河床演变学--水利枢纽下游的河床演变及其防治.pptx

1第十三章 水利枢纽下游的河床演变及其防治第一节 水利枢纽下游河床的一般冲刷及其防治、河床自上而下普遍冲刷一、水利枢纽下游河床的一般冲刷现象在下泄清水的条件下，枢纽下游发生自上而下的普遍冲刷；当水库淤满达到极限状态后，下泄浑水时，则将发生自上而下的普遍淤积，这是枢纽下游河床演变的一个普遍现象。2、河床自上而下普遍冲刷一、水利枢纽下游河床的一般冲刷现象一般冲刷的距离是随着冲刷的发展而延长的，且与下泄流量有关。枢纽下游河道的一般冲刷是自上而下逐渐发展的，距坝越近冲刷越大，距坝越远冲刷越小。3一、水利枢纽下游河床的一般冲刷现象水库下泄清水后，下游河道的含沙量将普遍出现显著的降低。造成枢纽下游河道含沙量显著降低的原因：1、枢纽的拦蓄作用使出库含沙量显著减少；2、河道沿程泥沙补给不足和水流挟沙力沿程减小。、含沙量显著降低4一、水利枢纽下游河床的一般冲刷现象河床为卵石夹沙 抗冲粗化层、河床显著粗化枢纽下游河道的冲刷，将引起河床粗化。河床粗化过程随原河床组成的不同而有不同的特点。5一、水利枢纽下游河床的一般冲刷现象、河床显著粗化河床为细沙组成时 粗化是在冲刷过程中因悬沙和床沙的交换而造成的。沙质河床的粗化 糙率增加 水流挟沙能力减少 冲刷速度减慢 冲刷停止 6一、水利枢纽下游河床的一般冲刷现象、断面形态和纵比降的调整断面形态：下切、展宽、下切展开冲刷下切将使河道滩槽高差增加，河道趋于稳定。冲刷展宽，将使河道滩槽高差减小，河道向不稳定发展，河岸崩溃，滩地坍塌。7一、水利枢纽下游河床的一般冲刷现象、河型转化河型转化，与水库运用方式有关。1、水库蓄水运用、向稳定或更加稳定转化、向不稳定转化8一、水利枢纽下游河床的一般冲刷现象、河型转化2、水库采取蓄清排浑或滞洪运用等方式下游河段的演变决定于水库下泄的水沙条件。、蓄清排浑运用汛期，下游河道可能发生淤积；非汛期含沙量小时，下游河道将发生冲刷。9一、水利枢纽下游河床的一般冲刷现象、河型转化2、水库采取蓄清排浑或滞洪运用等方式、滞洪运用水库汛期涨水期“大水带小沙”下游河道将发生冲刷汛期落水阶段“小水带大沙”下游河道将发生淤积10一、水利枢纽下游河床的一般冲刷现象下游河道河床变形的主要影响因素水库下泄水量和沙量的大小及其过程；河底和河岸的地质条件；下游冲刷基点的位置。在上述影响因素中，起决定作用的往往是下泄水量和沙量的大小及其过程。而下泄水量和沙量的大小及其过程又主要取决于水库的运用方式。因此，水库的运用方式不仅是决定水库上游淤积量和淤积形态的关键因素，同时也是决定下游河道变形强度和形态的关键因素。11、分析研究下游河道的冲淤特性、主流变化和河道摆动的规律，采取有效的整治措施，确保防洪安全。二、水利枢纽下游河床变形的防治、在下游河道的引水口、桥梁和其他建筑物的附近局部范围内采取局部整治措施，防止建筑物遭受冲刷破坏。、修建护滩工程，保护滩地免受冲失。、采取护岸措施，控制坍岸的发展。、研究河型转化问题，促使下游河道朝稳定的河型转化。12第二节 水利枢纽下游河床一般冲刷略估 河床由中细沙组成，在冲刷过程中不存在显著的泥沙分选现象；这种情况下只要上游来水较清，冲刷将一直发展下去，直到受下游冲刷基点的限制，才会终止。坝下游的一般冲刷，存在两种不同情况。13第二节 水利枢纽下游河床一般冲刷略估 河床由粗沙、砾石及卵石组成，在冲刷过程中存在显著的泥沙分选现象，最终在河床表层形成一层由粗颗粒组成的抗冲保护层，保护下面的较细颗粒不受冲刷。这种情况下只要河床表层的抗冲保护层一旦形成，冲刷就会终止。坝下游的一般冲刷，存在两种不同情况。14第二节 水利枢纽下游河床一般冲刷略估 一、起动平衡比降法基本思想：当河床经过较长时期的清水冲刷之后，河床纵剖面将达到河床停止起动的所谓起动平衡状态，此时，如果下游河床冲刷已发展到某一个侵蚀基点，冲刷就会终止，达到所谓的冲刷极限状态。如果不存在侵蚀基点，就只能估计冲刷一定年限后河床可能达到的相对起动平衡状态，在此之后，冲刷还将继续发展。15第二节 水利枢纽下游河床一般冲刷略估 一、起动平衡比降法冲刷极限状态是指河床冲刷达到相对稳定，冲刷基本停止时的状态。冲刷极限状态是指长时间和长河段的平均情况而言，它只具有相对的意义。、冲刷极限状态法16第二节 水利枢纽下游河床一般冲刷略估 一、起动平衡比降法、冲刷极限状态法 （13-213-2）（13-313-3）（13-413-4）（13-113-1）当冲刷后流速降至泥沙的起动流速时，河床冲刷便将停止，这时河床的各个水力和泥沙因素需满足以下方程17、冲刷极限状态法 （13-713-7）（13-613-6）（13-513-5）18、冲刷极限状态法 （13-913-9）（13-813-8）19、冲刷极限状态法 20、冲刷极限状态法 、计算冲刷终止时的比降、平均水深和河宽（或比降和平均水深）。、确定冲刷基点，绘制冲刷终止时的河床纵剖面和水面线；冲刷极限状态法的计算步骤：21 （13-1013-10）极限冲刷长度 、求极限状态下的冲刷长度、冲刷深度和水面降低高度22 、求极限状态下的冲刷长度、冲刷深度和水面降低高度极限冲刷深度（13-11）23 、求极限状态下的冲刷长度、冲刷深度和水面降低高度 极限水面降低高度（13-1213-12）24 （13-1313-13）（13-14）、达到极限状态所需时间（13-1413-14）25 、达到极限状态所需时间26 1、在下泄清水的条件下，水利枢纽下游河床的一般冲刷现象有哪些？2、河床为卵石夹沙或为细沙组成时，枢纽下游一般冲刷中粗化过程有何不同？3、决定下游河道变形强度和形态的关键因素。4、何谓冲刷极限状态？5、冲刷极限状态法中，冲刷终止时河道比降、水深和河宽可由哪几个方程确定？思 考 题