流路河道（multi-thread）单流路河道（single-thread）（2）平原河流河床演变表现为成型堆积体的演变汛期淤积壮大，枯季冲刷萎缩，并有平面位移与河型关系很大不同河型及其分类不同河型及其分类河道的基本平面形态包括：单流路河道：顺直、弯曲、蜿蜒摆动多流路河道：江心洲型、分汊型、游荡型，网状河道。其中弯曲河道呈蜿蜒（meander）或不断变化的蜿蜒摆动形态。第二章河床演变的基本原理河床演变

天然河流总处在发展变化过程中。修建工程后，河床变化将加剧，需要进行合理整治，要求我们掌握河床演变的基本原理。河床演变？广义狭义

指从河源到河口所流经河谷的各个部分的形成和发展的整个历史过程。

仅限于近代冲积河床的演变发展。泛指自然情况及修建整治建筑物后河床发生的冲淤变化过程。河流地貌学的研究范畴河床演变学的研究范畴河道的变化自然或人为原因造成水流和河床相互作用的结果通过泥沙的冲淤来实现何谓河床演变?

本章重点讨论平原冲积河流的问题，其基本原理对有一定冲积层的山区河流依然适用。第一节河床演变分类长期变形针对冲积河流，河床演变因分类标准不同而异短期变形时间特征

短期变形与长期变形是相对的，若用长时间尺度去衡量短时间尺度变形，可认为是不变的。eg.河底沙波运动引起的河床变形历时数小时至数天水下成型堆积体引起的河床变形达数月乃至数年；弯曲河流的演变则可能长达数百年以上。

特殊的，修建水库后坝上下游发生的冲淤改变成阶梯式的河流纵剖面，不能认为不变。大范围变形Deformationcoveringalargearea局部变形Deformationcoveringasmallarea-空间特征纵向变形Longitudinaldeformation横向变形Transversedeformation演变形式eg.坝上游沿程淤积和坝下游沿程冲刷纵向变形Longitudinaldeformation横向变形Transversedeformation演变形式单向变形复归性变形方向性单向冲刷单向淤积有规律的冲淤交替自然变形人为干扰变形干扰因素修建水利枢纽上述变形特性交织一起不同的水沙条件、侵蚀基点及河床周界决定不同的河床变形，由此也表现出不同的特性。第二节影响河床演变的主要因素进口条件具有动边界的水沙两相流必会发生河床演变出口条件主要因素河床周界条件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侵蚀基点条件地理条件地质条件各因素之间的关系入口水沙条件是主导因素；各因素地位不等，但缺一不可；各因素因时变化各因素综合影响决定了水沙输移，决定了河道自身特点及演变特征。侵蚀基准点江河湖海的表面等河道纵剖面末端抗冲岩层的水面水库、桥梁、治导工程等水工建筑物可能改变侵蚀基点第三节河床演变的基本原理动床水沙两相流的内在矛盾河床演变根本原因：输沙不平衡外部条件的不恒定性

引起输沙不平衡的原因结论：

河流内在矛盾的发展河流外部条件的变化破坏输沙平衡维持河床演变即为河床演变的基本原理当来沙量与挟沙力相等时不发生变形—平衡当来沙量与挟沙力不相等时—平衡破坏—变形(冲淤)输沙不平衡导致河床演变为何会发生河床冲淤演变?结论:河床演变永远朝着使演变停止的方向发展输沙平衡是相对的输沙不平衡是永远的、绝对的第四节河流的自动调整作用

由输沙不平横引起的河床变形,在一定条件下,往往朝着恢复输沙平衡,使变形朝着停止的方向发展,这就是河床的自动调整作用或者说是冲积河流的平衡倾向性。（1）定义:S>S*→deposition→S↘→H↘，U↗，J↗，bedmaterialD↘，suspendedloadd↘→S*↗直到S-S*→0（2）机理