河流侵蚀淤积工程地质分析.ppt

图14-19长江官洲河段河流分叉示意图 (据中科院地理研究所，1978) 2．弯道截弯取直 这是高弯曲河流蠕动演化的一种极端情况。如前所述，弯曲河流在围绕相对稳定的轴心演化的进程中，尚具有另一重要特征，即相邻两个河湾的凹岸的坍岸活跃带有相互逐渐接近的趋势，形成逐渐被缩窄的颈部。一旦被洪水切断，水流夺道迅速冲深展宽发展为主流，弯道即被废弃，造成截弯取直。图14-20所示为长江荆江段1972年7月19日一次中等水位情况下造成的截弯取直实例，废弃河道长达20km。 图14-20 长江荆江段六合院1972年截弯取直示意图 （据华中师范学院） 14.4.2.4 地上悬河的形成与河流的大改道 河流脱离故道，袭夺其它河道或另辟河道称为大改道。黄河下游曾有过多次大改道(参见图14-1)，这种现象主要与地上悬河的形成和发育有关。黄河上游河床每年可淤高10－20cm，两岸河堤不断提高，有的河段河床高出地面(称临背差)10m以上，因此一旦自然或人为因素造成决口，则可引起河流大改道。 1．地上悬河的形成机制 地上悬河的形成一方面需要具备可供河流泛滥淤积的广阔平原，如黄河下游的泛滥平原；另一方面则必须是多泥沙水流。黄河是世界上著名的多泥沙河流，平均含沙量达31.3kg/m3，每年总输沙量为14.80亿吨，均为世界之冠，因而黄河下游地上悬河和大改道也是世所罕见的。 对黄河下游地上悬河形成机制的研究表明，形成地上悬河的水沙条件应具备以下一些特征： (1)水流中必须携带大量的粒径为0.25－0.01mm的敏感土粒； (2)河流中必须有相当部分具有0.7m／s的平均流速的敏感水流。 黄河地上悬河段河床相沉积物的粒度分析表明，其中90％以上的土粒粒径介于0.25－0.025mm之间。 研究表明，在我国这种河流并不局限于来自黄土高原的水流，例如山东汶水水系源出于泰山、鲁山、徂徕山一带，由于从那些地区携来了大量敏感土粒，所以也在下游具有广泛泛滥面积的地区形成了地上悬河。 洪水季节，地上悬河的主槽或窄(弯)段流速超过敏感流速，发生冲刷；浅滩或宽(直)段流速减缓，为敏感流速，造成淤积。而枯水季节主槽中流速也变为敏感流速，因而主槽也被淤积；如果主槽每年淤积量超过冲刷量，则主槽也和浅滩一样逐年增高，整个河床也就不断淤高。 2．地上悬河引起的河流大改道 随河床的淤高，洪水泛滥时在两岸形成的天然堤(或人工河堤)也不断增高。于是洪水易于从天然堤中低洼处(称为口门)决口。若河床临背差(河堤临水面水位高出背水面地面的高差)较小，冲出决口的洪水流量也不大时，冲出决口后流速迅速降低而淤积，造成所谓的决口扇，决口自行被堵塞。但若河床临背差已足够高，即使一股流量不大的决口水流也会由于比降大、流速愈益增大而冲开堵住口门的老决口扇，导致河流废弃故道造成大改道(图14-21)。 可见防止大改道的根本性措施应该是降低地上悬河的临背差，最好变悬河为地面河，减少水流中敏感土粒的含量或改变水流流速使其大于敏感流速，则是最有效的途径。 图14-21 地上悬河造成的大改道示意图 (据张忠胤) 14.4.3节点对河床演变的控制作用 河床中一些抗冲刷能力较强的束窄段边岸，通称为河段中间的节点；它们的分布状况和形状特征对河床(尤其是游荡性和分叉型河流)的演变起着十分重要的控制作用。 14.4.3.1 节点分布状况对河床演变的控制作用 节点的存在总的说来是限制了河流的平面摆动，节点钳制得愈紧、相隔间距愈近，则河流的平面摆动受到的约束愈大。实际上顺直或微弯曲型河流可以认为是节点连续分布的一种特殊情况。 弯曲型河流需要有一定回旋的空间，形成一个蜿蜒带，又称弯道摆幅(Bm)，它与河流多年平均流量(Qm)间有如下经验关系： 以长江中下游为例，取代表性流量Qm =29300m3/s(大通水文站资料)，则Bm =25.7km，即只有当河谷宽度超过25km条件下，河流才有可能演化成弯曲型河流。 河槽摆动可达到的最大宽度(B2)受到河道中节点纵向间距(L)的限制，两者有如下经验关系： (黄河下游) (14-19) （长江中、下游) (14-20) 以长江中、下游城陵矾以下河段为例，节点纵向间距最大值为27.8km。如果河流要发展为弯曲型，则必须B2≥Bm