河床演的变学-第二章.ppt

二、 弯道环流 横向动力平衡方程为 二维弯道环流运动方程 二、 弯道环流 代入 假定横向动量交换系数等于纵向动量交换系数 二、 弯道环流 对某一预定的相对水深，已知谢才系数C，则横向流速Uy与水深h、垂线平均流速V成正比，与弯道曲率半径R成反比。 当C≥50时，公式可简化为 通过数值积分绘制成表或曲线 二、 弯道环流 绝对环流强度 Uy 相对环流强度 环流旋度 取K=0.4 查曲线得 近底环流强度大于近水面，因此底部环流对泥沙的作用要强于表层环流。 近底环流旋度强于表层，更甚于环流强度。 一、悬移质横向输沙 弯道环流 横向输沙不平衡 一、悬移质横向输沙 凹岸冲刷 凹岸深槽 凸岸淤积 凸岸浅滩 弯道环流作用 垂线各点环流旋度不同， 中间某点Uy=0， 该点以下越近河底，横向流速Uy越大，而纵向流速Ux越小，因而旋度较大。结果将使Uy=0以下越近河底的泥沙到达凸岸的位置越靠上游。因泥沙粒径上细下粗，故凸岸淤积的泥沙靠上游部分粒径较粗，靠下游部分粒径较细。 二、悬移质粒径及含沙量分布 二、悬移质粒径及含沙量分布 由于凹岸接受上层水体，其流速较大而含沙量少，悬移质粒径细，故悬浮指标较小;凸岸恰好相反，故悬移质含沙浓度垂线分布为凹岸比凸岸均匀的多。 横断面上流速峰值靠近凹岸，含沙量和粒径峰值靠近凸岸。 二、悬移质粒径及含沙量分布 自凹岸向凸岸， 排序， 弯曲河流所特有的分布规律为： 流速为什么不是最大？ 三、水流挟沙力 洪水期水流挟沙力大于枯水期 洪水期，弯顶附近水流挟沙力比其他部位尤其比过渡段大，枯水期，过渡段水流挟沙力最大，弯顶最小 弯道挟沙力大于直道 四、推移质运动 当弯道曲率半径小，横向环流强，底部螺旋流旋度大时，离开凹岸的推移质可被带到本弯道的凸岸淤积。否则，大部分推移质将被带到下游过渡段，并为下一弯道环流带到下一弯道凸岸淤积。 凹岸向凸岸运动。 一、凹岸崩退，凸岸淤长 弯曲性河流长期存在和不断发展的根本原因：河床自动调整作用，使纵向输沙不平衡引起的河床变形朝停止方向发展。而横向输沙不平衡所导致的河床横向变形（凹冲凸淤）并非朝停止方向发展，而是始终存在。 弯道段的横向输沙不平衡 ：凹冲凸淤，河床发生横向变形 纵向输沙基本平衡：凸岸的堆积和凹岸的冲刷在数量上应接近相等，宽深比基本保持不变 二、弯道的发展和消亡 凹岸崩退和凸岸淤长使弯道平面上发生位移，因主流抗冲点位于弯顶下游侧凹岸，及凹岸弯道下半部和凸岸弯道上半部为水流加速区。所以，凹岸崩退在下半部最严重，凸岸上半部冲刷而下半部淤积严重。其结果将使的整个河弯向下游蠕动。河弯也越来越趋于弯曲。 二、弯道的发展和消亡 自然裁弯 撇弯和切滩 若河岸组成物质不均匀，或由于其他原因，相邻河弯向下游蠕动速度不同，以致同一岸相邻弯顶的间距逐渐缩短，形成几乎封闭的河环。河环的终点和起点的距离很近称狭颈。狭颈两端水位高差很大，一遇漫滩水流，即可能冲开而发展成新河。 （1）当凹岸土质很不均匀，河弯发展受到限制，形成曲率较大的锐弯时，往往在凹岸出现撇弯现象，主流改趋凸岸。凹岸逐渐淤积，而凸岸边滩则相应切削。 （2）若遇连续数年小水，凹岸崩退较远，凸岸形成广阔而平坦的边滩却来不急相应上升，在这种锐弯低滩条件下，一遇较大洪水，主流容易切滩趋直，相应凹岸发生撇弯。 使河长缩短和曲率减小 三、弯道的纵向变形 弯道段深槽和过渡段浅滩在年内发生相互交替的冲淤变化。 枯水期 过渡段浅滩冲刷 弯道段深槽淤积 洪水期 浅滩淤积 深槽冲刷 弯道段深槽使主流顶冲和环流发展的产物，断面深窄，过渡段浅滩使主流过渡和弯道环流正反交替的产物，断面宽浅。 四、影响弯道演变的因素 主流线和顶冲点位置的变化，流量及河岸物质的抗冲能力，影响弯道发展的方向和强度。 水流含沙量及泥沙级配，滩地植被对弯道演变有一定影响。 第一节 弯曲河流形态特征 第二节 弯道水流运动特性 第三节 弯曲性河流的泥沙运动 第四节 弯曲性河流的演变规律 弯曲性河流是冲积平原河流中最常见的一种河型； 著名的弯曲性河流： 我国渭河、 汉江下游 长江下荆江河段有“九曲回肠”之称 世界上河流以弯曲性河流居多（分汊性流次之，游荡型河流较少，顺直型河流最少）。 弯曲河流是一种最稳定的河流 一、形态要素 弯曲性河流由一系列弯道和与之相联结的直段所组成。 河道具有一定曲率部分 连接上、下两弯道段的直线部分 一、形态要素 弯道中心角（?）-弯道段自进口至出口所包含的中心角 曲率半径（R）-弯道中心线的半径 河宽（B）-过渡段断面水面宽度 摆幅-上、下反向外包线之间的垂直距离 弯距（或河弯跨度）Lm-相邻同侧弯道顶点间的距离 曲折率?，-上下两过渡段中点间河道中心线长度L与直线距离l之比 ?≥1.5称弯曲性河流, ?1.5称顺直性河流