弯道环流的原理与作用教案.ppt

河流弯道 弯道是河流广泛存在的一种形态，其形态与演变密切关系到防洪、水利开发、航道治理、港口利用等，是河流动力学和地貌学的重要研究对象。 中国河流分布图 河道横向侵蚀与横向变形 河道横向侵蚀是指河沟道与流向垂直的两侧方向的侵蚀，如河岸崩塌，沟道被冲刷而变宽等现象。横向变性是指河道在与流向垂直的两侧方向上的变形，是横向寝室的结果。 导致横向侵蚀的原因： 1.河沟道纵向侵蚀的影响 2.弯曲河段水流的横向冲刷 弯道环流原理 弯道环流原理，又称弯道环流水沙分流原理。 水流在弯道段内作曲线运动所产生的离心力，使表流指向凹岸，底流指向凸岸，在断面内形成封闭的横向环流。此环流与纵向水流结合在一起，形成顺主流方向呈螺旋形向前运动的水流。 图为河流的横向环流 由实际观察可知，在天然河道上，一般弯道部分占80%~90%，所以河道基本上都是弯曲的。河流在直线河段上的水深、流速、含沙量的分布是比较均匀的。而在弯道上相反，因离心力的作用，使凹岸水面雍高凸岸水面降低。这样弯道表层水流由凸岸流向凹岸，底层水流则有由凹岸流向凸岸，从而形成横向环流。在凹岸，水流从上向下，且流速较大，含沙量较小，因受重力的作用，底流中的泥沙便淤积在凸岸，形成水浅流缓的浅滩。 弯曲河段水流的横向冲刷原理图 弯道环流的作用 河道整治 渠首防沙 限制局部冲淤 提高排沙建筑物输沙能力 河道整治：按照河道演变规律，因势利导，调整、稳定河道主流位置，改善水流、泥沙运动和河床冲淤部位，以适应防洪、航运、供水、排水等国民经济建设要求的工程措施。河道整治包括控制和调整河势，裁弯取直，河道展宽和疏浚等。 渠首防沙：工程将渠首设立在河流弯道凹岸，使沙随河流底层水流流向弯道凸岸，泥沙淤积在河流弯道凸岸，达到渠首防沙。 限制局部冲淤：离心力的作用，使凹岸水面雍高凸岸水面降低。在凹岸，水流从上向下，且流速较大，含沙量较小，因受重力的作用，底流中的泥沙便淤积在凸岸。 弯道环流的应用——人工环流 利用工程设施使水流按需要方向产生的横向环流。这种工程设施能引起水流内部结构的改变，使表层水流向一侧，底层水流向另一侧，这样即可控制泥沙运动的方向，从而达到河道整治、渠首防沙、限制局部冲淤及提高排沙建筑物输沙能力的目的。 人工环流的原理 人工弯道引起弯道环流的防沙排沙设施，最常用的有人工弯道式取水及曲线形沉沙池(见沉沙池)。侧面排沙设施是利用水流转弯泄流时形成的横向环流，增加排沙量。中国两千多年前修建的都江堰渠首(见都江堰灌区)中的飞沙堰， 就是利用侧向溢流时产生的人工环流排沙，从而减少渠道进口，即宝瓶口的进沙量。 人工环流的应用 都江堰 飞沙渠 人工环流的设施 人工弯道：在河道内或岸边上修建人工弯道，使之产生横向环流，以减少入渠泥沙的取水方式。 侧向排沙设施：是水利设施为实现清浑分流,排浑蓄清,把上游的浑水引入排沙渠,将泥沙排到下游,解决泥沙淤积问题。 导流装置：控制引导水流方向以形成人工环流防止泥沙淤积的工程设施，又称导流屏。导流装置可分为固定式和活动式两种。 * * * *