第七章沖擊河流的河型序言河型是河道的平面形態(tài)及其變化規(guī)律的統(tǒng)稱(chēng)。沖擊河道的演變過(guò)程，從微觀角度：河道斷面的沖淤變化；從宏觀角度：河道平面形態(tài)的復(fù)雜變化和縱剖面的抬升、下切。在不同的河流或同一河流的不同河段上，河道的平面形態(tài)多種多樣，各不相同，按一定的分類(lèi)辦法可劃分成不同的河型（千差萬(wàn)別）河道一般歷經(jīng)數(shù)十年、上百年的自我調(diào)整過(guò)程才能達(dá)到與流域來(lái)水來(lái)沙相適應(yīng)的均衡狀態(tài)，形成穩(wěn)定的河型?！?不同河型及其分類(lèi)

這是系統(tǒng)概括河床演變現(xiàn)象和規(guī)律的一個(gè)重要前提。一、代表性的分類(lèi)

1、水流的流路數(shù)目﹤平面形態(tài)﹥

⑴單流路河道：彎曲、順直（統(tǒng)一）

⑵多流路河道：辮狀、游蕩、分汊（不一致）

2、14種河型（圖7—2）

3、西方：彎曲、瓣?duì)?、順?/p>

4、我國(guó)（靜態(tài)與動(dòng)態(tài)結(jié)合）：順直、彎曲（蜿蜒）、分汊、游蕩。二、各類(lèi)河型的主要特點(diǎn)河型平面形態(tài)斷面分布運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)邊界特征穩(wěn)定性游蕩型散亂多汊沙洲密布較寬淺游蕩擺動(dòng)變化迅速河岸組成較粗，缺乏抗沖性極差分汊型河槽分汊

變寬各支汊交替發(fā)展、消長(zhǎng)河岸有一定抗沖性介于游蕩和彎曲之間二、各類(lèi)河型的主要特點(diǎn)河型平面形態(tài)斷面分布運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)邊界特征穩(wěn)定性彎曲型蜿蜒擺動(dòng)不對(duì)稱(chēng)三角形，凹岸（深槽）凸（邊灘）凹沖凸淤向下擺動(dòng)或平面形態(tài)不變兩岸有一定抗沖性較穩(wěn)定順直型河身順直河道兩邊分布犬牙交錯(cuò)邊灘多呈矩形邊灘不斷向下游移動(dòng)兩岸組成很細(xì)或受基巖、樹(shù)木的鉗制

很好§2河型成因分析一、河流自我調(diào)整與河型成因

1、河流自我調(diào)整過(guò)程在穩(wěn)定的流域來(lái)水來(lái)沙條件下，河流在數(shù)十年或百年的時(shí)間內(nèi)逐漸調(diào)整其比降、斷面形態(tài)、河床物質(zhì)組成和河型，使來(lái)自上游的水流和泥沙能通過(guò)河段下泄，盡可能保持相對(duì)平衡狀態(tài)，即滿(mǎn)足河段輸沙平衡的要求?！?河型成因分析

2、河型的成因

①床沙質(zhì)相對(duì)來(lái)量的大小對(duì)不同河型的形成起著重要作用。例：在床沙質(zhì)來(lái)量較多的河流中，常會(huì)發(fā)展形成游蕩型河型。此河流河身能適應(yīng)域來(lái)沙多的情況。同時(shí)，床沙質(zhì)來(lái)量越大，河流表現(xiàn)為縱向沖淤幅度較大；由于水流功率很大，導(dǎo)致河流的橫向擺動(dòng)不受約束。這樣使游蕩型河流具有散亂多變的特點(diǎn)。§2河型成因分析②從輸沙平衡的角度也可解釋河流的上下游河段出現(xiàn)不同河型的原因。例：有支流入?yún)R的河流，匯口下游水量和Sm增加而含沙量相對(duì)不變，即床沙質(zhì)的相對(duì)來(lái)量減少，而輸沙能力增大，使河道發(fā)生沖刷。為平衡河段，下游河道需要不斷平比降（可通過(guò)河身彎曲、流路加長(zhǎng)實(shí)現(xiàn)）易形成二元結(jié)構(gòu)的河漫灘沉積相使彎曲流路得以維持，最終發(fā)展成彎曲型?！?河型成因分析

河流進(jìn)入河口區(qū)后，沒(méi)有入?yún)R水量加入而比降將繼續(xù)變?。ㄋ婢€(xiàn)必須與海平面銜接），使Sm相對(duì)于床沙質(zhì)來(lái)量變?nèi)?，?dǎo)致大量淤積。水流為維持平衡，流路再一次趨于順直，此處大量的細(xì)顆粒沉積物使河流的平面變形受到約束（邊岸抗沖性較強(qiáng)），使得順直河型得以維持?！?河型成因分析說(shuō)明：流域床沙質(zhì)來(lái)量多少是游蕩分汊型與穩(wěn)定分汊型河道的重要區(qū)別。河流的穩(wěn)定性關(guān)鍵在于流域床沙質(zhì)來(lái)量的多少。許多河流都是在沖積平原的上部具有游蕩型的河型，而后逐漸轉(zhuǎn)化為彎曲型河流，最終在河口區(qū)又發(fā)展成順直型。這是河流通過(guò)河型的轉(zhuǎn)化使挾沙能力的沿程變化和床沙質(zhì)來(lái)量的變化相適應(yīng)的?！?河型成因分析二、影響河型發(fā)展展的主要因素1、河岸與河床邊界界的可動(dòng)性決定河床邊界在水水流作用下相對(duì)運(yùn)運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)度，從而影響兩兩者調(diào)整的相對(duì)強(qiáng)強(qiáng)弱。當(dāng)河岸可動(dòng)性大，，產(chǎn)生側(cè)蝕，使河河流變寬淺；當(dāng)河岸可可動(dòng)性小，選擇下下蝕，使之變窄深?！?河型成因分析河岸可動(dòng)性由如下下兩方面確定：⑴河岸結(jié)構(gòu)：?jiǎn)我弧?、二元、混合三種種①單一結(jié)構(gòu)其可動(dòng)性性上下均一，視河河岸物質(zhì)組成不同分兩種情情況：a）上、下游為細(xì)、、粉砂時(shí)，其可動(dòng)動(dòng)性較大，易發(fā)展展成游蕩型。（側(cè)側(cè)向展寬易）b）上、下游為耐沖沖基巖時(shí)，側(cè)向展展寬不易，易發(fā)展展成順直型。§2河型成因分析②二元結(jié)構(gòu)彎彎曲曲、分汊型③混合型可可動(dòng)性適中⑵河岸的物質(zhì)組成可動(dòng)性與河岸中細(xì)細(xì)顆粒含量Mw有關(guān)：Mw＜0.25順直、彎曲型0.25＜Mw＜0.65（過(guò)渡）分汊型Mw＞0.65游蕩型§2河型成因分析2、地殼運(yùn)動(dòng)和河谷谷地貌前者通過(guò)影響河谷谷比降，從而影響響河流的能量；后者影響響河流的調(diào)整方式式、泥沙堆積的數(shù)量和部位。。3、流域來(lái)水來(lái)沙條條件前者影響流量大小小、變化幅度及洪洪峰漲落特性；后者影響響來(lái)沙數(shù)量和組成成（泥顆組成、級(jí)配）三、各種河型的形形成條件形成條件游蕩型分汊型彎曲型順直型邊界條件組成物質(zhì)兩岸松散顆粒介于兩者之間具有二元結(jié)構(gòu)中、黏土較多節(jié)點(diǎn)控制——分汊河段進(jìn)出口——間距短促水位頂托————汛期下游水位——形成條件游蕩型分汊型彎曲型順直型來(lái)沙條件流域來(lái)沙床沙質(zhì)來(lái)量較多床沙質(zhì)較小，有一定沖瀉質(zhì)同左——縱向沖淤平衡常處于堆積狀態(tài)（好）基本保持平衡同左——年內(nèi)沖淤變化平、枯水期主槽淤積——汛期微淤非汛期微沖——形成條件游蕩型分汊型彎曲型順直型來(lái)水條件流量變幅大變小小——洪水漲落暴漲暴落起落平緩?fù)蟆纬蓷l件游蕩型分汊型彎曲型順直型河谷比降較陡變小較小河口三角洲：較平地理位置沖積平原上部沖積扇上沖積平原中、下部受干流、湖泊頂托處河口三角洲地區(qū)§2河型成因分析四、極值條件假說(shuō)說(shuō)1、從均衡河流自我我調(diào)整的機(jī)理出發(fā)發(fā)：⑴最大輸沙效率假說(shuō)說(shuō)；在一個(gè)特定河段中中，在給定的流量量、比降和泥沙粒徑下，，河道幾何形態(tài)達(dá)達(dá)到穩(wěn)定的充分必要條件是：：該幾何形態(tài)能使使輸沙能力達(dá)到最大。即Q、D、J→B§2河型成因分析⑵單位河長(zhǎng)水流功率率最小假說(shuō)。當(dāng)某河段達(dá)到均衡衡狀態(tài)時(shí)，水流和和泥沙的運(yùn)動(dòng)滿(mǎn)足三個(gè)條件件：①輸沙率沿程相等；；②在滿(mǎn)足約束的條件件下單位河長(zhǎng)內(nèi)的的水流功率最??；③在滿(mǎn)足約束條件下下水流功率損耗（（或能坡）沿程均勻分布布?！?河型成因分析河流功率——比降為J的單位河長(zhǎng)上的水水流功率，即流量量為Q的恒定水流經(jīng)過(guò)單單位河道長(zhǎng)度后發(fā)發(fā)生的勢(shì)能變化。?！?河型成因分析說(shuō)明：河流的自我調(diào)整總總是傾向于用給定定的能量消耗（河道比比降）輸運(yùn)最多的的泥沙，或用最小的功率（能能耗）輸運(yùn)給定的的泥沙。2、其他極值條件假假說(shuō)單位時(shí)間河流功率率最小假說(shuō)；②最小方差假說(shuō)?！?不同河型的演變一、彎曲型1、形態(tài)特征〈蜿蜒蜒曲折〉正反相間的曲率達(dá)達(dá)到一定程度的彎彎道和介于其間的過(guò)渡段段連接而成。凸岸邊灘（pointbar）成型堆積體淺淺灘（riffle）沙咀（sandspit）§3不同河型的演變⑴彎曲河段形態(tài)規(guī)律律〈法格定律〉〉①深槽最深處在彎道道頂點(diǎn)下游1/4L處；淺灘最淺處在兩彎彎之間轉(zhuǎn)折點(diǎn)下游游1/4L處。L為相鄰兩彎道頂點(diǎn)點(diǎn)深泓線(xiàn)距離。②彎道曲率半徑愈小小，水深愈大；③若彎道曲率半徑變變化是連續(xù)的，則則縱剖面水深變化亦之，同理理，則突變；④對(duì)一定曲率的河段段，隨彎道長(zhǎng)度增增大，水深先增后減，可獲得得一個(gè)較大水深的的彎道長(zhǎng)?！?不同河型的演變⑵研究意義①其發(fā)育對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)濟(jì)有害：增加洪水危害，不不利生命安全；增加航運(yùn)里程，形形成礙航淺灘。②有利處：環(huán)流作用可減少入入渠沙量；凸岸淤漲的大沙灘灘也可開(kāi)發(fā)利用。?！?不同河型的演變一、彎曲型1、形態(tài)特征⑶成因討論：①沙波導(dǎo)致的螺旋流流為內(nèi)因；②河岸、邊灘物質(zhì)的的相對(duì)可沖性為外因。§3不同河型的演變一、彎曲型2、水流泥沙特點(diǎn)〈〈彎道環(huán)流〉當(dāng)水流沿曲線(xiàn)流動(dòng)動(dòng)時(shí)，水流在重力力和離心力作用下下，水面產(chǎn)生橫比比降→橫斷面環(huán)流，并與與縱向水流結(jié)合在在一起→螺旋流。使表層水水流（含沙量?。及叮讓铀鳌拱?，形成橫向輸輸沙不平衡?！?不同河型的演變3、河床演變特點(diǎn)①凹岸蝕退與凸岸淤淤漲彎道發(fā)展與橫向輸輸沙不平衡分不開(kāi)開(kāi)，加之縱向水流流對(duì)凹岸頂沖使之之崩塌，泥沙被底底部橫向水流帶到到凸岸，而縱向輸輸沙基本平衡。通通過(guò)彎道環(huán)流，凸凸岸堆積的泥沙來(lái)來(lái)自凹岸的沖刷，，數(shù)量近乎相等，，使河道在多年情況下下橫向擺動(dòng)，斷面面形態(tài)變化不大。?！?不同河型的演變3、河床演變特點(diǎn)②彎道的發(fā)展與蠕動(dòng)動(dòng)（上→下）自然裁彎——彎頂不斷向下蠕動(dòng)動(dòng)，河身加長(zhǎng)，同同一岸相鄰兩彎頂頂間距離逐漸縮短短形成S形河彎。它的起點(diǎn)點(diǎn)和終點(diǎn)相距很近近，形成河曲頸（（狹頸），其兩端端水位高差很大，，一遇漫灘洪水，，可能沖開(kāi)發(fā)展成成新河。河彎自然裁彎取直直后，新河彎又繼繼續(xù)發(fā)展，原來(lái)的的舊河道逐漸淤?gòu)U廢，形成牛軛湖。。§3不同河型的演變二、游蕩型（辮狀狀河流、游蕩分汊汊型）1、形態(tài)特征河流總的趨勢(shì)較順順直，彎曲系數(shù)略略大于1.0，一般小于1.3。斷面較寬淺（β大）。有兩股以上上汊道，縱向比降降較陡。江心洲多多（水流散亂），，沙洲迅速移動(dòng)、、變形。§3不同河型的演變游蕩指標(biāo)：為區(qū)別別游蕩型河流與非非游蕩型河流，依依據(jù)實(shí)測(cè)資料建立立定量的判別方法法。如何判別河型？游蕩指標(biāo)＞5，為游蕩型河流；；游蕩指標(biāo)＜2，為非游蕩型河流流；游蕩指標(biāo)＝2～5，為過(guò)渡型河流。?！?不同河型的演變合理的游蕩指標(biāo)包包括哪些因素：⑴來(lái)水條件：流量變變幅、洪峰漲落速速度等；⑵來(lái)沙條件：來(lái)沙量量大小及其變幅、、床沙質(zhì)來(lái)量等；⑶河床邊界條件：較較陡的比降、較大大的河流功率、河河床及灘岸泥沙的的相對(duì)可沖性，天天然及人為的約束束等?！?不同河型的演變2、水流泥沙特點(diǎn)⑴Q變化幅度較大、迅迅速，尤其在洪水水暴漲（落）明顯。⑵來(lái)沙量偏多且同Q下含沙量變化大：：①洪水來(lái)自不同流域域地區(qū)，來(lái)水中攜攜帶的泥沙量大小不同（（床沙質(zhì)較多）。②河道沖淤發(fā)展迅速速，河床調(diào)整幅度度較大。⑶河道輸沙能力變化化大。⑷邊岸物質(zhì)含粘粒少少、抗沖性差?！?不同河型的演變3、河床演變特點(diǎn)隨來(lái)水來(lái)沙變化有有沖有淤，其變化化幅度較大，但長(zhǎng)長(zhǎng)期表現(xiàn)為淤積抬抬高狀態(tài)。河床上上沙洲極不穩(wěn)定，，導(dǎo)致主流在平平面上劇劇烈擺動(dòng)動(dòng)，原因：：①河床堆積積抬高，，主流奪奪汊；②洪水拉灘灘，主流流擺動(dòng)；；③沙灘移動(dòng)動(dòng)，主流流變化；；④上游主流流方向改改變?！?不同河型型的演變變游蕩分汊汊型河道道可能的的演變趨趨勢(shì)：⑴當(dāng)水流功功率、床床沙質(zhì)含含沙量均均減少、、邊岸抗抗沖性增增大時(shí)，，河型可可能從游游蕩分汊汊型→穩(wěn)定分汊汊型，最最后突變變?yōu)轵暄蜒研秃拥赖溃环粗?，由蜿蜿蜒型→游蕩分汊汊型。⑵若邊岸抗抗沖性不不變，令令水流功功率、床床沙質(zhì)含含沙量減減少，則則向網(wǎng)狀狀河流形形態(tài)發(fā)展展；⑶若水流功功率不變變，令邊邊岸抗沖沖性增大大、床沙沙質(zhì)含沙沙量減少少，則向向江心洲洲河型發(fā)發(fā)展。§3不同河型型的演變變?nèi)?、分汊汊型（相相?duì)穩(wěn)定定分汊型型）1、形態(tài)特特征寬窄相間間，中間間放寬段段有江心心洲把水水流分成成二股或或多股較較穩(wěn)定的的岔道。。⑴河道外形形上的三三種類(lèi)型型：①順直分汊汊型；②微彎分汊汊型；③鵝頭分汊汊型?！?不同河型型的演變變?nèi)⒎帚忏庑停ㄏ嘞鄬?duì)穩(wěn)定定分汊型型）1、形態(tài)特特征⑵江心洲的的形成有有三種類(lèi)類(lèi)型：①泥沙落淤淤形成心心灘；②邊灘切割割分離出出心灘；；③沙洲被多多條汊道道切割形形成多個(gè)個(gè)江心洲洲?！?不同河型型的演變變?nèi)⒎帚忏庑停ㄏ嘞鄬?duì)穩(wěn)定定分汊型型）1、形態(tài)特特征⑶常用的分分汊河道道定量指指標(biāo)：①汊河放寬寬率：汊河段最最大寬度度／汊河河段上端端狹段寬寬度②分汊系數(shù)數(shù)：汊河段各各支汊道道總長(zhǎng)度度／其直直線(xiàn)長(zhǎng)度度§3不同河型型的演變變2、水流泥泥沙特點(diǎn)點(diǎn)：①分流分沙沙；其大小決決定于汊汊道口的的斷面大大小、來(lái)來(lái)流方向、分分流點(diǎn)位位置。②比降較分分汊前為為陡；③分汊后總總水面寬寬較之前前河寬大大，而h↓；④各股汊道道Q小于分流流前，但但S大體一致致。注：主、、支汊明明顯的汊汊道（分分流比大大于50％為主汊汊），含含沙量主主汊大于于支汊？？§3不同河型型的演變變影響分流流分沙的的主要因因素：汊道長(zhǎng)度：長(zhǎng)長(zhǎng)汊比降降小于短短汊，長(zhǎng)長(zhǎng)汊易淤淤；入口形態(tài)態(tài)：正對(duì)對(duì)上游中中泓線(xiàn)，，利于發(fā)發(fā)展；出口形態(tài)態(tài)：合流流后→沙咀偏轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)→汊道消長(zhǎng)長(zhǎng)；江心洲頭頭部形態(tài)態(tài)：偏斜斜→導(dǎo)水/阻水上游河勢(shì)勢(shì)變化：：改變分分流口動(dòng)動(dòng)力條件件?！?不同河型型的演變變3、河床演演變特點(diǎn)點(diǎn)與游蕩型型相似較較多，都都有多股股汊道存存在穩(wěn)定定性比游游蕩型高高。（游游：主流流擺動(dòng)頻頻繁）①汊道周期期性發(fā)展展消長(zhǎng)：：穩(wěn)定性好好，江心心洲較穩(wěn)穩(wěn)定，河河床的沖沖淤基本本平衡。。主、支支汊有交交替發(fā)展展消長(zhǎng)趨趨勢(shì)，具具有明顯顯的周期期性。由由汊道進(jìn)進(jìn)口的分分水分沙沙決定消消長(zhǎng)?！?不同河型型的演變變3、河床演演變特點(diǎn)點(diǎn)②江心洲的的沖淤變變化：頭部受水水流頂沖沖，在環(huán)環(huán)流作用用下不斷斷崩塌后后退；尾尾部在螺螺旋流作作用下不不斷淤積積延伸→整體以緩緩慢速度度向下游游移動(dòng)（（決定于于分流區(qū)區(qū)的河寬寬比）。?！?不同河型型的演變變3、河床演演變特點(diǎn)點(diǎn)③河道平面面移動(dòng)：：因河岸抗抗沖能力力的不均均勻性和和汊道彎彎曲水流的作作用，較較彎曲汊汊道的凹凹岸坍塌塌→江心洲相應(yīng)展展寬。④汊道縱向向沖淤：：汛期淤、、枯季沖沖，總的的幅度不不大。§3不同河型型的演變變汊道演變變的認(rèn)識(shí)識(shí)各汊道處處在對(duì)立立統(tǒng)一的的狀態(tài)；；其演變密密切相關(guān)關(guān)：此汊汊的發(fā)展展以彼汊汊的衰退退為條件件。是一個(gè)發(fā)發(fā)生、發(fā)發(fā)展、衰衰亡的過(guò)過(guò)程。其過(guò)程反反復(fù)曲折折，當(dāng)條條件改變變時(shí)，衰衰退→生長(zhǎng)，發(fā)發(fā)展→淤?gòu)U。§3不同河型型的演變變四、順直直型1、形態(tài)特特征在天然河河流中很很少獨(dú)立立存在，，一般與與其他河河型聯(lián)系系在一起起且距離離不太長(zhǎng)長(zhǎng)。河身較順順直，但但主流彎彎曲；兩兩岸存在在犬牙交交錯(cuò)的邊邊灘和深深槽，但但兩者水水深差別別不大。。§3不同河型型的演變變四、順直直型2、水流泥泥沙特點(diǎn)點(diǎn)不同Q下類(lèi)似于于彎曲型型。當(dāng)Q↑時(shí)，灘、、槽的水水流有相相應(yīng)變化化。因環(huán)流強(qiáng)強(qiáng)度較弱弱，泥沙沙的橫向向輸移強(qiáng)強(qiáng)度也小小，故從從深槽沖沖起的泥泥沙不會(huì)會(huì)到達(dá)相相應(yīng)的邊邊灘。§3不同河型型的演變變3、河床演演變（不不穩(wěn)定））①交錯(cuò)邊灘灘的下移移：因水流作作用，迎迎沖背淤淤導(dǎo)致。。②河流的周周期性展展寬③灘、槽的的交替沖沖淤枯：邊灘灘水淺，，比降、、流速大大，易沖沖刷泥沙在下下一個(gè)深深槽中淤淤積；洪：深槽槽水淺，，比降、、流速大大，易沖沖刷泥沙在下下一個(gè)邊邊灘中淤淤積?！?河流的縱縱剖面及及影響因因素一、縱剖剖面的形形狀一般都是是下凹型，在濕潤(rùn)潤(rùn)地區(qū)的的河流尤尤為明顯顯。因?yàn)闉樯偕澈雍恿髟较蛳蛳掠嗡吭蕉喽喽成沉吭叫⌒?、泥沙沙越?xì)，，故下游游較小的的比降有有利于河河道沖淤淤平衡。。在干旱、、半干旱旱地區(qū)也也可見(jiàn)直直線(xiàn)型和和上凸型型的河道道縱剖面面?！?-4河流的縱縱剖面及及影響因因素二、縱剖剖面的調(diào)調(diào)整在準(zhǔn)衡時(shí)時(shí)段上（（數(shù)百年年內(nèi)），，若來(lái)水水來(lái)沙條條件穩(wěn)定定，則河河道縱剖剖面也不不變。若若河流的的上游流流量、來(lái)來(lái)沙量或或下游的的侵蝕基基準(zhǔn)面發(fā)發(fā)生變化化，河道道演變的的均衡狀狀態(tài)被破破壞，引引起河流流調(diào)整其其縱剖面面，以適適應(yīng)新的的條件、、重新達(dá)達(dá)到平衡衡?！?-4河流的縱縱剖面及及影響因因素例如：