《山洪与泥石流灾害》PPT课件

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1、1、河道环流特征不恒定性是河道水流的重要特性。河道的来水来沙情况随时间而变化，河床也经常处于演变中，这两方面的变化又是彼此联系的。因此，水流、泥沙、河床总是处于变化之中。因河床面一般起伏不平，周界不可能是与流向平等的棱柱体，因此河道水流一般是非均匀流。河道水流中心有正流(元生流)包括主流带、近带有边流带；与正流(元生流)相对应还有副流(次生流)，它与正流不同，不是由河床纵比降的总趋势决定的，由于纵比降以外的其他因素所促成的。这种次生流，有的具有复归性，在一个区域内呈循环式的封闭流动；或者与正流及其他副流结合在一起，呈螺旋式的非封闭的复归性流动。对这类具有复归性的次生流，我们称之为环流。元生流

2、一般以纵向为主。环流则不然，它因产生的原因不同，具有不同的轴向。因此输沙的方向，也不限于纵向。可以说，河流中的横向输沙主要是靠有关的环流造成的，而不是靠无生流或纵向水流造成的。河流水流的输沙自然是纵横两向彼此联系的。因此，一个河段的冲淤动态，除了受元生流的重要影响之外，还受环流的重要影响。2、泥沙运动由于横向环流的存在，蜿蜒型河段的泥沙运动有其相应的特点。这里，首先介绍由横向环流引起的弯道横向输沙问题。在横向环流的作用下，表层含沙量较小的水流不断流向凹岸并插下河底，而底层含沙量较大的水流不断流向凸岸并爬上边滩，形成横向输沙不平衡。从含沙量的等值线看，凹岸一侧较小，靠近凸岸边滩最大。从含沙量

3、沿垂线的分布看，凹岸深槽分布相当均匀，且底部含沙量梯度相当大，在凸岸边滩一带，含沙量及其梯度均比凹岸一的，最大值发生在靠近凸岸边滩处。从悬沙中值粒径的垂直线分布看，与含沙量分布类似，但垂线平均中值粒径的横向分布比较均匀，凸岸一侧较细。悬沙及其粒径的这种分布特点，是与弯道环流直接相关的。表层含沙量较小的水流，流向凹岸后插向河底，攫取泥沙，由下部环流带向凸岸，故凸岸一侧的含沙量沿垂线分布要比凹岸一侧显得更不均匀，含沙量较大，粒径也粗；同时由于地形在凸岸边滩附近具有凸变性质，故该处悬沙的这些变化也更为急剧，经过在边滩滩唇及滩面落淤之后，含沙量自然随之减少，粒径随之变细。结合断面水深及垂线平均流速可

4、知，这些因素的最大值自凹岸与凸岸的次序是按水深、垂线平均流速、垂线平均含沙量和垂线平均中值粒径的顺序排列的。这是蜿蜒型河段变道所特有的分布规律。蜿蜒型河过渡段悬沙含沙量分布，含沙量等值线基本上是对称于河道中心线的，沿垂线分布都比较均匀，垂线平均含沙量的横向分布也相当均匀，且与垂线平均流速的横向分布大体相适应。结合断面水深可知，这些因素的最大值都基本上居中，而没有显著的偏离。这样的分布特点，与弯道段大不相同，最根本的原因，是与过渡段环流很弱甚至不存在环流的情况相适应的。对蜿蜒型河段的水流挟沙力，可采用常见的挟沙力参数V3/gHω或HJ2/3n3gω作些定性分析。在这一参数中比降和断面因素显然对挟

5、沙力影响很大。就弯道段而言，洪水期水深很大，比降也大；枯水期水深变小，比降受下游过渡段壅水的影响相应变小。而糙率在枯水期因受断面形态的约束作用，再加上沙波正处在发展阶段，一般比洪水期的大。至于糙率与水深的关系大体上与弯道相似。根据这些因素的变化可知，洪水期弯道段的水流挟沙力大于过渡段的，而枯水期则相反。前面谈到的泥沙横向或纵向输移，是将横向水流或纵向水流分开考虑的结果。如将这两者结合在一起考虑，并着眼于颗粒较粗的底沙(包括推移质及较粗的床沙质)，则泥沙输移存在如下的两个突出特点：一是泥沙的异岸输移和同岸输移，二是泥沙沿程的聚散现象。试验表明：由弯道凹岸冲刷下来的泥沙，只有一部分由较强的环流旋度

6、带到本弯道的凸岸淤积下来，剩下的部分被带到过渡段和下一个弯道的凸岸淤积下来，只有很小一部分会淤积在更下游的过渡段和弯道凸岸。以第一弯道的凹岸为标准，淤在同一侧凸岸的称为同岸输移，淤在另一侧凸岸的称为异岸输移，它们是横向输移和纵向输移的综合结果。因此，淤积在某一凸岸的泥沙应该是上游很多个凹岸边滩淤积只具有暂时性质，在尔后因水流条件变化而产生的冲刷过程中，这部分泥沙又将被冲走。因此，这些淤积区，特别是过渡段淤积区，又是冲刷区，它们具有泥沙聚散地，也就是泥沙转运站的性质。这种聚散现象在前面论述泥沙纵向输移时已经述及，横向输沙只是使这种现象变得更复杂一些而已。3、分沙口堆沙场设计原则①弯道顺底河道泥沙

7、运动，环流刷深凹岸、泥沙、卵石堆积于凸岸，避免泥沙、堵塞深槽。因此，一般不宜裁湾取直，特别是山沟溪流从陡峻的山峪进入山脚小平川交界段，当深峪高速挟沙水流进入平川流速变缓，泥沙沉淀于河口，最容易堵塞直道，流水放下泥沙，绕道而行。这就是天然河道不宜裁弯取直原因。②分沙口设在弯道的上端，与分洪口相结合。河漫滩在洪水时被淹没，而中枯水时，则露出水面以上。洪水漫滩后，由于过水断面增大，流速降低，泥沙首先沿主