五 含沙量和挟砂能力 含沙量—单位体积内水流中所含悬移质的质量，kg/m3
在一定条件和边界条件下，单位体积的水流能够挟带泥沙 的最大数量或质量(包括推移质和悬移质)，称为水流的挟 砂率。
六 河床的粗化
在冲刷河段内，床沙 中的细颗粒被水流冲 走，上游来沙中的粗 颗粒泥沙慢慢沉下来， 这样，河床表面层的 泥沙粒径逐渐增大， 形成自然铺砌的现象， 称为河床的粗化。
泥沙类型
悬移质 推移质 床沙
泥沙运动
第六章桥梁墩台冲刷
泥沙运动
第六章桥梁墩台冲刷
一、 泥沙的主要特性
1 几何特性
粒径d
用等容粒径表示
粒径级配曲线
平均粒径d和中值粒径d50
粒配曲线：表示天然沙颗粒组成的曲线 .绘制过程：取样→烘干→筛分→称重 →点线→求各种特征值 .曲线坐标：半对数坐标
第六章桥梁墩台冲刷
第六章桥梁墩台冲刷
第六章桥梁墩台冲刷
二 河床演变的基本概念
河床演变是水流与河床 不断相互作用的过程， 在这一过程中，泥沙运 动是纽带。任一河段在 特定水流条件下有一定 挟沙能力。
河床演变是指： 河道在天然情况下或 受人工因素的影响下 所发生的变化。
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能化会河来处当
力，改床沙于上
1、山区河流常具有宽窄相间的外形，洪水期峡谷进口、 悬移质在上游宽阔段内大量落淤。非汛期宽阔段“走沙”时 冲刷外移的泥沙，在进入下游峡谷段时，由于水深流缓，大 部分在峡谷段淤积。（例：澜沧江）
2、弯曲型河流，由于两岸受山崖阶地的钳制，自由活动 的余地较小，河床蠕动只能顺着河谷方向平移。
3、分汊河流的江心州和心滩位置较固定，以两汊居多。 4、河床卵石运动在时间分布上具有明显的不连续性。同 时，卵石的输沙率有很大的波动。 5、沿程有不少溪沟入汇，在沟口发育形成冲积扇，其伸 人干流部分成为溪口滩（例） ，既影响河床的演变又影响航运。
第六章桥梁墩台冲刷
澜沧江阿达箐滩
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平原河流的河床演变 主要表现：多呈现周期性的往复变形、平面上的摆动， 冲淤变形速度快、幅度大
第六章桥桥梁墩台冲刷
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•都天庙凹冲凸淤，且速度均快 •和畅洲头冲尾淤，江心洲不断下移，但头冲快而尾淤慢 •主流线不断左移引起凹岸冲刷，下移引起和畅洲头崩坍后退
相变变就量输游
适化水产与沙来
应的流生水平沙
，趋条相流衡量
使势件应挟状与
河是，冲沙态水
, ,
床尽从淤能河流
保量而变力床挟
持使引化不保沙
相上起。适持能
对游水河应相力
平来流床水对互
衡沙挟变流稳相
。量沙化
适
第六章桥梁墩台冲刷
河床演变是水流、泥沙与河床相互作用的反映。
• 河流存在两个反馈系统： (1)水流挟带泥沙，泥沙的存在又影响水流结构； (2)水流作用于河床，使河床发生变化，河床形态反过来又影 响流速分布。
• 它们相互依存，相互影响，又相互制约。 水流与河床的相互作用是通过河流中泥沙的冲刷、搬运和
堆积而实现的，泥沙在其中起着纽带作用。 当流速增加，组成河床的泥沙遭到冲刷，使河床降低或
拓宽； 当流速减小，水中挟带的泥沙沉积于河床上，使河床抬
高或束窄，河床就会发牛相应的变化。
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山区河流河床演变特性
粘粒项
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张瑞瑾公式和费玉清公式在计算起动流速时的差别
C0
C g
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三 沙波运动 沙质河床的床面泥沙在水流作用下，泥沙起动后出现推移质运 动，形成床面沙波。当Fr很小时，仅出现沙纹；当Fr增大到一 定程度，沙纹成长为沙垄；水流强度再增大，则变为沙丘。
裸露的黄河河床—沙纹
第六章桥梁墩台冲刷
沙波运动是水流强度达到一定强度后，推移质运动的集体形式 此时，床面起伏不平的波浪形态，是推移质运动的主要形态。
第六章桥梁墩台冲刷
第六章桥梁墩台冲刷
第六章桥梁墩台冲刷
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四 推移质输沙率
沙波运动是推移质运动的主要形式，而推移质输沙率 的大小则反映推移质运动的强烈程度。
2 重力特性
用容重 s 表示
3 水力特性
用沉速 (cm/s)表示
单颗粒泥沙在静止的无限大的清水水体中匀速下沉的速度(cm/s)。
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二、 泥沙的运动 泥沙的起动—在水流推动下，床面泥沙颗粒由静止开始运动。 起动流速---床面泥沙颗粒在各种外力作用下，失去平衡，泥
沙开始运动时的水流垂线上的平均流速 。
第六章桥梁墩台冲刷
推移质输沙率是单位时间内在过水断面单位河槽宽度上，通 过的推移质的质量，用 表示，单位是kg/s.m
窦国仁德推移质输沙率公式
gb C k002 ss(0)g3
式中
---系数，一般取0.01 ---谢才系数，无量纲， ---起动流速 ---泥沙沉速 ---水和泥沙的容重
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0
0
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张瑞瑾起动流速公式：
0(d h)0.1(42d 90.00001d 00 0 .70h2)0 6.5 05
重力项
粘粒项
流速换算项
当d≥2mm时，该式变为： 05.309.1hd40.36
费玉清起动流速公式：
0[0 重力项.d4 0. 7 3 1 5 .1 （ 0d .e 7 )]0 .5流h 速0 换.2 算项
第六章桥梁墩台冲刷
第二节 河床演化和河相关系
一 副流 由于过水断面形状的改变或河槽的影响，伴随着主流，在 水流内部形成一种尺度较大的旋转流动，这种从属于主流 而存在的旋转流动称为副流。
副流
立轴副流(回流) 平轴副流(滚流) 顺轴副流(螺旋流)
第六章桥梁墩台冲刷
河相关系： 水流与河床长期相互作用使河流朝着平衡的方向发展，当其 处于平衡或准平衡状态时，河床形态与流域来水、来沙条件 和河床边界条件之间存在着的密切关系。
第六章 桥墩和桥台冲刷
第一节 泥沙运动 第二节 河床演变和河相关系 第三节 一般冲刷
第五节 桥台冲刷 第六节 最低冲刷线高程
第六章桥梁墩台冲刷
第一节 泥沙运动
要研究泥沙运动规律，首先应了解泥沙的基本特性，它包括： 1.几何特性：泥沙颗粒的形状、大 小及群体泥沙的组合特性 2.重力特性：泥沙颗粒的容重与淤积泥沙的干容重 3.水力特性：泥沙颗粒的沉降速度