水文学第07章河流泥沙.ppt

1971年8月17日早晨，横山县突降暴雨，芦河河水猛涨，下午2时涨至顶峰。河水含沙量高达每立方米1190公斤。下午5时，“水位落去三分之二时，忽然水色变暗，洪水稠得象浆糊，流速越来越慢，水位不断抬高，泥沙托着稀稀拉拉的干土块，时而咕噜咕噜冒着气泡，向前走几米，又停顿下来，涌上一阵，又向前走几米。两个小时后，水流才恢复正常。 经测算，这一天的输沙量达742万吨，相当于117800节火车皮的运输量。” 二、揭河底现象 在黄河干流龙门、渭河临潼一带，有时当通过高含沙大洪峰时，河床发生强烈的冲刷，可以看到厚达1米的成块河床淤积物被掀起露出水面，再塌落水中，或者把成片的河床淤积物象卷地毯一样卷起，一次洪峰可以将河床冲深几米乃至近十米，这种高含沙水流的强烈冲刷现象，称为揭河底。 大片河床淤积物被掀起，是由于高含沙水流加大了推移运动的机理所致。 泥沙所以不是单颗粒形式被冲起，而是以大片淤积物整体掀起，说明淤积物中有相当细颗粒物质，具有一定的粘结性，已经沉积密实了。 2002年7月10日，黄河小北干流（山西和陕西河段）山西河津段大、小石嘴区间出现了百年奇观“揭河底”，河底的淤积物如同地毯一样被水流卷起。　 “揭河底”现象是黄河上独有的一种泥沙运动规律，主要发生在黄河小北干流的龙门及支流渭河河段，其表现是当高含沙的洪峰通过时，短期内河床遭受剧烈的冲刷，将河底的成块、成片的淤积物像地毯一样卷起，然后被水流冲散带走。 这样强烈的冲刷，在几小时至几十小时内能将该段河床冲深几米至十几米。 因为“揭河底”现象形成条件比较特殊，“揭河底”被称为黄河百年奇观。 黄河上一次出现“揭河底”还是在1977年７月６日。此次“揭河底”自７月５日８时10分开始，一直持续到８时40分，其间，在河津河段小石嘴改建工程１号丁坝段，伴随着汹涌的水声，先后掀起高约１米、长约７－９米左右的两块大的掀起物，１号至５号丁坝间还有一些小的掀起物。 第五节 河流的总输沙量 一、多年平均年悬移质输沙量的估算 二、多年平均年推移质输沙量的估算 三、河流总输沙量的估算 一、多年平均年悬移质输沙量的估算 （一）具有长期资料情况 （二）资料不足情况 （三）资料缺乏情况 （一）具有长期资料情况 当某断面具有长期实测流量及悬移质含沙量资料时，可直接用这些资料算出各年的悬移质年输沙量，然后用下式计算多年平均悬移质年输沙量，即 （二）资料不足情况 当某断面的悬移质输沙量资料不足时，可根据资料的具体情况采用不同的处理方法。与本站具有长期年或汛期径流量、与上游（或下游）测站悬移质年输沙量等相关因素建立相关图，插补延长悬移质年输沙量系列。 如悬移质实测资料系列很短，只有两三年，不足以绘制相关线时，则可粗略地假定悬移质年输沙量与年径流量的比值的平均值为常数，于是多年平均悬移质年输沙量可由多年平均径流量推算，即 （三）资料缺乏情况 当缺乏实测悬移质资料时，其多年平均年输沙量只能采用下述粗略方法进行估算。 1.侵蚀模数分区图?? 输沙量不能完全反映流域地表被侵蚀的程度，更不能与其它流域的侵蚀程度相比较。为了比较不同流域表面侵蚀情况，判断流域被侵蚀的程度，必须研究流域单位面积的输沙量，这个数值称为侵蚀模数。多年平均悬移质侵蚀模数可由下式算得： 在我国各省的水文手册中，一般均有多年平均悬移质侵蚀模数分区图。设计流域的多年平均悬移质侵蚀模数可以从图中所在的分区查出，将查出的数值乘以设计断面以上的流域面积，即为设计断面的多年平均悬移质年输沙量。 二、多年平均年推移质输沙量的估算 由于推移质的采样和测验工作尚存在许多问题，它的实测资料比悬移质更为缺乏。为此，推移质的估算不宜单以一种方法为准，应采用多种方法估算，经过分析比较，给出合理的数据。??? 具有多年推移质资料时，其算术平均值即为多年平均推移质年输沙量。当缺乏实测推移质资料时，目前采用的方法都不太成熟，其中一种方法称为系数法，可供参考。该法考虑推移质输沙量与悬移质输沙量之间具有一定的比例关系，此关系在一定的地区和河道水文地理条件下相当稳定，可用系数法公式计算： 三、河流总输沙量的估算 某断面的多年平均年输沙总量，等于多年平均悬移质年输沙量与多年平均推移质年输沙量之和。 但由于： （1）推移质输沙量的实测较难，并缺乏完善的推算方法，（2）推移质输沙量在总输沙量中所占比例很小（尤在平原河流中），故它往往被忽略不计。 第六节 影响泥沙数量的因素 河流泥沙的主要来源是流域表面的侵蚀和河床的冲刷，而泥沙的多少和流域的气候、植被、土壤、地形因素有关。因此，影响河流输沙量的因素也有三个方面：气候因素、下墊面因素和人类活动。 气候因素中影响最大的是降水、气温和风。???下墊面因素主要