治河及工程泥沙第1講

張亞榮高級講師北京廣播電視大學(xué)共建教學(xué)部E-Mail:sljzyr@Tel:65774333治河及工程泥沙1性質(zhì)《治河及工程泥沙》是北京廣播電視大學(xué)“水利水電工程”和“土木工程”專業(yè)（本科）的一門自開課。它是研究河流泥沙運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律、河道的演變及整治、工程泥沙等問題。學(xué)習(xí)本課程的目的是要求學(xué)生了解河流的形成及河流的一般特性，理解河道水流的特性，掌握河流泥沙的幾何特性、重力特性和力學(xué)特性，理解河道演變的基本原理及演變特點(diǎn)，掌握河道整治的措施，了解工程泥沙的初步知識(shí)。目的2本課程的任務(wù)是使學(xué)生掌握治河及工程泥沙的初步知識(shí)，為更好地從事河道整治與管理工作打下一定的基礎(chǔ)。任務(wù)學(xué)時(shí)學(xué)分總課時(shí)為72學(xué)時(shí)，其中輔導(dǎo)課時(shí)30學(xué)時(shí)，課外自學(xué)22課時(shí)，作業(yè)20學(xué)時(shí)?？傆?jì)4學(xué)分。

3考核１、形成性成績（50％）完成３次作業(yè)２、考試成績（50％）考試采取網(wǎng)上考試，時(shí)間為60分鐘。１、文字教材《治河及工程泥沙》中央廣播電視大學(xué)出版李國慶主編2、網(wǎng)上輔導(dǎo)材料3、ＩＰ課件4、課程論壇學(xué)習(xí)資料4河流基本知識(shí)河流泥沙的特征

河流泥沙運(yùn)動(dòng)河床演變河道整治工程泥沙河道的水流特性課程內(nèi)容5河流基本知識(shí)

河流由水流和河床構(gòu)成。泛指陸地上經(jīng)常匯集地面徑流和地下徑流的天然容泄水流的水道。它是水流侵蝕和地質(zhì)構(gòu)造作用的產(chǎn)物。河流形成河流分類山區(qū)河流平原河流6河谷橫剖面示意圖河谷組成

河床：被水流占據(jù)的谷地部分稱為河床，也稱河槽。有枯水、中水、洪水河床。中水河床又稱主槽或基本河槽。

谷坡：河谷兩側(cè)的坡面稱為谷坡。

坡腳：河床與谷坡連接的地方叫坡腳。7（1）地質(zhì)構(gòu)造（2）水流侵蝕、沖刷。

縱向切割、橫向拓寬。

（１）橫斷面a、V字形、U字形斷面b、有階地，表示水流下切面形成堆積或河漫灘c、B/H比較小，與100相比，個(gè)別為10~20d、沒有明顯的洪、中、枯水界限。V字形河谷U字形河谷山

區(qū)河流１、形成２、形態(tài)8（2）平面形態(tài)a、寬窄相間（由地質(zhì)構(gòu)造構(gòu)成）b、走向有急彎c、有許多巨石突出。d、溪口灘。

（3）縱向總體看河床較陡，鋸齒狀。山

區(qū)河流9（1）水文：洪水猛漲猛落，年內(nèi)Qmax與Qmin相差達(dá)幾百倍。（2）水流：a、流速：v大，最大6~7m/s，變化幅度大。b、比降J：一般在1‰以上，局部1%，且變化也大。c、流態(tài)：紊亂、有回流、旋渦、跌水、水躍、泡水、橫流、流向險(xiǎn)惡。

（3）泥沙：a、

懸移質(zhì)都是沖瀉質(zhì)b、

推移質(zhì)較多山

區(qū)河流３、水文泥沙特點(diǎn)10（1）在主河槽不發(fā)生淤積（2）

局部沖淤變化顯著（3）

顯著變形：滑坡、塌方、泥石流。山

區(qū)河流４、演變特點(diǎn)11水流的堆積作用，有比較深的沖擊層。細(xì)砂、中砂、粗砂、砂卵石層①河谷有深厚的堆積層②河口三角洲③河岸有堤防平

原河流１、形成12①

平面形態(tài)４種河型：微彎順直型、彎曲型（蜿蜒型）、分汊型、游蕩型。②

縱向：起伏平緩，J平緩。平

原河流２、形態(tài)13平

原河流③橫斷面４種14①水流v較小2~3m/s,J較小1‰~1‰０,Q與水位變化不大，流態(tài)平緩。②泥沙懸移質(zhì)為細(xì)砂和粘土，推移質(zhì)為中細(xì)砂。３、

水流泥沙特性平

原河流15４、洲灘知識(shí)邊灘：在河道中交錯(cuò)分布在兩岸的沙灘，在中水

時(shí)即被淹沒，枯水露出。沙?。荷舷聝蛇厼┲虚g的部分。淺灘：沙埂上，當(dāng)水深較淺，不能滿足通航要求時(shí)，稱為淺灘。沙嘴：沙灘不斷向下游延伸，由此形成的伸入江中狹長的部分。16河漫灘：洪水時(shí)淹沒，中枯水露出水面的沙灘。江心灘：位于江水中，低于中水位以下的沙灘。江心洲：高于中水位以上的沙灘。17第1章河道的水流特性河道水流一般都挾帶有泥沙。水是具有粘滯性、不易被壓縮的可視為連續(xù)介質(zhì)的流體，而泥沙是比水重的固體顆粒群體。挾帶泥沙的水流是一種液體與固體互相混合的兩相流。這種兩相流與清水的一相流動(dòng)相比較，影響流動(dòng)的因素增多，更具復(fù)雜性，具有許多不同于清水的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，這是河道水流第一個(gè)重要特性。二相性一、基本特性18

一方面河道水流和泥沙主要與降雨、地表徑流及河床沖刷有關(guān)。而降雨在年內(nèi)及各年間分配非常不均勻，使河道中的來水來沙隨時(shí)間有相當(dāng)大的變化。另一方面，河床與水流是相互依存、相互影響、又相互制約的關(guān)系，水沙條件的改變會(huì)引起河床形態(tài)的變化，而河床形態(tài)的改變又會(huì)影響水流結(jié)構(gòu)和流態(tài)。河道水沙條件與河床形態(tài)的不恒定性正是河流不斷演進(jìn)發(fā)展的動(dòng)力。

非恒定性一、基本特性19

對于天然河道，其過流斷面為不規(guī)則的形狀，流速和泥沙含量不但沿縱向流程改變，在過流斷面上分布也不均勻。如彎道水流受離心慣性力和重力的共同作用，水面形成橫比降。水流在橫斷面上形成環(huán)流運(yùn)動(dòng)，結(jié)合河流縱向運(yùn)動(dòng)，構(gòu)成螺旋流，在螺旋流的作用下，還會(huì)引起泥沙橫向輸移，使凹岸受到?jīng)_刷，凸岸產(chǎn)生淤積，水流、泥沙運(yùn)動(dòng)均呈十分明顯的三維運(yùn)動(dòng)特性。

三維性一、基本特性20由于河道斷面形狀不規(guī)則，因此河道水流往往不滿足均勻流條件。同時(shí)沿河床運(yùn)動(dòng)的泥沙，一般會(huì)在床面呈起伏不平的沙波形態(tài)。沿沙波不同部位，泥沙運(yùn)動(dòng)的數(shù)量不同，沙波附近的流速也不同。因此，河道水流是運(yùn)動(dòng)要素沿流程變化的非均勻流．非均勻性一、基本特性21水沙不平衡性水流中的泥沙與床面上的泥沙不斷地進(jìn)行交換，挾沙水流在河床表面的各個(gè)部分保持不沖不淤平