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第五节  河水的运动 河水的受力状况： 重力是决定河水纵向运动的基本动力。 地转偏向力、惯性离心力和机械摩擦力等的作用，产生各种形式的环流运动。 能量多消耗于冲刷河槽、挟运泥沙和克服各种摩阻力等方面。 主要内容 一、河水的运动状态 二、河水的纵向运动 三、河水的环流运动 四、河流的泥沙运动 一、河水的运动状态 层流：水质点运动轨迹线（流线）平行， 流速均匀； 紊流：水质点运动速度与方向随时随地变化， 变化围绕一个平均值上下跳动。 天然河道的水流一般均呈紊流状态。 二、河水的纵向运动 河水沿程的纵向运动过程，除了原来的稳定水流以外，还应加上河槽中洪水波的运动过程。 （一）洪水波的概念 降雨后流域地表径流大量注入河槽形成洪水波，稳定水面上涌入的水量，称洪水波流量，或波流量。 洪水波的传播方式： 沿河道有波形的传播; 各个水质点在向下游移动。 波体轮廓线上任一点相对于稳定流水面的高度，称为洪水波高。 波高随河长而变化，其中最大波高称洪水波峰，图中的BD（h）所示。 波前（BC），波后（AB），洪水波长（AC） 洪水波长一般为波高的数千倍，故属长波。 洪水波水面相对于稳定流水面的 比降称为附加比降。 在涨洪时附加比降0，落洪时附加比降0 。 洪水波运动的两种现象： 1、洪水波的推移运动 洪水波上任一位相的水位（或流量），在河段下段面出现的时间总是迟于在上断面出现的时间。 这个时间差，称为该位相的水位（或流量）的传播时间t。 6个断面: A站洪峰出现于8月4日21时整; 而B站出现于8月4日23时，传播时间为2小时，即经历2个小时，洪水波已从A站推移到B站了。 洪水波总是以一定速度缓变的波形不断向下游河段推移运动的。 2、洪水波的展开与扭曲变形 图中0-0线（虚线）为行洪前稳定流的水面。 洪水波的展开：洪水波自t1时的A1B1C1传到t2时的A2B2C2位置时，波前BC的比降大于波后AB，波前水体运动速度大于波后，波长相对增大，波高则逐渐减小，即A1C1＜A2C2，h1＞h2。 洪水波的扭曲：洪水波各处水深不同，波峰B点水深最大，受河底摩擦作用最小，运动速度最大，波峰超前，波前长度减小，波后长度拉开。 展开和扭曲是洪水波运动过程中发生的变形现象。 洪水波变形的结果： 波前越来越短，波后越来越长，波峰减低，波形不断变得平缓，波前水量向波后转移。 洪水波的推移和变形，在洪水波运动中是同时发生的，它导致洪峰向下游推移中的衰减。 在天然河道中，由于深槽与浅滩相间，断面宽窄不一，而且有时还有区间来水，所以洪水波运动的推移、变形现象就更为复杂。 （三）洪水波的运动速度 图中A、B两站间距7.3公里， 洪峰出现时间间隔2小时， 波峰运动速度为3.65公里/小时。 虚线——单值关系。实线——多值关系。 行洪时，涨洪的附加比降＞0，水面比降越大，断面平均流速也越大，故水位相同的情况下，涨水段的流量必大于稳定流时的流量，导致涨水段的水位流量关系曲线偏于稳定流时的右方。 相反，退洪的附加比降＜0，在水位相同的情况下，退水段的流量小于稳定流时的流量，形成了退水段的水位流量关系曲线偏于稳定流时的左方。 A为最大流量点，B为最高水位点，二者并不重合。 因此，在洪水过程中，水位最高时流量不一定是最大值，流量最大时不一定水位最高。 断面上出现最高水位时，其最大流量已经过去了。 三、河水的环流运动 河道水流的内部结构： 紊流结构：水质点脉动。 环流结构：局部水流环绕着一定的旋转轴作往复运动，呈螺旋状下移，或是漩涡状运动。 （一）环流的类型 1、纵轴环流 2、横轴环流 3、斜轴环流 4、竖轴环流 （2）复合环流大多发生在较大的顺直河段，由两个或两个以上旋转方向不同的纵轴环流组成，但在各个环流的交界面上流向必须相同。 复合螺旋流多半是由于涨水或落水时，流量突然变化而形成的： 2、横轴环流 横轴环流的旋转轴呈水平状，它与纵向的主流相垂直。 桥墩前的横轴环流是由于前进 水流受阻，动量突变而形成的。 3、斜轴环流： 其旋转轴也呈水平状，它与纵向主流斜交。 如水流越过与主流斜交的岸边沙嘴后，在沙嘴下游形成的环流，即属此类。 4、竖轴环流 ： 其旋转轴呈铅直方向与主流及河底相垂直，是相对封闭的回旋流。 如在突然展宽的河段，两侧岸边形成的环流； 如在弯曲河段由于洪水主流趋直，凹岸边形成的回流。 （二）环流结构对泥沙运动的影响 尽管环流的结构形式、规模和成因是多种多样的，但它们对泥沙运动及河槽演变的影响，却具有如下的共同性质： 1、具有水平轴（包括纵轴、横轴及斜轴）的环流： 含