博导第6讲 蜿蜒型河道的演变规律.ppt

注意：平面变化过程中，各河湾之间过渡段的中间部位基本不变，只是其长短不等。即蜿蜒形河段的平面变形，基本是围绕由这些中间部位联成的摆轴进行的。 平面变形虽然比较大但有一点的限度。 表现为：凹岸崩退和凸岸相应淤长，弯道相应移动。 2、横向变化 特点：凹冲凸淤，断面形态相似，冲淤横断面面积接近相等。 崩退面积等于淤长面积面积时，横断面变形平衡。 一般的，凹岸抗冲能力较弱，必然导致河岸崩塌，过水面积增大，引起横向输沙的不平衡，从而导致凸岸相应总是趋于淤长的。 结论：横断面变形最本质的原因是横向输沙不平衡。 另外，过渡段两岸冲淤变化强度较弱，冲淤面积接近相等，断面形态保持不变。 3、纵向变化 弯道: 洪水期冲刷，枯水期淤积； 过渡段:洪水期淤积，枯水期冲刷； 在一年内或者一个长时期内保持平衡。 三、突变 自然裁弯 撇弯 2、自然裁弯 切滩 1、分类 自然裁弯 凹岸冲刷、凸岸淤积导致弯道的移动，这种横向移动导致弯道的曲率半径减小，弯道上下游的狭颈变窄，直到在洪水期发生自然裁弯。 新河道常发展较快，2～3年即可发展完整。 例如：下荆江自1860~1949年的近90年中，在太公湖、西湖、古长堤、尺八口及碾子弯等多处自然裁弯。 又如：渭河下游自1958~1975年，发生了西毕家、西李家及金滩等8处自然裁弯。 自然裁弯 3、撇弯 定义：当河弯发展成曲率半径很小的急弯后，遇到较大洪水，水流弯曲半径远大于河湾曲率半径，这时在主流带与凹岸急弯之间产生回流，使原凹岸急弯淤积。 注意： 撇弯时凹岸淤积。 4、切滩 定义：河弯曲率半径适中，而凸岸边滩延展较宽且较低时，遇到较大洪水，水流弯曲半径大于河湾曲率半径较多，这时凸岸边滩被水流切割形成串沟，分泄一部分流量。 切滩原因：凸岸边滩较低，抗冲能力较差。 监利河湾切滩 5、自然裁弯与切滩的异同 自然裁弯是在两个河弯之间的狭颈上进行的；切滩是发生在同一河湾的凸岸。 自然裁弯使得原河弯淤积成牛轭湖；而切滩不会，它形成串沟，从而演变为分汊河段。 自然裁弯对河势的影响要比切滩大的多。 切滩 第四节 裁弯工程 蜿蜒型河段发展到一定程度，常发生自然裁弯。自然裁弯可能产生不利影响。因此，为了使其朝有利方向发展，充分掌握主动权，可以运用河道发展自然规律，进行人工裁弯。 人工裁弯是一项根本改变河道现状的工程措施，一旦决策失误，必会适得其反。 因此，事先进行裁弯勘测规划设计，对裁弯后的河床演变作出预报，并提出相应对策，然后付诸实施。 裁弯规划设计 引河规划设计 护岸工程规划设计 引河线路 引河平均形式 一、裁弯规划设计 人工裁弯取直是一种强制性整治措施，应遵循因势利导的治河原则，使裁弯新河与其上下游河道平顺衔接，形成顺乎自然发展的河势。 “引河法”是1933年由福格森提出，即在选定的引河线路上，先开挖出一条断面较小的引河，利用水流自身能量，塑造成可通过全河流量的新河。 裁弯 内裁 外裁 引河与老河主流线夹角θ不300 引河长度以裁弯比作为控制标准（3~10）。 裁弯比是指裁弯段老河轴线长与引河轴线长之比。 引河横断面一般设计为梯形，边坡系数由土壤性质确定。 引河开挖 王庵控导切滩导流示意图 估算方法 基于输沙平衡原理，联解水流和泥沙方程 数值模拟——平面二维数学模型 二、河床演变估算 讨 论 取水口的布置 凸岸的取水口如何布置? 弯道如何防护? 弯曲河段形成条件与机理? 裁弯取直的应用? 第六章 蜿蜒型河段的演变及整治 (meander/wandering reach) “九曲回肠”的长江下荆江河段 渭河下游，滹沱河下游 （1）曲折系数K 曲线长度和直线长度的比值 K=Lc/Ll Lc 为几何坐标长度 Ll 为连接河段两个端点中心的直线长度 1、河型判别 （2）不同河段的曲折系数K 长江 上荆江曲折系数平均值 1.31 下荆江曲折系数平均值 1.89. 黄河下游 过渡段曲折系数平均值 1.33 受到整治工程限制的蜿蜒段曲折系数平均值 1.21 （3）用曲折系数区分顺直与弯曲 19世纪50年代, 张瑞瑾提出曲折系数大于1.2为蜿蜒型河段 后来根据实测资料 当K 1.25, 河型为蜿蜒型河段 当K 1.15,河型为順直型河段 （4）河型判别标准 江心滩、洲是分汊河型的标志 曲折系数是顺直、弯曲的区分标志 游荡河型很宽，但是没有稳定的江心洲滩，顺直而且宽浅---游荡指标 Incised meanders developed in the Goosenecks of the Colorado Plateau 典型蜿蜒河段 荆江下游河段 本章主要内容 第一节 河段的特性 第二节 演变规律 第三节 整治措施 第四节 裁弯工程 第一