桥涵水文1学习.pptx

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1、桥渡有两方面的含义u当当路路线线（公公路路、铁铁路路）碰碰到到天天然然或或人人为为的的障障碍碍时时，工工程程上上考考虑虑如如何何跨跨越越，使使路路线线连连续续。跨跨越越路路线线的的工工程程结结构构物物根根据据桥桥址址场场地地条条件件，施施工工条条件等，采取的方案有所不同。件等，采取的方案有所不同。路路线线跨跨越越障障碍碍时时所所采采取取的的工工程程结结构构方方案案的的总总称称。(广广义义)1.桥梁方案桥梁方案2.水下隧道方案水下隧道方案3.开启桥开启桥4.船渡方案船渡方案5.漫水桥漫水桥第1页/共65页u路线跨越河流障碍时，所有结构物的总体（狭义）路线跨越河流障碍时，所有结构物的总体（狭义）第

2、2页/共65页 以桥梁为例：以桥梁为例：1.桥梁（上、下部结构，基础）桥梁（上、下部结构，基础）2.桥头接线（把桥梁与原有线路连接起来）桥头接线（把桥梁与原有线路连接起来）河滩路堤（洪泛线以内部分）河滩路堤（洪泛线以内部分）桥头引道（洪泛线以外部分）桥头引道（洪泛线以外部分）3.导治工程导治工程 导引水流顺利通过桥孔；对桥梁附近河道起整治、防导引水流顺利通过桥孔；对桥梁附近河道起整治、防护作用。护作用。第3页/共65页第一章 河流概论第一节第一节 河川水文现象的特点与桥涵水文河川水文现象的特点与桥涵水文 的研究方法的研究方法第二节第二节 河流形态与河流水情河流形态与河流水情第三节第三节 河流的

3、泥沙运动与河床演变河流的泥沙运动与河床演变第四节第四节 河段分类河段分类第4页/共65页第一节第一节 河川水文现象的特点与桥涵河川水文现象的特点与桥涵水文的研究方法水文的研究方法第5页/共65页一、水的分布与循环1.水的分布 u地球总的表面积为：地球总的表面积为：5.095.09亿亿kmkm2 2 海洋：海洋：3.613.61亿亿kmkm2 2 陆地：陆地：1.481.48亿亿kmkm2 2u地球上水的存在状态：地面水、地下水、空中水地球上水的存在状态：地面水、地下水、空中水 地地面面水水：海海洋洋137137亿亿亿亿m m3 3 地地下下水水:储储存存在在透透水水的的土土、石层石层 湖泊湖泊

4、750750万亿万亿m m3 3 河流瞬时存水河流瞬时存水 空中水空中水：大气层中的水汽：大气层中的水汽1.271.27亿亿亿亿m m3 3 第一节 河川水文现象的特点与桥涵水文的研究方法第6页/共65页2.水的循环 u小循环：局限在海洋或陆地局部小循环：局限在海洋或陆地局部 海洋水海洋水 空中水空中水 海洋水海洋水 (陆地水)(陆地水)u大循环：在海洋与陆地之间进行的水分循环大循环：在海洋与陆地之间进行的水分循环 海洋水海洋水 海洋空中水海洋空中水 陆地空中水陆地空中水 陆地水陆地水 第一节 河川水文现象的特点与桥涵水文的研究方法辐射热蒸发上升冷凝降水蒸发风上升冷凝降水河流(径流)海洋水海洋

5、水第7页/共65页第一节 河川水文现象的特点与桥涵水文的研究方法第8页/共65页几个概念：几个概念：径流：降水在重力作用下沿一定路径流动的水流径流：降水在重力作用下沿一定路径流动的水流地表径流：其中沿地表流动的水流地表径流：其中沿地表流动的水流地下径流：在地下流动的水流地下径流：在地下流动的水流河川径流：在河槽中流动的水流河川径流：在河槽中流动的水流流域：地面径流汇入该河流的整个区域面积流域：地面径流汇入该河流的整个区域面积汇水面积：某一断面以上的流域面积汇水面积：某一断面以上的流域面积分水线分水线(岭岭):):流域的边界线。流域的边界线。第一节 河川水文现象的特点与桥涵水文的研究方法第9页/

6、共65页二、径流的形成与汇集过程 一一般般可可分分为为四四个个过过程程：降降水水过过程程、入入渗渗过过程程、坡面漫流过程、河槽集流过程坡面漫流过程、河槽集流过程。第一节 河川水文现象的特点与桥涵水文的研究方法第10页/共65页降水过程：降水过程：降降雨雨是是形形成成地地面面径径流流的的主主要要因因素素，降降雨雨的的多多少少决决定定径流量的大小。径流量的大小。入渗过程：入渗过程：降雨开始时并不立即形成径流。降雨开始时并不立即形成径流。植物截留、地面坑洼填流、入渗植物截留、地面坑洼填流、入渗坡面漫流过程坡面漫流过程河槽集流过程河槽集流过程 坡坡面面漫漫流流的的雨雨水水汇汇入入河河槽槽后后，顺顺着着

7、河河道道由由小小沟沟到到支支流流，由由支支流流到到干干流流，最最后后到到达达流流域域的的出出口口断断面面，这这个个过过程称为河槽集流。程称为河槽集流。第一节 河川水文现象的特点与桥涵水文的研究方法第11页/共65页结论：结论：n河流水主要来自地面径流；河流水主要来自地面径流；n地面径流的形成时间晚于降水开始的时间；地面径流的形成时间晚于降水开始的时间；n河河川川径径流流的的主主要要影影响响因因素素有有：气气候候因因素素、下下垫垫面面因因素素、人类活动等。人类活动等。气候因素气候因素降降雨雨是是径径流流形形成成的的主主要要因因素素，降降雨雨强强度度、降降雨雨历历时时和和降降雨雨面积对径流量及其变

8、化过程都有很大影响。面积对径流量及其变化过程都有很大影响。蒸蒸发发在在一一次次降降雨雨过过程程中中对对径径流流影影响响不不大大，但但对对降降雨雨前前期期的的流域蓄水量却影响很大。流域蓄水量却影响很大。下垫面因素下垫面因素 流流域域的的地地形形、土土壤壤、地地质质、植植被被、湖湖泊泊等等自自然然地地理理因因素素，称为下垫面因素。称为下垫面因素。第一节 河川水文现象的特点与桥涵水文的研究方法第12页/共65页三、水文现象的特点 随机性随机性(不确定性不确定性)水水文文现现象象发发生生的的数数值值大大小小及及发发生生的的时时间间都都具具有有一一定定的的偶偶然性，难以运用演绎的方法求得其必然性的因果关

9、系。然性，难以运用演绎的方法求得其必然性的因果关系。季节性（周期性）季节性（周期性）水水文文线线形形的的重重现现性性只只存存在在长长期期的的平平均均关关系系，但但只只能能表表现现出出相相对对的的重重现现可可能能性性大大小小，难难以以确确定定其其肯肯定定性性的的重重现现规规律。律。例如：冬春枯水，夏秋洪水例如：冬春枯水，夏秋洪水地区性地区性 同同一一地地理理特特性性的的地地区区，其其河河川川径径流流特特性性相相似似；同同时时，同一水文现象的变化规律亦可因地而异。同一水文现象的变化规律亦可因地而异。第一节 河川水文现象的特点与桥涵水文的研究方法第13页/共65页四、桥涵水文的研究方法 水水文文现现

10、象象的的数数值值变变化化及及其其变变化化过过程程受受到到许许多多复复杂杂因因素素的的影影响响，难难以以获获得得物物理理关关系系的的简简单单数数学学模模型型来来用用以以求求解解，也也不不可可能能从从水水文文现现象象的的实实测测记记录录中中找找到到确确定定的的物物理理关关系系，只只能能从从实实测测记记录录中中透透过过现现象象看看本本质质，寻寻找找其其发发生生的的统统计计规规律律，并并用用概概率率大大小小来来预预示示各各类类水水文文现象的再现可能性。现象的再现可能性。第一节 河川水文现象的特点与桥涵水文的研究方法第14页/共65页1.数理统计法数理统计法 这这种种方方法法把把水水文文现现象象的的特特

11、征征值值(水水位位、流流量量)看看成成随随机机变变量量，运运用用概概率率论论的的基基本本原原理理，逐逐一一计计算算各各特特征征值值出出现现的的频频率率，再再按按公公路路工工程程水水文文勘勘测测设设计计规规范范所所规规定定的的容容许许破坏率或要求的安全率，从中选中合适的设计值。破坏率或要求的安全率，从中选中合适的设计值。2.成因分析法成因分析法 此此方方法法从从径径流流与与降降水水的的成成因因关关系系，建建立立水水文文现现象象特特征征值的物理数学模型值的物理数学模型，并以此求解各类水文计算问题。，并以此求解各类水文计算问题。但但因因水水文文现现象象的的复复杂杂性性，仍仍难难以以在在成成因因机机理

12、理上上找找到到合合适的概括，也难以得到十分理想的结果。适的概括，也难以得到十分理想的结果。第一节 河川水文现象的特点与桥涵水文的研究方法第15页/共65页3.地理综合法地理综合法 此此方方法法通通过过实实测测资资料料的的整整体体分分析析，建建立立一一些些水水文文特特征征值值的的地地区区性性经经验验公公式式或或在在地地图图上上绘绘制制成成水水文文特特征征值值的的等等值值线线图图，也也可可以以制制成成专专用用计计算算表表。等等值值线线图图在在一一定定程程度度上上可可以反映水文值的空间分布。以反映水文值的空间分布。此此法法应应用用较较为为简简易易，对对于于缺缺乏乏实实测测资资料料地地区区很很有有实实

13、用用意义。意义。第一节 河川水文现象的特点与桥涵水文的研究方法第16页/共65页第二节第二节 河流形态与河流水情河流形态与河流水情第17页/共65页第二节 河流形态与河流水情一、河流形态 河流形态由其平面、纵断面、横断面综合反映。河流形态由其平面、纵断面、横断面综合反映。1.河长与流域河长与流域 反映河流大小的指标。反映河流大小的指标。河流名称河流名称长度长度流域面积流域面积尼罗河尼罗河66503350,000密西西比河密西西比河62623248,000亚马逊河亚马逊河64007050,000长江长江63001807,000黄河黄河5464752,000第18页/共65页第二节 河流形态与河流

14、水情2.河网密度河网密度 反映河流发育规模的指标。反映河流发育规模的指标。其中：其中：所有干流与支流总长；所有干流与支流总长；流域面积。流域面积。第19页/共65页第二节 河流形态与河流水情3.流域的形状流域的形状 可可以以用用流流域域形形状状系系数数来来表表示示。流流域域平平均均宽宽度度与与流流域域长长度之比称为流域形状系数。度之比称为流域形状系数。流域形状与圆的形状相差越大，流域形状系数Ke,Ke,也越大。KeKe值接近于1 1时，说明流域的形状接近于圆形,这样的流域易造成大的洪水。KeKe值越大，流域形状越狭长，径流变化越平缓。扇形：干流短，多支流如手指状分布，形状系数较大；扇形：干流短

15、，多支流如手指状分布，形状系数较大；(海河海河)羽形：干流比较长，支流沿途分散地汇入主流；羽形：干流比较长，支流沿途分散地汇入主流；(滦河滦河)平平行行状状：几几个个支支流流接接近近平平行行排排列列，到到河河口口附附近近汇汇集集起起来来；(长长江江上上游游)混合型：主要是一些大型河流。混合型：主要是一些大型河流。第20页/共65页第二节 河流形态与河流水情4.弯曲系数弯曲系数 反映河流河段弯曲程度大小的系数。反映河流河段弯曲程度大小的系数。河道全长与河源到河口的直线长度之比。河道全长与河源到河口的直线长度之比。值越大，说明河道越弯曲。值越大，说明河道越弯曲。河流弯曲系数大对航运及排洪不利。河流

16、弯曲系数大对航运及排洪不利。第21页/共65页第二节 河流形态与河流水情5.河流的横断面及横比降河流的横断面及横比降 在在平平原原河河道道中中，由由于于断断面面流流速速分分布布不不均均匀匀导导致致水水内内环环流流现现象象，往往往往造造成成河河道道冲冲淤淤或或河河湾湾发发展展，使使河河道道在在平平面面上上呈呈蜿蜿蜒蜒曲曲折折的的形形态态，并并使使河河道道的的凹凹岸岸冲冲深深，凸凸岸岸淤淤浅浅，在弯段与直段间出现沿程深浅交替的现象。在弯段与直段间出现沿程深浅交替的现象。u垂直水流方向的横断面称为河流的横断面垂直水流方向的横断面称为河流的横断面 从横断面上看，河道又分为主槽、边滩、河滩三部分。从横断

17、面上看，河道又分为主槽、边滩、河滩三部分。第22页/共65页第二节 河流形态与河流水情5.河流的横断面及横比降河流的横断面及横比降 复式断面：有河槽又有河滩。复式断面：有河槽又有河滩。单式断面：只有河槽而无河滩。单式断面：只有河槽而无河滩。第23页/共65页第二节 河流形态与河流水情5.河流的横断面及横比降河流的横断面及横比降u 横比降横比降 天然河道中，其水面一般都有横向比降天然河道中，其水面一般都有横向比降(即横向坡度即横向坡度)。直段河道中，涨水时，河中水位呈直段河道中，涨水时，河中水位呈中间高两边低中间高两边低；退水时，河中水位呈退水时，河中水位呈中间低两边高中间低两边高；弯弯段段河河

18、道道中中，由由于于水水流流同同时时受受到到重重力力和和离离心心力力作作用用，断断面水位常呈面水位常呈凹岸高，凸岸低凹岸高，凸岸低。第24页/共65页第二节 河流形态与河流水情弯段水流的横比降及超高值：弯段水流的横比降及超高值：式中：式中：断面平均流速；断面平均流速；弯道平均曲率半径；弯道平均曲率半径；水面宽度；水面宽度；凹岸水面超高；凹岸水面超高；水面横比降。水面横比降。第25页/共65页第二节 河流形态与河流水情6.河流纵断面及纵比降河流纵断面及纵比降 纵断面：沿河流中泓线的剖面；纵断面：沿河流中泓线的剖面；河底的纵比降河底的纵比降 纵比降：纵比降：水面的纵比降水面的纵比降总总落落差差：河河

19、源源与与河河口口之之间间的的高高差差。高高差差越越大大，侵侵蚀蚀能能力力越强越强第26页/共65页第二节 河流形态与河流水情二、河流水情与补给 河河流流的的水水位位每每年年的的涨涨落落情情况况，叫叫水水情情。由由于于河河流流补补给不一样，它们的水情也不一样。给不一样，它们的水情也不一样。a.根据水情，河流分为：根据水情，河流分为：间歇性河流间歇性河流 常年有水河流常年有水河流b.根据河流的补给，河流可分为：根据河流的补给，河流可分为：雨水型河流雨水型河流 融雪型河流融雪型河流 雨雪型河流雨雪型河流 混合型混合型第27页/共65页第二节 河流形态与河流水情1.雨水型河流雨水型河流多峰肥型多峰肥型

20、 汛期长，水量大汛期长，水量大2.雨雪型河流雨雪型河流双峰型双峰型 汛期短，水量比较小，汛期短，水量比较小，河流暴涨暴落河流暴涨暴落第28页/共65页第二节 河流形态与河流水情3.融雪型河流融雪型河流单峰型单峰型 洪洪峰峰出出现现在在6-7月月份份，水水量量最最小小，不不仅仅取取决决于于降降雪雪，还与当年气温有关。还与当年气温有关。第29页/共65页第三节第三节 河流的泥沙运动与河床演变河流的泥沙运动与河床演变第30页/共65页一、河床与流速1.河床2.流速 河河中中流流速速分分布布，沿沿纵纵向向一一般般上上游游、山山区区河河段段大大，而而中中、下游、平原河段小。下游、平原河段小。沿沿横横向向

21、，河河床床断断面面内内的的流流速速分分布布，通通常常是是由由河河岸岸向向河河心增大，由河底向水面增长。心增大，由河底向水面增长。第三节 河流的泥沙运动与河床演变第31页/共65页第三节 河流的泥沙运动与河床演变2.流速(1)(1)垂线平均流速垂线平均流速 某某一一测测流流垂垂线线沿沿深深度度 多多点点的的流流速速多多不不相相同同，河河底底流流速速最小，距离水面约最小，距离水面约 处的流速最大，而水面流速稍小。处的流速最大，而水面流速稍小。第32页/共65页第三节 河流的泥沙运动与河床演变(1)(1)垂线平均流速垂线平均流速 沿测流垂线深度各点不同流速的平均值沿测流垂线深度各点不同流速的平均值

22、称为称为垂线平垂线平均流速均流速，它随测流垂线位置的不同而异。，它随测流垂线位置的不同而异。五点法：五点法：三点法：三点法：二点法：二点法：一点法：一点法：第33页/共65页第三节 河流的泥沙运动与河床演变(2)(2)全断面平均流速全断面平均流速式中：式中：河床断面通过的全部流量；河床断面通过的全部流量；河床断面全部过水面积河床断面全部过水面积,。(3)(3)河槽平均流速河槽平均流速 第34页/共65页二、河流泥沙1.泥沙分类 根据粒径大小分类根据粒径大小分类 顽石顽石 漂石漂石 卵石卵石 砾石砾石 粗砂粗砂 细砂细砂根据泥沙在河道中的运动方式分类根据泥沙在河道中的运动方式分类 悬砂、底砂、床

23、砂悬砂、底砂、床砂第三节 河流的泥沙运动与河床演变第35页/共65页悬砂：悬砂：悬浮于水中随水流运动的细粒泥沙；悬浮于水中随水流运动的细粒泥沙；运动速度与水流速度基本相同。运动速度与水流速度基本相同。底砂：底砂：沿河床表面推移的较大颗粒泥沙；沿河床表面推移的较大颗粒泥沙；滑滑动动、滚滚动动、跳跳跃跃的的运运动动形形式式，速速度度远远小小于于水水流流速度。速度。床砂：床砂：沉积于河床静止不动的泥沙。沉积于河床静止不动的泥沙。三三类类泥泥沙沙的的分分类类并并不不是是严严格格不不变变的的，这这三三类类泥泥沙沙之之间在一定条件下可以相互转化。间在一定条件下可以相互转化。床砂床砂 底砂底砂 悬砂悬砂 因

24、此，根据泥沙运动形式所进行的分类，不是绝对的。因此，根据泥沙运动形式所进行的分类，不是绝对的。第三节 河流的泥沙运动与河床演变第36页/共65页第三节 河流的泥沙运动与河床演变2.泥沙的主要特征泥沙的几何特性泥沙的几何特性 等容粒径等容粒径：与泥沙颗粒同体积的球体直径；：与泥沙颗粒同体积的球体直径；平均粒径平均粒径：沙样中各级颗粒的重力加权平均值；：沙样中各级颗粒的重力加权平均值；中中值值粒粒径径：占占沙沙样样重重力力50%50%的的泥泥沙沙粒粒径径，大大于于和和小小于于这这种粒径的泥沙各占种粒径的泥沙各占50%;50%;占沙样重力占沙样重力95%95%泥沙粒径。泥沙粒径。第37页/共65页第

25、三节 河流的泥沙运动与河床演变粒径级配曲线 泥沙是由大小不同颗粒组成的群体，反映不同粒径颗泥沙是由大小不同颗粒组成的群体，反映不同粒径颗粒在泥沙中所占的不同比例，采用半对数坐标纸绘制级配粒在泥沙中所占的不同比例，采用半对数坐标纸绘制级配曲线，横坐标表示粒径大小，曲线，横坐标表示粒径大小，纵坐标表示小于某粒径纵坐标表示小于某粒径的泥沙在整个沙样中所的泥沙在整个沙样中所占的质量百分比。占的质量百分比。第38页/共65页泥沙的重力特性（容重）泥沙的重力特性（容重）泥沙的水力特性泥沙的水力特性 水水力力粗粗度度或或沉沉速速:泥泥沙沙颗颗粒粒在在静静止止清清水水中中的的均均匀匀下下沉沉速速度度。它是反映

26、泥沙运动和河床淤积及冲刷可能性的重要参数。它是反映泥沙运动和河床淤积及冲刷可能性的重要参数。泥泥沙沙在在静静水水中中下下沉沉时时将将受受到到水水流流阻阻力力作作用用，且且随随泥泥沙沙沉沉降降速速度度加加快快而而增增大大，当当阻阻力力与与泥泥沙沙所所受受重重力力相相等等时时，泥泥沙沙将匀速下沉。将匀速下沉。第三节 河流的泥沙运动与河床演变第39页/共65页第三节 河流的泥沙运动与河床演变3.泥沙起动流速(1)(1)泥沙颗粒的受力分析泥沙颗粒的受力分析 水水流流以以底底速速 冲冲向向床床面面泥泥沙沙，在在颗颗粒粒迎迎水水面面产产生生动动水水压压力力。水水流流受受颗颗粒粒阻阻碍碍产产生生向向上上绕绕

27、流流，颗颗粒粒顶顶面面流流速速加加大大，压压力力减减小小，与与颗颗粒粒底底面面产产生生压压力力差差形形成成对对泥泥沙沙的的上上举举力力。同同时时。绕绕流流在在颗颗粒粒背背后后形形成成漩漩涡涡区区，又又产产生生向向前前的的负负压力。压力。动力：阻力：第40页/共65页第三节 河流的泥沙运动与河床演变(2)(2)泥沙的起动条件泥沙的起动条件 泥泥沙沙的的起起动动：泥泥沙沙在在水水流流作作用用下下，由由静静止止状状态态转转变变为为运动状态的临界状态。运动状态的临界状态。移动移动：推动力推动力=阻力阻力 沿床面移动沿床面移动 滚动滚动：动力矩动力矩=阻力矩阻力矩 沿床面滚动沿床面滚动 如如果果上上举举

28、力力大大于于重重力力(），泥泥沙沙脱脱离离河河床床表表面面成成为悬砂。为悬砂。第41页/共65页第三节 河流的泥沙运动与河床演变(3)(3)泥沙的起动流速泥沙的起动流速 起起动动流流速速：床床面面泥泥沙沙颗颗粒粒在在各各种种外外力力作作用用下下，失失去去平平衡，泥沙开始运动时衡，泥沙开始运动时水流垂线平均流速水流垂线平均流速。实实际际上上，对对泥泥沙沙颗颗粒粒起起作作用用的的流流速速是是底底速速，为为实实用用方方便便，改用与底速相应的垂线平均流速或断面平均流速。改用与底速相应的垂线平均流速或断面平均流速。第42页/共65页第三节 河流的泥沙运动与河床演变(3)(3)泥沙的起动流速泥沙的起动流速

29、沙玉清公式沙玉清公式:(:(根据颗粒移动条件推出根据颗粒移动条件推出)张瑞瑾公式张瑞瑾公式:(:(局部冲刷计算中采用的公式局部冲刷计算中采用的公式)流速换算项重力项黏性项流速换算项重力项黏性项第43页/共65页第三节 河流的泥沙运动与河床演变(3)(3)泥沙的起动流速泥沙的起动流速关于这两个公式：关于这两个公式：第第一一项项反反映映重重力力的的作作用用，第第二二项项反反映映分分子子粘粘结结力力作作用用。对对于于粗粗颗颗粒粒的的泥泥沙沙以以第第一一项项的的数数值值为为主主，低低于于细细颗颗粒粒的泥沙以第二项为主。的泥沙以第二项为主。此此外外，还还有有将将床床面面流流速速或或1m1m深深处处流流速

30、速化化为为垂垂线线平平均均流流速的系数。速的系数。最最小小值值在在 该该值值的的右右侧侧，起起动动以以克克服服重重力力为为主主，起起动动流流速速随随粒粒径径增增大大而而增增大大；该该值值左左侧侧，起动以克服粘结力为主，起动流速随粒径减小而增大。起动以克服粘结力为主，起动流速随粒径减小而增大。相同时，相同时，张氏公式张氏公式 1i1,流量小而水位变化大；流量小而水位变化大；水水流流切切割割加加深深原原生生河河谷谷，河河床床多多呈呈”V V”形形峡峡谷谷，间间有有开阔段，大量泥沙带向中下游。开阔段，大量泥沙带向中下游。中游中游 坡坡度度和和流流速速减减缓缓，水水流流下下切切能能力力减减弱弱，而而转

31、转向向两两岸岸的的淘淘刷刷，河河床床加加宽宽。本本段段上上游游来来沙沙下下游游去去沙沙，河河床床较较稳稳定。定。下游下游 坡坡度度和和流流速速很很小小，i0.1，多多洲洲、岛岛，河河汊汊。上上、中中游游来来沙沙大大量量沉沉积积，形形成成冲冲积积层层，厚厚达达数数十十至至数数百百米米，越向下游越厚，颗粒越细。越向下游越厚，颗粒越细。河床在冲积层上发育成复式断面。河床在冲积层上发育成复式断面。第三节 河流的泥沙运动与河床演变第50页/共65页2.2.河床演变的类型河床演变的类型 在在平平原原河河流流中中，水水流流所所携携带带的的泥泥沙沙往往往往悬悬移移质质占占大大部部分分，推推移移质质可可以以忽忽

32、略略不不计计。对对某某一一河河段段，若若上上游游来来沙沙量量大大于于本本河河段段的的水水流流携携沙沙能能力力，多多余余的的泥泥沙沙就就会会沉沉积积下下来来，使使河河床床发发生生淤淤积积；若若来来沙沙量量小小于于本本河河段段的的水水流流携携沙沙能能力力，则则由由本本河河段段的的泥泥沙加以补充，造成河床的冲刷。沙加以补充，造成河床的冲刷。河床演变的根本原因在于：水流输沙不平衡河床演变的根本原因在于：水流输沙不平衡第三节 河流的泥沙运动与河床演变第51页/共65页(1)(1)纵向变形纵向变形纵向输沙不平衡纵向输沙不平衡 如：河源与上游的河床下切；下游河床的淤高。如：河源与上游的河床下切；下游河床的淤

33、高。(2)(2)横向变形横向变形横向输沙不平衡横向输沙不平衡 河湾发展、河槽拓宽、塌岸、分汊、改道。河湾发展、河槽拓宽、塌岸、分汊、改道。河河湾湾发发展展与与弯弯段段水水流流离离心心力力有有关关，它它可可以以使使凹凹岸岸不不断断地地受受到到冲冲刷刷，凸凸岸岸不不断断出出现现淤淤积积，产产生生横横向向比比降降，最最终终导致河流截弯取直，河流改道。导致河流截弯取直，河流改道。第三节 河流的泥沙运动与河床演变第52页/共65页3.3.河床演变的影响因素河床演变的影响因素 对对任任何何一一具具体体的的河河段段，影影响响河河床床演演变变的的因因素素，主主要要有：有：流域的产沙条件流域的产沙条件流域的产沙

34、量及泥沙组成流域的产沙量及泥沙组成 如如：黄黄河河及及华华北北地地区区一一些些河河流流，河河水水含含沙沙量量大大，河道淤积严重。河道淤积严重。流量的变化流量的变化 流量越大，水流的携沙量就越多；流量越大，水流的携沙量就越多；流量变化越大，泥沙运动和河床变形就越剧烈。流量变化越大，泥沙运动和河床变形就越剧烈。河床土质河床土质 土质越坚实，河床变形就越缓慢；土质越坚实，河床变形就越缓慢；土质越松散，河床易冲刷，变形急剧。土质越松散，河床易冲刷，变形急剧。第三节 河流的泥沙运动与河床演变第53页/共65页水流比降水流比降 河床比降大，流速大，冲刷力强；反之，易淤积。河床比降大，流速大，冲刷力强；反之

35、，易淤积。副流作用副流作用河床冲淤的主要原因河床冲淤的主要原因 主主流流：河河中中水水流流由由于于床床壁壁的的限限制制按按总总的的运运动动趋趋势势运动者称为主流。运动者称为主流。副副流流：由由于于过过水水断断面面形形状状改改变变或或河河湾湾的的影影响响，伴伴随主流而出现的某种规模较大的旋转性水流。随主流而出现的某种规模较大的旋转性水流。人类活动人类活动 如如：兴兴修修水水利利，建建造造堤堤坝坝、桥桥、涵涵、水水库库（清清水水冲刷）等活动。冲刷）等活动。第三节 河流的泥沙运动与河床演变第54页/共65页四、河相关系与造床流量1.造床流量 河河床床形形态态的的塑塑造造是是水水流流与与泥泥沙沙因因素

36、素不不断断变变化化，长长期期连连续续作作用用的的结结果果。河河床床演演变变的的快快慢慢取取决决于于水水流流携携沙沙能能力力的的大大小小，而而携携沙沙能能力力又又随随着着河河流流的的水水力力条条件件（流流量量）而而变变化。化。另另一一方方面面，不不同同数数值值大大小小的的流流量量在在年年复复一一年年的的循循环环变变化化中中出出现现的的可可能能性性各各不不相相同同，中中等等程程度度的的流流量量经经常常出出现现，它所造成的泥沙运动自然对河床的塑造影响较大。它所造成的泥沙运动自然对河床的塑造影响较大。造造床床流流量量从从强强度度与与时时间间两两方方面面综综合合考考虑虑，对对塑塑造造河河床床发发挥挥最最

37、大大作作用用的的相相应应流流量量，实实际际工工作作中中通通常常取取平平摊水位时的相应流量来代表。摊水位时的相应流量来代表。第三节 河流的泥沙运动与河床演变第55页/共65页2.河相关系 河河床床的的几几何何形形态态（包包括括断断面面形形状状、比比降降、水水深深、河河宽宽、弯弯曲曲半半径径等等）它它随随河河流流的的水水力力因因素素与与泥泥沙沙因因素素（如如流流量量、粒粒径径）的的变变化化而而变变化化，两两者者处处于于相相互互适适应应而又不断变化的过程中。而又不断变化的过程中。河河相相关关系系就就是是建建立立河河床床几几何何形形态态与与水水力力、泥泥沙沙因因素间的内在联系。素间的内在联系。第三节

38、河流的泥沙运动与河床演变第56页/共65页基本河宽基本河宽河槽宽度和水深关系河槽宽度和水深关系 第三节 河流的泥沙运动与河床演变第57页/共65页第四节第四节 河段分类河段分类第58页/共65页第四节第四节 河段分类河段分类 由于不同河流乃至同一河流的不同河段其地形、由于不同河流乃至同一河流的不同河段其地形、地貌、地质、水文、气象等自然条件的差异，其河地貌、地质、水文、气象等自然条件的差异，其河床稳定程度，演变快慢等特点各不相同。床稳定程度，演变快慢等特点各不相同。为正确进行桥渡设计（桥位选择、桥孔设计、各为正确进行桥渡设计（桥位选择、桥孔设计、各项水文计算），项水文计算），就必须掌握桥位所在

39、河段的固有特就必须掌握桥位所在河段的固有特性，采取因地制宜的设计构想，实现其综合技术经性，采取因地制宜的设计构想，实现其综合技术经济合理性。济合理性。第59页/共65页第四节第四节 河段分类河段分类一、河段划分一、河段划分河段分类按地区划分按形态划分按稳定程度划分山区河流山前区河流平原河流河口段顺直微弯性河段分汊性河段弯曲性河段游荡性河段宽滩性河段稳定性河段次稳定性河段不稳定河段第60页/共65页第四节第四节 河段分类河段分类稳定性河段次稳定性河段不稳定河段山区峡谷河段山区开阔河段平原顺直微弯河段分汊河段弯曲河段宽滩河段平原游荡性河段山前区变迁性河段山前区冲积漫流河段三角港河口三角洲河口山区河

40、流平原区河流山前区河流河口第61页/共65页第四节第四节 河段分类河段分类二、划分演变二、划分演变山区稳定河段平原稳定河段平原次稳定河段平原游荡性河段山前区变迁性河段峡谷段开阔段1964年”全国桥渡冲刷计算“学术会议峡谷性河段稳定性河段次稳定性河段宽滩性河段游荡性河段变迁性河段冲积漫流性河段1976年“大中桥孔设计研究报告”19921992年，新增三角港河口和三角洲河口年，新增三角港河口和三角洲河口20022002年，年，公路工程水文勘测设计规范公路工程水文勘测设计规范新增河口段新增河口段第62页/共65页第四节第四节 河段分类河段分类划分河段的依据：河床平面外形，断面及地质特点，水文划分河段

41、的依据：河床平面外形，断面及地质特点，水文特点、稳定性与变形特点特点、稳定性与变形特点稳定程度的判段期取稳定程度的判段期取5050年，年，5050年左右的河床演变作为衡量年左右的河床演变作为衡量标准。标准。实际桥位河段的选取：实际桥位河段的选取：上游：桥位中线的上游上游：桥位中线的上游3 34 4倍河床宽度，倍河床宽度，下游：桥位中线下游下游：桥位中线下游2 2倍河床宽度，对弯曲性河段应至少倍河床宽度，对弯曲性河段应至少包括一个河湾。包括一个河湾。不同河段的主要区别不同河段的主要区别稳定稳定：岸线、河槽、洪水流向基本不变岸线、河槽、洪水流向基本不变次稳定次稳定：主流在河槽内摆动，幅度小，变化慢：主流在河槽内摆动，幅度小，变化慢变迁性变迁性：主流在河床内摆动，幅度大，变化快；河床颗：主流在河床内摆动，幅度大，变化快；河床颗粒粗，冲刷浅粒粗，冲刷浅游荡性游荡性：河流改道，摆动幅度更大；河床质颗粒细，冲：河流改道，摆动幅度更大；河床质颗粒细，冲刷深，回淤快。刷深，回淤快。第63页/共65页第四节第四节 河段分类河段分类三、河段型性三、河段型性1.1.峡谷性河段峡谷性河段2.2.稳定性河段稳定性河段3.3.次稳定性河段次稳定性河段4.4.变迁性河段变迁性河段5.5.游荡性河段游荡性河段第64页/共65页感谢您的观看。第65页/共65页