清华河流动力学概论第7章课件2.pdf

清华大学水利系河流动力学概论1河 流 动 力 学 概 论清华大学水利系河流动力学概论2第七章 冲积河流的河型第七章 冲积河流的河型1. 不同河型及其分类不同河型及其分类 基于水沙运动的河型分类，河流自动调整与河型的成因基于水沙运动的河型分类，河流自动调整与河型的成因2. 河型成因分析中的极值假说河型成因分析中的极值假说 最大输沙效率假说，单位河长最小水流功率假说，其他极值假说最大输沙效率假说，单位河长最小水流功率假说，其他极值假说3. 单流路弯曲河道的演变单流路弯曲河道的演变 弯道的水流运动和泥沙输移 ，蜿蜒河道演变弯道的水流运动和泥沙输移 ，蜿蜒河道演变4. 多流路河道的演变特性多流路河道的演变特性 相对稳定分汊型 、游荡分汊型，河型转换与控制变量的关系相对稳定分汊型 、游荡分汊型，河型转换与控制变量的关系5.河流的纵剖面及其影响因素河流的纵剖面及其影响因素 均衡纵剖面与泥沙输运特性，纵剖面的调整均衡纵剖面与泥沙输运特性，纵剖面的调整清华大学水利系河流动力学概论3多流路河道的不同类型多流路河道的不同类型多流路河道的不同类型多流路河道的不同类型多流路河道分类多流路河道分类 – 相对稳定分汊河型 – 江心洲成因 – 游荡分汊河型 – 游荡指标 - 河型转换图解 – 河道纵剖面广州卫星影像广州卫星影像雅鲁藏布江雅鲁藏布江长沙橘子洲头长沙橘子洲头清华大学水利系河流动力学概论4多流路河道主要类型之多流路河道主要类型之 1. 游荡分汊、主流不稳定游荡分汊、主流不稳定多流路河道主要类型之多流路河道主要类型之 1. 游荡分汊、主流不稳定游荡分汊、主流不稳定多流路河道分类多流路河道分类 – 相对稳定分汊河型 – 江心洲成因 – 游荡分汊河型 – 游荡指标 - 河型转换图解 – 河道纵剖面清华大学水利系河流动力学概论5相对稳定分汊河流相对稳定分汊河流多流路河道主要类型之多流路河道主要类型之 2. 相对稳定分汊河流相对稳定分汊河流多流路河道主要类型之多流路河道主要类型之 2. 相对稳定分汊河流相对稳定分汊河流多流路河道分类多流路河道分类 – 相对稳定分汊河型 – 江心洲成因 – 游荡分汊河型 – 游荡指标 - 河型转换图解 – 河道纵剖面清华大学水利系河流动力学概论6以长江中下游河道为例，有三种类型：以长江中下游河道为例，有三种类型： 1)顺直分汊型，弯曲系数在顺直分汊型，弯曲系数在1.0至至1.2之间；之间； 2)微弯分汊型，至少有一股分汊弯曲系数较大微弯分汊型，至少有一股分汊弯曲系数较大(1.2∼1.5)；； 3)鹅头分汊型，至少有一股分汊弯曲系数很大，超过鹅头分汊型，至少有一股分汊弯曲系数很大，超过1.5。

温带湿润地区的相对稳定分汊河型温带湿润地区的相对稳定分汊河型温带湿润地区的相对稳定分汊河型温带湿润地区的相对稳定分汊河型为什么温带湿润地区的河道，常常有稳定分汊的河型？为什么温带湿润地区的河道，常常有稳定分汊的河型？多流路河道分类 – 相对稳定分汊河型相对稳定分汊河型 – 江心洲成因 – 游荡分汊河型 – 游荡指标 - 河型转换图解 – 河道纵剖面清华大学水利系河流动力学概论7长江中下游江心洲河型相对均衡、稳定的重要原因是： 细颗粒泥沙落淤在沙卵石河床上，形成二元结构 长江中下游的很多江心洲洲面上，洲面上的粘砂土覆 盖层厚度可达长江中下游江心洲河型相对均衡、稳定的重要原因是： 细颗粒泥沙落淤在沙卵石河床上，形成二元结构 长江中下游的很多江心洲洲面上，洲面上的粘砂土覆 盖层厚度可达2∼6m，大大增强了其稳定性例如嘉鱼的 护县洲水面以上为，大大增强了其稳定性例如嘉鱼的 护县洲水面以上为6∼8m厚的黄色砂壤土，水面以下为青 灰色砂鄂城以下的代家洲中上层为黄色粘土，下层近 水部分为砂壤土厚的黄色砂壤土，水面以下为青 灰色砂鄂城以下的代家洲中上层为黄色粘土，下层近 水部分为砂壤土影响河道稳定性的重要因素影响河道稳定性的重要因素: 边界抗冲性边界抗冲性影响河道稳定性的重要因素影响河道稳定性的重要因素: 边界抗冲性边界抗冲性多流路河道分类 – 相对稳定分汊河型相对稳定分汊河型 – 江心洲成因 – 游荡分汊河型 – 游荡指标 - 河型转换图解 – 河道纵剖面思考：什么气候条件有助于粘土的产生？思考：什么气候条件有助于粘土的产生？清华大学水利系河流动力学概论8细颗粒泥沙落 淤在沙卵石河 床上，形成二 元结构。

细颗粒泥沙落 淤在沙卵石河 床上，形成二 元结构顺直分汊顺直分汊边岸物质粘 粒含量边岸物质粘 粒含量较高较高微弯分汊微弯分汊边岸物质粘 粒含量边岸物质粘 粒含量中等中等弯曲分汊弯曲分汊边岸物质粘 粒含量边岸物质粘 粒含量较低较低对长江中下游 的汊河来说, 两岸山丘矶头 也是重要的控 制因素, 即所 谓“节点”对长江中下游 的汊河来说, 两岸山丘矶头 也是重要的控 制因素, 即所 谓“节点”二元结构不是指有 两个台阶,而是说 有两种质地: “粘 土”和“沙”二元结构不是指有 两个台阶,而是说 有两种质地: “粘 土”和“沙”多流路河道分类 – 相对稳定分汊河型相对稳定分汊河型 – 江心洲成因 – 游荡分汊河型 – 游荡指标 - 河型转换图解 – 河道纵剖面影响河道稳定性的重要因素影响河道稳定性的重要因素: 边界抗冲性边界抗冲性影响河道稳定性的重要因素影响河道稳定性的重要因素: 边界抗冲性边界抗冲性清华大学水利系河流动力学概论9长江中下游河道的几何形态特征与河岸物质组成情况：依照顺直分汊、微 弯分汊、弯曲分汊的次序，长江中下游河道的几何形态特征与河岸物质组成情况：依照顺直分汊、微 弯分汊、弯曲分汊的次序，河岸抗冲性逐渐减弱，宽浅程度有所增加河岸抗冲性逐渐减弱，宽浅程度有所增加。

表 7-4 长江中下游河道的几何形态特征与河岸物质组成 枯水位以上河岸物质组成河 型 河宽 (m) 水深 (m) HB平均长度(km)平均宽度(km)汊河段长宽比平均江心洲数平均汊道数分汊系数 汊河 最大 弯曲 系数汊河放宽率A1A2顺直型 1410 20.4 1.84 -- -- -- -- -- -- -- -- 1.772.34单一弯道 1674 19.8 2.06 -- -- -- -- -- -- -- -- 2.714.66单流路 弯曲型 1168 16.7 2.04 -- -- -- -- -- -- -- -- 1.131.99顺 直 2251 13.4 3.55 18.63.55.41.02.02.18 1.082.271.772.79微 弯 2354 13.1 3.70 18.85.53.41.32.32.53 1.274.242.314.11多流路 弯 曲 3332 13.0 4.45 23.78.62.82.43.44.10 2.046.722.524.13粉沙与粘土含量之比粉沙与粘土含量之比 粉沙-沙 与粘土含 量之比粉沙-沙 与粘土含 量之比河岸物质中有粘土存在时河岸物质中有粘土存在时, 边界抗冲性强边界抗冲性强河岸物质中有粘土存在时河岸物质中有粘土存在时, 边界抗冲性强边界抗冲性强多流路河道分类 – 相对稳定分汊河型相对稳定分汊河型 – 江心洲成因 – 游荡分汊河型 – 游荡指标 - 河型转换图解 – 河道纵剖面说出长江 中游 一 个重要节 点？说出长江 中游 一 个重要节 点？清华大学水利系河流动力学概论10在在140多年中河道平面 形态基本不变，说明这段 河道达到了相对稳定．多年中河道平面 形态基本不变，说明这段 河道达到了相对稳定．分汊型河道相对稳定的时间长度：数百年分汊型河道相对稳定的时间长度：数百年分汊型河道相对稳定的时间长度：数百年分汊型河道相对稳定的时间长度：数百年多流路河道分类 – 相对稳定分汊河型相对稳定分汊河型 – 江心洲成因 – 游荡分汊河型 – 游荡指标 - 河型转换图解 – 河道纵剖面陆溪口鹅头弯发展过程陆溪口鹅头弯发展过程清华大学水利系河流动力学概论11江心洲成因江心洲成因江心洲成因江心洲成因以长江中下游为例，有三种类型：以长江中下游为例，有三种类型： 1)泥沙落淤形成心滩;泥沙落淤形成心滩; 2)边滩切割分离出心滩;边滩切割分离出心滩; 3)河势变缓而落淤的沙洲被多条汊道切割形成多个江心洲。

河势变缓而落淤的沙洲被多条汊道切割形成多个江心洲多流路河道分类 – 相对稳定分汊河型 – 江心洲成因江心洲成因 – 游荡分汊河型 – 游荡指标 - 河型转换图解 – 河道纵剖面清华大学水利系河流动力学概论12江心洲成因江心洲成因江心洲成因江心洲成因多流路河道分类 – 相对稳定分汊河型 – 江心洲成因江心洲成因 – 游荡分汊河型 – 游荡指标 - 河型转换图解 – 河道纵剖面以长江中下游为例，有三种类型：以长江中下游为例，有三种类型： 1)泥沙落淤形成心滩;泥沙落淤形成心滩; 2) 边滩切割分离出心滩边滩切割分离出心滩; 3)河势变缓而落淤的沙洲被多条汊道切割形成多个江心洲河势变缓而落淤的沙洲被多条汊道切割形成多个江心洲倒套倒套清华大学水利系河流动力学概论13江心洲成因江心洲成因江心洲成因江心洲成因多流路河道分类 – 相对稳定分汊河型 – 江心洲成因江心洲成因 – 游荡分汊河型 – 游荡指标 - 河型转换图解 – 河道纵剖面以长江中下游为例，有三种类型：以长江中下游为例，有三种类型： 1)泥沙落淤形成心滩; 2) 边滩切割分离出心滩;泥沙落淤形成心滩; 2) 边滩切割分离出心滩; 3) 河势变缓而落淤的沙洲被多条汊道切割形成多个江心洲。

河势变缓而落淤的沙洲被多条汊道切割形成多个江心洲清华大学水利系河流动力学概论14鄱阳湖口入汇顶托处张家洲近鄱阳湖口入汇顶托处张家洲近600年来的演变年来的演变江心洲成因江心洲成因江心洲成因江心洲成因多流路河道分类 – 相对稳定分汊河型 – 江心洲成因江心洲成因 – 游荡分汊河型 – 游荡指标 - 河型转换图解 – 河道纵剖面清华大学水利系河流动力学概论15游荡分汊型河道游荡分汊型河道(辫状河道，辫状河道，braided)游荡分汊型河道游荡分汊型河道(辫状河道，辫状河道，braided)雅鲁藏布江辫状河道雅鲁藏布江辫状河道多流路河道分类 – 相对稳定分汊河型 – 江心洲成因 – 游荡分汊河型游荡分汊河型 – 游荡指标 - 河型转换图解 – 河道纵剖面清华大学水利系河流动力学概论16游荡分汊型河道游荡分汊型河道(辫状河道，辫状河道，braided)游荡分汊型河道游荡分汊型河道(辫状河道，辫状河道，braided)沙洲的数量多、面积小 流量变化时，沙洲形态易 随之改变，整个外形显得 十分散乱沙洲的数量多、面积小 流量变化时，沙洲形态易 随之改变，整个外形显得 十分散乱主流的位置经常迁徙变化， 极不稳定，甚至每场洪水都 可形成一个新的主流线。

主流的位置经常迁徙变化， 极不稳定，甚至每场洪水都 可形成一个新的主流线汊道的弯曲率一般也 要比相对稳定分汊型 河流小汊道的弯曲率一般也 要比相对稳定分汊型 河流小多流路河道分类 – 相对稳定分汊河型 – 江心洲成因 – 游荡分汊河型游荡分汊河型 – 游荡指标 - 河型转换图解 – 河道纵剖面清华大学水利系河流动力学概论172) 纵向比降较陡，挟带的床 沙质泥沙数量大，沙洲上的 沉积物颗粒粗，植被稀少；2) 纵向比降较陡，挟带的床 沙质泥沙数量大，沙洲上的 沉积物颗粒粗，植被稀少；1) 一般比较顺直，有两股或 两股以上的汊道，边岸物质 含粘粒少、抗冲性差；1) 一般比较顺直，有两股或 两股以上的汊道，边岸物质 含粘粒少、抗冲性差；3) 水文过程常为 急涨急落型3) 水文过程常为 急涨急落型多流路河道分类 – 相对稳定分汊河型 – 江心洲成因 – 游荡分汊河型游荡分汊河型 – 游荡指标 - 河型转换图解 – 河道纵剖面游荡分汊型河道游荡分汊型河道(辫状河道，辫状河道，braided)游荡分汊型河道游荡分汊型河道(辫状河道，辫状河道，braided)清华大学水利系河流动力学概论18在在20年内，花园口河段主流。