清水冲刷河床粗化研究

根据永定河的野外观測資料和室內試驗結果,对卵石夹沙河床經清水冲刷后所形成的抗冲粗化层的特性进行了探討,提出計算河床极限冲刷深度的公式,及粗化完成后的河床糙率系数与粗化顆粒下限粒径的关系式。沙貭河床受清水冲刷后将通过床沙与悬沙间的不等值交換发生粗化。冲刷段、冲淤平衡段及淤积段上都将发生粗化現象。但其粗化层不是稳定的,不能抗拒水流的推移,在一般情况下,以沙浪形式向下游运动。这一粗化层的出現加大了河床阻力,減小了水流輸沙能力,从而减緩含沙量沿程恢复速度,加长冲刷段及延长河床比降調整过程。     

黄河下游河床演变及河道整治的初步研究

黄河流域的自然地理条件,使得进入下游的泥沙量特别高,河床不断堆积抬高,而且坡陡流急,河床变形迅速.洪峰的猛涨猛落,洪汛期和枯水期流量的相差悬殊,以及洪峰与沙峰的不相应性,也使下游河床时时刻刻都在进行调整和改变.这一些流域条件,决定了黄河下游的游盪性河型.只有到了高村以下,由于两岸的地质条件和南北大堤限制了河道的横向发展,河流才逐步向弯曲的外形过渡.黄河下游虽然是一条堆积性的河流,但是在局部地区,在个别时段中,也可能出现相当普遍的冲刷.例如1958年下游的洪水超过了有水文记载以来的记录,在特大洪峰中,三门峡与秦厂之间的区间来水占四分之三左右,这一部分来水含沙量比较低,对干流有稀释作用.经过一个汛期,只花园口三十五公里的河段内,就从主槽中冲去了泥沙2,700万方,从京广铁桥到夹河滩长约100公里的河段内,1958年汛后的谿线比1953年平均还要降低1.2米,冲刷的范围估计已发展到高村以下.在河床普遍刷深的过程中,局部地区冲深达五、六米甚至十几米的,更是屡见不鲜.水文资料的分析结果指出:在上游来沙量偏大,河床普遍淤高的情况下,河势的变化要强烈得多,而在河床普遍刷深的同时,河流外形却变得更为规则,主槽的摆动范围也有所压缩.模型试验的结果,初步指出河床在横向的变化与下泄流量的大小有很大的关系.如果下泄的清水比下游河槽的平滩流量小得多,河床基本上以下切为主,两岸出现台地.在下切的同时,水流有向弯曲的外形发展的趋势,随着弯顶的下移,河槽逐渐展宽.如果下泄的水满槽漫流,一方面由于流量大,水流冲刷力强,河床下切得更快,而另一方面,水流漫滩以后,对滩岸的破坏力加大,容易冲出串沟,导致主槽较大的摆动,河床开始恢复游盪的特性.这时的游盪强度虽然比以前要弱得多,但是因为下泄的水含沙量不足,滩岸淘刷以后,不能在旁的地方落淤还滩,河身因此迅速展宽.更往下游去,来自上游的清水已经自河床中取得足够的泥沙的补给,含沙量恢复饱和,这时河床不再发生冲刷,横向的变化也和过去没有太大的不同.在壅水段中,泥沙大量停积,河床继续保持游盪的特性,而且河身格外宽浅,水流外形显得更为散乱.由于泥沙在水库进口段的淤积,并使回水迅速向上游发展.河床在纵向上的冲淤幅度可以通过河床变形计算加以预估.按照黄委会所提出的六枢纽方案,将来在各级枢纽之间,都存在着自由段、过渡段和壅水段.自由段的冲刷是由上而下逐步发展的,在同一个地区,冲刷的速率因时递减.泥沙不再运动、全线达到平衡所需要的时间历时很久.河床达到平衡以后,自由段的最大冲刷深度在桃花峪下游为10米左右,在其他各个梯级的下游则达到20—30米.这样大的普遍冲刷,再加上坝址附近的局部冲刷,会在枢纽工程的修建中引起一定的困难.黄河下游将来的泥沙主要来自河床的冲刷,非造床质所占的百分比较小,在达到平衡以前,全部沙量约在70亿公方左右,这些泥沙一部分淤在壅水段,一部分引入灌溉渠道.壅水段回水的向上游发展,在河南境内的几个梯级比山东更为显著.下游河道的整治可分近期及远期两个时期,从三门峡水库开始拦洪到桃花峪水库建成以前属于近期,为期约4—5年,桃花峪水库及下游各级枢纽建成以后属于远期.近期的河道整治以防洪为主.三门峡水库建成以后,三秦区间还可以发生相当大的洪水.从目前情况看,三秦间发生千年一遇洪水时还可以采取措施通过河道排泄入海不开放滞洪区分洪滞洪.将来下游主槽发生摆动的可能性是存在的,特别是在伊洛沁河口以下由于区间洪水尚未得到控制,水流有漫摊的机会,这就更有可能引起河槽的摆动和滩地的冲失.滩地的坍塌和河槽的展宽会使远期的整治工程失去前进的阵地,而且由此引起的河势变化可能会在束窄段的上下游造成新险.因此,近期的整治工程应以束窄游盪区、固定河势、保护滩地为主要内容.今冬明春应继续修筑生产堤,保护滩区农业生产,并束水固槽.黄河上现有节点应加改善,自两岸加固,使其成为真正固定河势的控制段,现有老滩需加维护.滩面的岐流串沟应加堵塞,并在滩地大量造林.关于植树在河道整治中的应用,应尽量利用永定河上的成功经验.整治的重点应放在花园口至高村河段.远期的河道整治应以促使河道向有利方向发展,最后达到全线通航为主.自由段的整治和前期工程并无太大的出入.在枢纽修建的同时,应把壅水区的外形做成枣核形,使泥沙能在库区内均匀落淤,回水不至过份向上游发展.泄洪闸的闸坎应尽量放低,闸门不宜过小,以便在洪汛期中提闸降低水位,清洗库区泥沙.在河南境内的河道坡降达到山东段现有坡降(万分之1.2)以后,就可以进一步束窄河身,考虑全线通航.在治导线的规划和航运断面的设计上,应以山东下游现有的典型弯道作为蓝本,弯道的浅滩段并自两面束窄,使其具有和深潭同样的航深.初步设计的结果,指出将来黄河下游在河道初束窄时,可以通行100—500吨的船只.随着河道的继续下切和坡降的继续变平,航运条件会进一步有所改善.     

平原冲积河流及潮汐河口的河床形态

原文通过河槽具有最小活动假說建立起河床最小活动性方程式,从而使河相关系方程式中的三个未知数(H,B,V)获解.这比以前运用經驗关系求解是大大的进了一步,不过用什么河槽的稳定指标来表示河床最小活动性仍是值得研究的一个問題.     

多沙河流上修建水库后下游来沙量的估计

李保如(水利水电科学研究院河渠研究所):多沙河流上修建水库后下游来沙量的估算问题,在生产实践中有重要的现实意义,笔者基本同意原作者所阐述的原理及估算方法,兹再就以下几个具体问题提出一些补充意见,供作参考.(一)水库运用初期,水库调节对下游来沙总量的影响在估算造床质来量时,     

多沙河流上修建大型蓄水库后下游游荡性河道的演变趋势及治理

在多沙河流上修建蓄水拦沙水庫以后,下游游蕩性河道将逐漸向弯曲性轉化.如下洩清水不超过下游河道的平滩流量,則河床将以下切为主;如水流继续不断漫滩,則河道将逐漸展寬。固定中水河槽是保护滩地,加速河道調整过程的重要途径,应尽量利用已有节点,增加节点数目,并逐步改善节点外形,使其具有曲度适当的弯道型式。文中根据多沙河流的經驗及模型試驗結果,对河湾平面尺寸、护岸导流工程的布置及結构进行了初步探討.     

河型分析及其在河道整治上的应用

从河道平面外形的不同,河道可划分为江心洲河型、弯曲河型和摆动三类河型。本文主要研究水文泥沙两个因素对各种河型形成的影响。首先研究江心洲两股叉道的并存及稳定和滩面上升及滩槽高差增加两个問題。經过分析获得:ρ_0/ρ_ρ≤1表示两股叉道并存及稳定的条件;C_v較小,表示滩面上升及滩槽高差增加的条件。而弯曲河型恰恰不需要两股叉道并存而要求一般叉道淤塞的条件(即ρ_0/ρ_ρ>1),同时弯曲河型同样需要滩面上升及滩槽高差不断增加的条件(即C_v較小)。而摆动河型,既不是两股叉道并存和稳定,又不是滩槽高差不断增加,只是滩面不断上升,因此摆动河型的水文、泥沙条件是:ρ_0/ρ_ρ(?)1,和C_v較大。 許多天然河道的B/b值(B为河带寬度,b为单股河道的水面寬度)的分析結果和水文泥沙資料C_v和ρ_0/ρ_ρ的分析結果是一致的,即C_v<0.4,ρ_0/ρ_ρ≥1,B/b=7～40是属于弯曲河型;而C_v<0.3,ρ_0/ρ_ρ≤1,B/b=2～7,为江心洲河型。比較結果江心洲河型属于最稳定的河型。这与以往公认的弯曲河型是最稳定河型的概念是不一致的。多沙河流上修建巨型水庫后,C_v和ρ_0/ρ_ρ值都比修庫前减小,水庫下游河道将向江心洲河型发展,而江心洲河型又是最稳定的河型,因此提出在多沙河流修建巨型水庫后,首先应考虑把下游河道整治向江心洲河型发展的建議。     

河型分析及其在河道整治上的应用

原文对江心洲及弯曲性河道的成因,各类河型的稳定性以及多沙河流上修建水庫后下游河道整治的方向,进行了分析,現就下列两个問題,提出討論意見。 (一) 关于判别河型指标的問題 原文第五、六节提出把C_v及ρ_0/ρ_ρ指标作为判別河型的依据,众所周知,天然河道之所以形成各种不同的类型,是由于河道的来水来沙和边界条件的綜合作用所决定的,河流的特性实貭上正是反映了河流所在流域的性貭。因此,仅仅根据这两个水文、泥沙因素的指标,作为判别河型的依据,显然是不够全面的。     

一种新的调洪演算图介简化法

一、基本原理以水量平衡方程式和动力平衡方程式为基础。水量平衡方程式:(Q_1 Q_2)/2Δt-(q_1 q_2)/2Δt=V_2-V_1 (1)动力平衡方程式:     

多沙河流上修建水库后下游来沙量的估計

在冲积河流上修建水庫以后,将会改变下游河道的供水供沙条件,引起新的造床过程。为了更好地利用下游河道水利资源,有必要算清水账及沙账。本文根据黄河下游河道纵向变形计算的经验,提出了在估计水庫下游沙量时所应遵循的基本原则及一些具体的计算方法,供有关部门参考。自然,在把这些方法应用到其他河流上时、还应该根据当地的条件,对方法本身作出一定的补充和修正。     

冲淤变化对分洪工程过水能力影响的初步探討

原文讨论的问题,在生产实践中很有意义,其中有些论点尚值得探讨商榷. 任何河、渠(包括分洪工程的引河及其闸下游)的冲淤变化取决于来沙量与挟沙能力之间的对比关系,挟沙能力小于来沙量则发生淤积.通常在分析河、渠挟沙能力时可以发现含沙量ρ与流量Q间近似地有线性关系,即ρ=KQ.(5)但不同河、渠之K值远不相同,甚至同一段河、渠在不同时期K值也不同.黄河下游人民跃进渠,汛期K