弯曲河道的河床演变浅析
港航0902班王海翔 200919040517
【摘要】河床演变是河床受自然因素或水工建筑物的影响而发生的冲於变化。

自然条件下的河床总是在不断变化，如河湾的发展，汊道的兴衰，浅谈的冲於等。

弯曲型河道由正反相间的弯道段和介乎期间的过渡段连接而成，由于水流离心力和重力的作用，形成的一系列水力现象在弯曲河道表现的尤为明显，使弯曲河道的河床演变更加明显。

【关键词】弯曲河道离心力河床演变
【正文】
1.弯道水流的受力分析
当水流由直段进入弯道后，由于离心离德存在而使自由的水面的平衡状态遭到破坏，结合弯道水流的实验可知，进入弯道己有从凸岸向凹岸的横比降Jr出现，直至弯段出口处仍有一定数值，出弯后又迅速消失。

因此，凹岸的水位线常形成凸曲线，凸岸的水位线常形成下凹线，即水面是凹高凸低，成一上凸曲线，整个水面为一扭曲面。

a op V cp/r×½（2h+Jr)
离心力：F1=
两侧水压力之差：△p=½ρgh²-½ρg(h+Jr)²
=-ρghJr+½ρgJr²
≈-ρghJr
河底之横向阻力τr0
水流流到弯曲河道处主要受到离心力、重力和河道横向阻力的作用，而由水面横比降所引起的横向压差则沿水深不变，与离心力合成之后，上层水体所受的力指向凹岸，下层水体所受的力指向凸岸，从而是上层水体向凹岸流动，下层水体向凸岸流动，形成环流。

2.弯曲河道泥沙运动特点
河道中，明渠轴线和渠壁的不断改变，迫使进入弯道的水流质点做曲线运动。

因为弯道水流质点受重力作用和向心加速度而受到离心惯性力作用，而离心惯性力的方向从凸岸指向凹岸，水流在弯道内运动时，有纵向流速和横断面的断面环流，形成弯道螺旋流，使得弯道凹岸冲涮，凸岸淤积，从而使弯道演变发展，使弯道更加弯曲，水流阻力进一步加大。

泥沙随着水流进入弯曲河道，根据水流在弯道运动特性（即水流在弯道中会出现横向的流速，在水面由凹岸流向凸岸，在水底由凸岸流向凹岸。

）因此降低了泥沙在凹岸的稳定性，提高了泥沙在凸岸的稳定性，泥沙总体表现为在凹岸冲刷，在凸岸淤积，因此蜿蜒河道的发展在向着蜿蜒程度增加的方向发展的。

3.弯曲河道河床演变的基本原理
河床演变的基本愿意是属啥的不平衡，进一步的深层原因是动床水沙两相流的内在矛盾和不恒定流外部条件（进口水沙、出口侵蚀基点条件和河床周界条件）。

而弯曲河道中，纵向输沙不平衡将引起纵向变形，横向输沙不平衡将引起
河床横向变形，弯曲河道局部输沙不平衡尤为明显，引起弯曲河道河床局部变形。

总的来说，河床和水流具有“自动调整作用”，即在淤积和冲刷发展的过程中，河床和水流进行自动调整，通过改变河宽、水深、比降、床沙组成使本河段的水流挟沙能力与上游的来沙条件相互适应，从而使淤积和冲刷向着其停止的方向发展。

但是在弯曲河道中，由于弯曲河道独特的水流特性，使得凹岸不断冲刷，凸岸不断淤积，河道的蜿蜒程度不断增加，变形不可逆。

4.弯曲河道河床演变趋势
对于平顺河湾，枯水期深槽的冲刷坑面积小，岸坡比较平缓稳定，随着水位上涨，环流加强，水流冲刷力加大，深槽刷深，岸坡变陡，崩按随之发生，但强度不大；汛期洪峰的峰顶及峰后水位开始下落阶段，强大的水流又趋向凹案，继续刷深近岸深槽，并将崩坍下来的泥沙不断带走，此时崩岸强度最大。

由于岸土随崩随运，河岸保持较陡的岸坡，深槽冲刷坑随河岸崩退内移，与岸线保持固定距离。

水位下降到中水位以下后，深槽又逐渐淤积，冲刷坑变小，但由于岸坡仍较陡，加之河岸地下水外渗，仍有崩岸发生。

不过水流已经减弱，崩岸泥沙不能及时运走，又因上游过渡段冲下来的泥沙在弯道深槽内，使岸脚得到掩护，岸坡逐渐稳定，崩岸趋于停止。

对于曲率较大的弯道，枯水期主流紧贴凹岸，使断面附近近岸河床明显冲刷，岸脚被水流掏空，河岸发生崩坍；洪水期间，水流趋直，在凹岸附近产生回流，使泥沙落淤，深槽淤积，岸脚得到暂时的掩护，河岸逐渐趋稳定；随着水位下降，主流又趋近凹岸，汛期淤高的深槽又遇到冲刷，河岸又发生崩坍。

凹冲凸淤的弯道演变基本规律还有：凹岸冲涮与凸岸淤积的数量基本相等，且冲於过程基本相应；冲於变化引起横向摆动的过程中，弯道断面形态基本保持不变。

【结束语】
弯曲河道作为河道中一个特殊的环节，其水流的运动特点也有区别于顺直河道的特殊性，泥沙也在水流的作用下运动。

水流和泥沙的共同作用，对弯道河道的河床的凹岸产生冲刷，凸岸产生淤积，造成河床的演变。

除此之外，由正反相间的弯河段和介于二者之间的过渡段连接而成的弯曲河道外形与河流两岸的土质组成密切相关。

在抗冲性较强的河段多形成弯曲半径较大的缓弯；在易冲刷土质的河段弯道可以自由发展成蜿蜒形。

弯曲型河道在变形过程中河宽和水深的比例关系变化不太大。

整个河道呈向下游蠕动的趋势，其演变的规律也由上到下依次变弱。

【参考文献】
1.《水力学》黄河水利出版社 2009年8月孙东坡丁新求
2.《河流动力学基础》中国水利水电出版社 2002年清华大学王兴奎少学军李丹勋
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4.《河道水力学》中国建材工业出版社 1994年许念曾
5.《高速水流》科学出版社 2005年刘士和
6.《中国水力百科全书——水力学及河流海岸动力学分册》 2004年左启东。