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1、栽弯取值的水力针算和河床燮形针算 榭蕴衡等? 口?、叭户曰, 、叭户“,、八夕沪子砂、户? 、产 曰、产? 、尹甘沪创、爪沪 曰尸 、产曰、沪沪?户? 气 户、 户目气 沪、户 目气 声、户 目氏 摘要 本文两选了裁弯取道中引河定城和引河断面胜针的基本原别 , 提出了分流水力针 算的简便方法 , 并抬合对自然裁弯资料的分析 , 制盯了裁弯取宜后引河冲刷 、 老河淤 积 , 上游段冲刷 、 下游段淤积的估算方法 , 指出了进一步改进叶算方法的途俘 。 口爪 目气沪沪 娜户“、 产矛尹产产子目户“、 产?、护矛沪沪子沪沪曰 、产沪创, 、产矛砂创,、口、户产沪? 、八口 , 氏声? 勺叭沪,八户目
2、、两口切八户 甲、八砂? 、户,沪 、产? 户?、户? 户 户? 、沪日 、沪? 叭护矛沪 ?一? 蜿蜒性河流为冲积 平反上 的三种主要河型之一 , 存在得非常昔遍 。 在这种河流的河弯 ? 卜 , 由于诚心力作用 , 录而水流趋向凹岸 , 河底水流趋向凸岸 , 造成凹岸的不断冲刷 , 凸岸 的不断淤积 , 共精乡尚吏得河道愈泉愈弯曲 , 返渐形成几乎阴投的河环 。 河环的起点和格点往 千以日跃很近 , 洪水漫滩时 , 由于水流趋间于走比降最?的路胶 , 在一定 条件下 , 会在河漫滩 上开辟出一条联籍河环起点和籍点的 串沟 , 串沟逐渐发展 成为主河 , 而叮有河弯? ? 返渐淤 死 , 形
3、成自然裁弯 。 裁弯取?育就是矛 ?用 河流发服的 自然趋势 , 人工开辟引河 , 促成河汾裁弯 的一种工程措 施 。 河流的过度弯曲 , 一方面 使航程冲加 , 航道曲率半径减小 。 并在河道中形成比咬恶 劣的 浚滩 , 对航送不利 ? 另一方面河身蜿蜒曲折 , 对宜浪洪水不沂书此外 , 山河弯发展所造成的 严重塌岸 , 对沿岸城撰和灾田也是极大的威胁 。 裁弯取有工程可扮改等这种河流的不利清 况 , 因 此 , 在治河工程中常有采用 。 正确地投升裁弯取有工程 , 项要进行一系列的水力针算咬河道变形舒算 , 只保征在裁弯 之后 , 河道演变能向有利方向发展?井对发展过程中的水流情况旋河床
4、,协见有研预 兑 。 后者 对于了解裁弯取直的可能性 , 及其在防洪有?航廷上的效盘 , 是非 常必要的 。 俄管裁弯取直执一工程措施在治河工程中由来已久 , 才 旦一有到目前为止 , 还没有完整的 ? ?朗?年?月至?月武汉水利电 力学院河流动力学及河道整治毅研宣与长江水利水电科学研究院 河流研究室协作研究长江下荆江系就战弯 ?尚题, 本文所提供的针算方法郎为满足这一耍求而制 盯的 , 当时参 加本创算方法的制盯井进行针算工作的尚有? 强植堂 、 李趁中 、 陈文彪 、 越学 正 、 段克敏等人 , 研究精果?写 成 下荆江系扰裁弯的河道变形新算 一文 , 于生? ? ?年?月在 武汉水利电
5、力学院鹅二转科学封台会上报告 。 本文系根据这? 报告改写 , 改写时在分流水力 针 算及河床变形针算两方面作了较大的修改 。 裁弯取夜 的水力卦算和河床变形升算 针算方法 , 特别是河道变形针算 , 就我们所掌摄到的材料 , 还不曹有人进行过 , 伙种研究不 足的现象是由简妞的复杂性所决定的 。 本文着重甜确河道变形针算方法 , 但由于裁育取育后 的河道演变与 引河定撇 、 分流水力箭算 、 引河断面毅舒等密切礼朋 , 对于这些简甩也将用一 定篇幅肘输 。 裁弯取有工程中的引河 , 其毅靛初始断面一般远性见河湾断面为小 , 只能通过一部分流 盆 , 须侯水流自行冲开 , 逐浙达到能通过全部流
6、是 。 但 打某些特殊条件下 , 例如地质条件不 允辞自行冲开时 , 也有将初始断面就毅补成能通过圣部流最的 , 本文只甜流前一种带况 。 在所制盯的 方法 中 , 作了河长不变的假定 , 这一下鼠定只有 仔保护引河?展冤之后?及相 邻河弯凹岸擦制弯道发展的条件下才能成立 。 因此 , 补算所得桔果 , 严格地说也只能适 用于 笼种情况 。 但是 , 由 于河身变化援慢 , 而且井非柔中在一个地方 , 在不太长的年份内对引河 发展 ? 反老河死亡的影响应非 ?太 大 , 故按上述假定 的针算桔果 , 也可近似地袋达凹岸不加 固时 的近期河床变形情况 。 下面依次甜谕 ? 引河定袋 、 分流水力
7、补算 、 引河断面毅补 、 河床变形群算等? 卫个阴跟 。 针算中所用单位除特殊指明者外 , 一律采用术 ?、 公斤 、 秒 。 ?二? 弓?河定痰应遵循如下四个乃别 ? ?引河应投补成曲减形 。 如吸毅孔成六瘫形 , 刚在河床 上将出现犬牙交给状的边滩 , 使引河两岸的冲淤变化漫无瑰律 , 难以井浏?而且随着边滩的向下游廷行 , 深乱伐 一也不 能稳 定 , 对航行不利 。 引河换可采用圈弧人正弦曲 袋 , 厅者更能保征引补?两端与爪河的 不援嘟 接 。 当采用圆弧时 , 回弧的曲率半理立与河道平顺河育的 曲率半视 ?冷近, 芍 等 。 ? ?引何段应与 七下游弯曲河段钩 成三个相互串巡的反
8、向河弯 。 引河进出口段立与上弯 曲河段的下弯和下弯曲河段的上弯平援御译 , 为 此 , 应使引河袖换与这些河段的帕袋相切 , 这种形戈的嘟接有利于将成而水流导人引河 ? 同 时 , 也有利于将从引河下波的处于过饱和状 态的挟沙水流有挤导人下弯曲河段的深槽带走?井避觅水流顶 冲对岸 , , 使河? ? 之发生明砰的平 面变化 。 如相切的条件不能满足 , ? ? 应尽可能控制两者的 交 角在? “ 只下 。 ? 引河袋应通过砂士或粉士地区 , 壤士或粘士应力求避开 , 如果丁 ?层系壤土成粘士 , 而底层为沙士 , 也可合引河瓜过 。 ?在满昆 ? 卜远条件下 , 引河长度以短一些为好 , 这
9、样 , 可减少开挖最 。 裁弯比 丈河弯 长度与引河长度此汽 ?应大致控制在? ?倍左右 , 若干针算桔某指明 ? 裁弯比过小则引河作 用不及 , 引河的发展也公?过大? ? 引河流速太大 , 冲刷迅速 , 可能在下游引起严重淤积 。 ?三? 无瀚引河断面投朴城河道变形针算 , 都项要进行引河和老河的分流水力升算 。 在进行此 ? 参淆 ? 武汉水利电 力学院河流动力学及河道业治毅研相编 河流动力学 , ? ? ?面 。 中国工业出版社出版 。 ? ?年 伟“? ? ? ?武汉水利电力学院学粗 项针算时 , 一般已知通过全河的总流是 、 糙率 、 引河和老河的断面形式及合流断面的水位 , 须要
10、推求引河和老河的分流量及分流断面的水位 ?或分流断面荃合流断面的水面落差? 。 进行针算所依据的公式不外遵核公式及水流阻 力公式两种 。 速抽公式的形式为 ? ? ?。? ? ? ? 水流阻力公式在流速水头的沿穆变化可以忽略不针 , 而引河及老河都比蛟长 , 必须分段针算 的条件下 , 应为 “?一?”? 去? , “一?, ?去? ? ? ? 式中? ? ? 圣河总流量? 八? 由分流断面至合流断面水面总落差? 场 、? ? 引河及老河分流量? ? 、? 分段长电及其平均流邀模数 , 足标 “扩表示引河、 足标心 ”表示老河。 联解方程式? ? 、 ? 、 ? , 郎可求得 ? 、 ?, 、
11、 ? 。 由 于流量模数 ?只在水面曲牌 已知后才能求出 , 故不能有接联解 , 必城通过拭算 。 比较精确的拭算今法应为 , 首先假定 ? , 利用 方程式?按推求非均匀流水面曲换方 法算出 么名, 再将场代入? ?式求得? , 利用 方程式?同法算出 名 , 如两者相等 , ? ? 吠算正确 , 否? ? 应重新进行献算 。 这种方法的缺点为 , ?。不容易假定得很正确 , 而演算过 程又具常鹿烦 。 本文建我采用下面介招的比较商便的近似拭算方法 。 将?式改写为 ? 么 一一 、 ? 了 ? 门, 了 全丫梦、 , 引 、 人 弓 、 ? 人万 口 ?伴 份去二? ?, 命二 人公 一
12、人, ? 桩过摘单换算后 , 可求得 场 “?, ?兰经 一 ? ?, ? ? ”二 一 ? ” , ,?口,? , ? 乙 二 ? 乙 几 ?凡?厂乙 几 ? 人? ? 、 ? ? ? 竺 十 ?兰? , 鑫 ? ?一生 一, ? , ,一 ? ? ? 、 瓜 ? ? , ? 一 不 , , 尤奋 ,? 梦 甘甘井口 ? 式中与 、?, 引河奋长及引河粽合流量模数? 、 乙 扩 、 ?石 , 引河第? , ? ?若 、? 扩 、? 扩 , 引河第? , ? 分段长度? ? , ?分段流量模数 。 同理可求得 ? 斌贫 ? 裁碑取直的水力针算承柯床变形升算 ? ? ? ? , 一 叮 一 ?
13、? ,一 ? 一片 , 一 武 了 ? 十一一?孙犷十 一 ? 、 ? 乙 ? 人? 一 不 ? 入? ” ? ? , ? ? 、 ? 声 户 十 书符号含义同前 , 推系对老河而言 。 将? 、 ?两式代入?式中 , 握效筒单换算后却得 ? 一器 ? ? ? ?殉 ? ?立 ? ?乙 ? 式中 ? , 、 ? ? 按? 、 ?两式决定 。 在方程式?中 , “ 和 ? , 系 人认? 犷 、 入二 , , 及 只 、 人? 、 气 , , 等的函数 , 只 有在确知 完整的水面曲核之后 , 才能求出 , 故直接利用?式拭算街有困难 。 最筒帷的求解方程式?的近似方法为 , 假定引河八?老河水
14、面曲核可作为有拔看待 , 这 样 , 在 么取定以后 , 。才?一?, 自?可利用? 、 ? 、 ?三丘银全部算出 , 再用?为珠式算 八名就演有任何困难了 。 狄种箭算方法 , 在水面落差与水深相较甚小?例如大尺度平?写 ?河 流?时 , 或对于断面沿程变化甚小的引河和老河 , 所得桔果与实际情花兄是极为近似 的 。 如果以上两个条件不能涌足 , ? ? ?上远针算方法应作进一步 的修正 。 修正方法为 , 首先仍 假定引河和老河的水面曲核为直枝 , 由此求出 丑二 、 ?扩 、 五? , 及川 、 斌 ,、 川 , , ? ? , 然后 , 按下述公式求引河和老河各分段的水面落差 , 对引
15、河而言 ? 、 ? 卜 ? ? 对老河而? ? 、 ? 卜 ? ? 上远公式系分? ? 联解引河力?老河各分段及全长的水流阻力公式得来 , 吞和 、 么约即 , 么衬 、 裁”为引河及老河各分段水面落差 。 已知这些水面落差之后 , 郎可求得?矿 , 丙, , ? 为, , , , ? ? 、 为, , 、 ? ?, , 凡的第二次近以值 。 利用 ? , ? ? 的 第二文近似值 , 按方 汾 武汉水利电力学院学摊 移式?吠算梦 , 在一般情况下已能达到较高的精度 , 当 引河和老河断面沿程变化甚小时 , 或在进行分流粗略估算时 , 可将引河和老河都只作 为一段来处理 , 不再匆分河段 ,
16、引河断面投舒时 的分流补算 , 就璐于这种清况 。 仔这种 ?清况 下 , 针算将大为筒化 , 可直接利用?式和?式拭算? , 方程式 中的? , 、 凡郎为 引河和 老河蚕段的平均流最模数 , 可取其等于位于河段中心的典型断面 的流量模数 , 乞啊在合 流断 面 水位已知条件下 , 都仅仅是 么?的单值函数 , 可直接求得 , 无饭再刊用?式和?式 。 在进行河床变形估算时 , 引河断面形式可程为沿程不交 , 不分段三但老 河 ? ? 不然 , 由于 淤积集中在老河上段 , 断面形式沿程变化很友 , 郎使是近似补算 , 也应分为两段 。 此时 , 仍 用?屯?式和?式藏算么 , 方程式中的?
17、 , 在 么? 已知亏 , 可直接求得 , 而? ? ? ? 按?式 推求 , 因河身仅分为两段 , 其形式应为 ? ?, ?尹 ? ? 入 一风 一 一十 无愉那一种升算情况 , 在水面落差 么么一怪求出之后 , 郎可根据?式巾? ?式推求 引河 ? 反 老河分流是 。 ?四? 哎朴引河断面 , 按照? ? 讨 ? 罗辛斯基意兑 , 必项考虑到如 下两个条件 ? ? ? 、 ? 引河中的流速在裁弯初期应远大于河床七堆的起动流速 , 以保征引河的顺利冲开 , 郎应有 产。儿一? ,? , 。 ? ? ? ? 与此同时 , 引畜可中的流速在裁弯初期也不应过大 , 应保征引言可和老河床沙质喻沙量
18、之和不 一犬 于裁弯前老河床沙质翰沙量 , 以免在下游河段发生严重淤积 。 从这一条件出发 , 并 假定弓【诃及老河的水流情况可近似地作为均匀流处理 , ? ? ? 联铸下列猪公式 翰沙条件 ? , ?一? ? 成 ?,几十? ? ? 几 水流挟沙力公式 。 。? 户 、? ? 人? ? ? ? ? ? ? ? ? 二? ,目 ? 、?月叨? ? 水流速蔽公式 ? ?尸 可求得 斌 。丫 一 氦会尸?黯? 网邵 瓷丫 一?裔严 ? ? 上逮 ? ?程式申各符号的画义为 裁弯取商的水力扑算和河床变形 ? 汁算 ?几 刀 、 月 、 尸一河? 、 水深 、 流速 , 足标? ? ”表示裁弯 前老河
19、相应数值? ? 足标? ? ”、“乙”表示 裁弯后引河和老河相应数篮? 几 ? 水深】米时引河床沙起动流速? ? 、 叨 床沙质含沙效 ? 旋其水力粗度三 风仍 一 一水流挟沙力 公式中 的系数树旨数 , 根偌实侧资料威按 ? 、 ?与户?岁了?阴 系图决定? 方程式?扮?和? ?听包含的各个物挥员中 , 裁弯前老河水力 一要素 全部各 店是巳知的 。 补算 步瞰为?首先按航运或其池工程上的要求抬定引河毅补断面 形术?一般投补成梯形 , 拾定 底 宽 凡 , 边坡系数?及其进出 口河底 荡程? 然 ?厅, 按? ? 、 ? 、 ? 、 ( 6 )褚式进行分 流水力补算 , 针翁时引河和老河不分
20、段 , 在求得 z及 场 、 Q : 之后 , 引河和老河的共他水 力要素如河宽 、 水深 、 流速等郎不难求得二最后 , 将所得甜值代入方程式(12 )及 (14) , 被赚 其是否得到浦足 , 如不能满足 , R l J 应变更引河毅静断面(良口变更 B 。 ) , 必要时还变更进口 诃庙 高程 , 重新进行分流补算和榆瞰 , 底到满足 为止 。 满足条件(2) , 等于要求引河中冲刷的床沙量与老河中在同一时期淤积的床沙址相等 。 某些补算粼衫决表明 : 当裁弯比乙 :/l。 较大时 , 严格满足这样的条件是困难的 , 城要开挖的引 河底宽往往很大 , 不握济 。 此时 , 可以仅仅要求在
21、平均洪水流量时条件(2)得到满足 , 对于 较高洪水洗觉划可以不必满足 。 这样作在引河发展初期 , 一日游的确 会遭到一些淤积 , 但随着 引河的发吴 , 淤积会愈来愈少 , 坦来的淤积物也会趣渐披水流带住下游 。 (五) 研宪裁弯取有的河床变形 , 可以将水流作为平面的二度流处理 , 进行袖部变形升炸二也 可户将水流作为一度流处理 , 进行一般变形针算 。 前者所得桔果无疑将更为精糊 , 但升算手 筱过于麻烦 。 考虑到变形针算中还包括一些月前无法确知的假定 , 箭算的过份精糊并不能 从 根本上改变补算的近 以性质 , 本文所提川的静萝 方法限 一 P一般变形针算 , 而且为了更 多地筋化
22、针 算手蔽 , 在钊分河段及确定来水来沙条件方面 , 作出了较多的筒化 , 因而 , 在实质 _ 五只能看成一 种估算 , 所得桔果电只能表征相当长时 明内相 . 当 长河段上的平均情况 。 针算河段建淡划分为五段 , 郎E游段 . 引河 . 段 、 老河上段 、 老河下段及下游段 , 如图 1 所 示. 上游段进 口断面的睽针洗量及砚针床沙质含 秒笼建淡只单一 的流蚤和单一的含沙最代玲添尹 技程找及含沙量过程找 。 考虑到水流的造床作 尧河下段 下游段 Q 同前奋第52一6 2面 , 3一8图 。 武汉水利电力学院学辍 用 , 并在老河 口阴淤至一定高程后避免出现水流不能进入老河因而无法粗旅
23、针算的现象, 选 定遣床流是作为毅针流是 。 因为造床流最较大 , 相应的恤沙率也较大 , 用单一造床流是代替 流t 过程挑时 , 一年内的实 际天数 , 必城用虚拟的当量天数来代替 , 后者可按下式求得 T 。 。 XG o 班冲阅Q召 。 ( 15 ) 式中 习G o 多年平均床沙质年翰沙量三 Q o 造床流量 ; S o 与造床流量相应 的床沙质含沙量 , 根据上游段典到断面水力青料按(招)式 算出 。 下面分远各河段河床变形的估算方法 。 ( 1 ) _上游 段冲刷估算 裁弯后上游段出 口断面 (图2)水位下 降 , 水深由万s 。 减至 H s:, 流速和水流挟沙 力相应增加 , 原
24、来处于平衡状态的 . E游段将 发生冲刷 。 上游段进出 口水流挟沙力之差为 。 k 。花而 i Q oa仍 仍 B s a m 一 (舒 - 、 “ 乃1 1 H s 产 协 ) , 图 2 式中足标 “ s ) )指示上游段 。随着河床 的冲刷 , 两者的差值将逐撕诚少 。 作为近似 , 毅攫过 时距 红 (J从天数补)后 , 水深恢复到H s。, (不考虑比降增加 的影响 ) , R l J 含沙量差值 n 卜 占户乙 龟 夕 一 1 2 也将减少到0 , 因此 , 存 红时段内 的平均含沙量差值可取为原来差值的 八夕1= 无 2(g叨)m Qo a乎 Bs 3仍 一止 L -_一1 -
25、 、 _ H s 一 4m H s沪爪 / 在 札时段内从上游段冲走的全部泥沙休积为 。 _ , _ _ . _ 介 0, s:甲。“匕b4U U Z t万叨)砰 Q O 竺生 B护仍 1 H S :4价 1 H s o4爪 ) (1 6) 式中 甲考虑冲刷物中含有非床沙质的系数 , 可取为1 .0 5 ; 洲床沙干么重 。 股冲刷体积 成三角形分布 , H l J冲刷长度乙s , 可按 下式汁算 L s.“甲t: 8640 0 无 (g叨) _ 一卫旦 竺兰了 _ 1 _ 一 一l 一、 my , B s a m + I OH 一 月s: 弓” H s 。、峪, / ( 17 ) 同前.铭1
26、 34一13 5面 。 裁弯取直的水力补算和河宋变形补算 任一时段 气格了时从上游段冲走的全部泥沙休积为 拿 么二S。一 乡 。8 6 40 0 死备 甲 一臀1 ( 命 一 命) 二1 (1 8) 相应的冲刷长度为 Ls。一 习 , t。 1 ._ . 。 介00 3二1fll ,4 V U(丽了而刃 公云 碱 , z石飞 。 气 ,万 丽而 一 , 瓦二 不不少(19) , 式中 H凡 、 凡l 、 H s l 第一时段开始(裁弯开始)时分流断面的水位降落 、 流速和水深; 八H s 。、几, 、 H s 一 第 ” 时段开始时分流断面的水位降落 、 流速和水深; 万H阮时段末累积冲刷深度
27、 。 , 由于上游段的 冲刷 , 出口断面床沙质含沙量将较进口断面床沙质含沙是有所增加 , 其值 应为 s o , = s o +互 。 , ( 20) 式中 八凡一2 - - ( 介 Q o . 饥 g叨)仍B s 3 饥 H s, 、4m 1 H s o4汤 ) 如流速 、 水深相差不远 , 八瓦 甚为微小 , 可恶取 s 。 . 5 。 ( 21 ) ( 2 )引河段冲刷估算 引河初开时 , 由于引河底坎较当地老河河床为 高 , 同时又受环流作用影响 , 表面水流趋 殉引河 , 河底水流趋向老河 , 因此 , 进入引河的含沙是可能较上游段出 口断面的平均含沙t 为低 。 随着老河的淤高
28、, 引河的冲深 , 在老河进 口处出现底坎, 加 之引河流量越渐增大 , 底 流方向随之改变 , 进入引河的含沙量将逐撕增高 , 达到一定阶段后 , 将与进入老河的含沙t 相等 , 亦郎等干平均含沙量 。 过此以舌 , 引河含沙呈粗旅增加 , 大于平均含沙t 。 当老河淤 死时 , 全部水流进入引河 , 含沙量又将恢复 到平均含沙量 。 总起来视 , 引河进 口含沙t 沿时 程的交化是界常复 杂 的 , 仑与 分流口阴附近的河床形态 、 水流情况密切相朋 , 郎使在_上游段 来水来沙不变的条件下 , 也袒常处于变化过程之中 , 要确知 毯种变了长是具常困难的 。 在制幻升算方法 的过程中 ,
29、曾尝拭采用过各种不同的分沙图案 , 包括用各种方式 , 考虑 一 环流作用 的图案 , 但有充足根据的分沙图案迄未获得 。 作为近似 , 暂时建哉采用下面两种分 抄图案之一进行升算 。 第一种图案为 , 假定进入引河 的水流含沙量自始至桩都等于_L游段出口断面 的平均含沙 玄操水翻电力学陈学级 橄 从上面衬铂可只赓砒 , 采用这种图案 , 由 于没有考虑环流影 响 , 而算得的引河冲刷 , 布 。初期 可能偏漫 , 在末浦可能偏诀 二 第匕种图案为 , 假定进入引河的水流及泥 沙来自上游段出口断面靠近引河一侧的部分 , 图3所示上游段出 口断面 , 因 引河开于河道右 岸 , 故进入引河的水流
30、及泥沙将来自引河右 侧 , 如 明誉所示 , 随着引河流量的增加 , 阴影 部芬将逐渐向左岸扩大 。 诊种图案只考虑了上 游段出 口断面的含沙量分布 , 而没有考虑环流 的影响 , 不过由于上游段出口断面在引河位于 方侧的条件下伴件具有图 中所示形式 , 而靠近 两岸的含沙量又此饭底 , 去交照这种图案升算出 来的引河含沙量随弓!河流量增加所发生的变 化 , 也能在一定程度上尺映前远引河含沙是的 . 变化情况 。 为 了便于补算 , .项 事先整理相应于 毅升流量的实f f i l J单宽流量和 单宽翰沙率沿河宽 . .、 .户 : 各 夏袅 川 、 、电 一 妇 U 图 3 分布资料 , 井
31、参照理输汁算 , 精制 场/Q o , 心/s o沿河宽变伟曲挑 , 如图3所示 利用此图 , 甚易按图 中箭头所示方向 , 由引河分流量求得引河含沙量 。 第二种图案虽较第一种图案为优 , 但由于仍然没有考虑环流形响 , 籽与多习琢情况有段 跃离 , 特s l J是当 七游段曲率半诬较小时 , 更可能发生较大涣差 。 为了提高升算精度 , 迫切要 求系扰地搜集和整理野外观f f i l l管料 , 进行分沙拭味 , 拜在这样的基础上 , ;兀之新的较有根楷 的分沙图案. 为了考虑航运要求,弓 I河河底 高程往往毅汁得比较低 , 河床窄深 。 可假定裁弯初期 : 引 河只展寒 , 不刷深三使河
32、床冤深比潇足河相朋系以后 , 才同时展宽和刷深 。 在第一阶段中 , 按(图4)所示几何朋系 , 在时段 t:内 , 引河冲刷体积应为 么尸, ,: = ( B ,:一 B 。: ) ( H ,: + 8 ,: )乙 。:。 妒: 、时段内 引河床沙质翰出体积应为 名 G,= 八云 :864 00介 Q , , 脚+1 认t c )my , B”:.仍H o l 4 m (2 2) 此处 八t:应以当兰天数汁 , 以下同 。 同一时段内进入引河的床 沙质体积为 (23) 粗鹅扮沙平衡原理 , 艺、 一, : 8 6 如漂黔 组i 应有 裁弯取直的水力补算和啊床变形升算 三 _ 二 _ 、 尸
33、,一, K : l乙G , 一 万马】 出1 难l j 式中凡为修正系数 , 等于引何河床河岸栩成泥沙 中床沙质所占百分比的倒数 。 乘这一修正 系数的原因 , 是因为 当床沙质被 冲走时 , 非床沙质也将同时被冲走 。 坷漫滩 以落 T 卜一乙 ,. 叫 沪 , , 功以父 。 一 _ 二止 止 卜卜 冷 l 今 一一 l l l 恢 1 1 1 吐吐 _ 今备 ! ! ! 图 4图 5 将前面 求得的 尸, :一: 值代 . 入上式 , 可得 习乌 一 名乌 B, 一 = = B 。: + K - (2 4 ) 据此 , 即可算得么勺时段末了时的 B 。: 1 - a , 下一时段可同法推
34、求 。 在第二阶段中 , 殷当r 时河床断面形式已淌足河相即系 , 推核冲刷至乃 +:时 , 冲宽与 冲深同时并进 , 此时库有(图b) B , +: ( H , +, +合H 。+: +a 。 ) 一凡( H 。+ a 。) 习几 -巴 _ 、 石场 范 i !出 1 r e e 、 K 一一 如略去 而 ,: 不补并使用河二系式书 弄 一: , R l J 上式可改写为 B ,峨 +: f +a一 ) 一、“场+, _ , 少 _ 少 _ 、 : 钊 若的 一 石的! 、出 i 龙11 叮了.、 . 们 州 B (25 ) 利用.七式可求解丙 ,:。 已知 凡 *: 后 , 利用河相阴系式
35、郎可求得水深H 。, :。 ( 3 )老河淤积补算 实测自然裁弯青料指明:老河严谊淤积部分一般仅限于老河上段 , 下段淤积较少(图6) 。 所稍老河完全淤死 , 实际上只是上段淤死 , 阻碍分流 , 下段仍 保有一定水深 , 形成 所粼 牛扼 湖 。 铃然 , 这一长度与泥沙沉积过程有朋 , 是老河分流址 、 分沙且和其池有朋水力 、 泥沙因 武汉水利电力学院学橄 - 一一-一又导声引L , 一一一一一一一 一了、 、 、 、娜砂 茸, , , 畏产男决叮犷 “ 润 文 叫 柱 内 公 凡 如 卜 “ 一 一 . 1 1厂艺叮介二 旧 .。. . . 肺 以找界戏, 匀 浮润格侧碑 和幽匆 断
36、面号执 距肠哈, , 图 6 碾子弯自然裁弯后老河淤积剖面图 素的函数 , 在目前要从理渝上确定这一长度是具常繁难的 , 在解 决实 际简题时可参照本河流 上自然裁弯后老河首段的淤积长度来确定 . 又根据自然裁弯背料 , 老河淤积时以平淤为主 , 河克变小井不显著 , 因此 , 在补算淤积 时可假定河宽不变 。 老河进口合沙最与_七游段出口断面及 引河进口合沙量S 。、 S , 密切相阴 。 当已知s, 。, s v 时 , 可按下式算出 s , 二 卫理立丝丛l Q 七 (2 6) 由图7a所示几何肺系 , 可求得老河_卜段在时段t:的淤积深度为 22 习 G, : 一 习G , 吞 月 ,
37、 , . =K , 一造工一一华脚匕一一 万二 , l , ( 27 ) 式中K, 为考虑老河上段淤积物中 , 除床沙质外还包合有非床沙质的修正系数 , 等于床沙质 所占淤积物百分比的倒数 , 可根据已有自然裁弯老河上段淤积物的实测资料确定 。 】 ,呢势 二一 1 0 1 1 1 今今 , T 二二 悦扮 扮 , , ., , 卜a . e e一叫 老河上段在 么t时段内进出口翰沙体积可按下式算出 、 | 卜 。:,一八t:56 40 0 奥乒 , - ( 28 ) 。 习 遨 艺 G: , 一” 出1 8 60。 翩 叶r 诸豁汾 裁奇取直的水力补算和河床变形升算 同拜 , 可求得t l时
38、段内老河下段的淤积深度 心图7 b) 为 岔2 习 G , 一 艺 G:” 胡 : ! “一.生1 1 叹 出1 夕夕 (29) 式中 K : 为考虑老河下段淤积物中 , 除床沙质外还包含有非床沙质的修正系数 , 由于下段水 深大 、 流速小 , 淤积物颗粒应远较上段为翩 , 故K 3 一般都较K , 为弋 , 亦须根据实测背料 确定 。 老河下段进口翰沙体积却等于书河上段出 口翰沙休积 , 老河下段出 口 输沙休积按水流挟 抄力公式算出 2 . _ ._.。 出军 G! 一“: 8 6” o e s磅忐 而砰 瓦万 捻荡苏 ; . 。 (3 0) 下一时段可同法推求 。 ( 4 )下游段淤积
39、补算 裁弯初期 , 自引河和老河下来的平均 床沙质合沙量可能大于下游段水流挟沙力 , 裁弯比 越 一友, 这一差值也越火 , 此时 , 下游段首部将发生淤积 。 作为第一次近似 , 假定下游段进 口 断面伙位不变 , 可妇睽想:下游段进 口 断面的淤积 ,沉座应仲 敲断面喊小 后琳加 了的挟沙力绝 能将上游运来的泥沙全部带走 。 殷在 t 段内 , 自 ._ 匕游下来的平均合沙量为凡: , 其位可 按下式推求 52:_ Q , 出与 , + Q :, 出52 ,夕护 Q o (3 1) 式中 出凡:、出凡:, , 分别为引河及老河下段出 口床抄质合沙量 , 可自各段冲淤扑算中 求得 。 假 定
40、下游段河宽.凡:不变(图8) 。 则按水流挟沙力公式 , 下游进 口断面水深应由原来水深 H :。 翎榷为 从 : 习 一些二一 Q o a ; 一 闷 切 凡 s二亩 (32) 式中足标 “砂指 示下游段 。 故淤积厚度为 凡: = = H 二。一 H 二 : (3 3) 淤积休积为 .了。 _ 二, . , 。 。 K 。, r”=甲。“l匕。U U奴不刃可可 Q 夕 竺鲤 _ ( 二 . J _ _ _一一工一、 B护爪、月汤 1.仍 几o m/ (34) 殷淤积物分布成三角形 , R l l 淤积长度为 _ 二 。 月。 。 K 二 O o a科l /11、 , ._ 、 。, :一,
41、“ I,0 0 , U U 不痴孙砰 瓦万布 百石刃二灭 石王 万 可一瓦沪 丽/ 气.。 对于任一时段 么札, 进 口断面果积淤积厚度为 武仅水利电力学院学粗 习八H x。= = H x 。一 月叉 ” (3 6 ) 总淤积休权为 习x 。一 习, 配 _.二* KO n3 饥” / ” 匕6U U云酥砰可 - 饭乒厂气 1 H x护协 1 H x 沪 琳 ) 3 7 ) 图 8 淤积 长度 为 Lx。= = 习, , s。 0 0 K O 门3 m+1 /11 , n。 、 一二-一二灭;石; 二 一 二-万孟 贡石丁 于于一一!一百、, -函而厂一-下了”一1 而丁口气石 6) 叹 g叨
42、, . - 1 乃X沙 1 . 咨山月X ”、月X矿 I Z X ol , ( 6 )水面曲徽的精制 根据工程股升需要 , 当裁弯发 展至一定 阶段后 , 可在河床变形的基础上 , 进行裁弯河段 及其_上下游河段水面曲找的箱制 。 裁弯河段水面曲袋的 冷制 , 按分流水力补算方法进行; 一上 下游河段水面曲核谕制 , 按一般非均匀流水力升算方法进行 , 补算时由下而 _b 分段推演 。 为研究防洪效果 , 可进行洪水流玺水面曲咸的糟制 , 为研究裁弯对没滩水位的影 响 , 可进行 枯水流是水面曲成的精制 。 . 七述河床变形扑算方 法妩可用于一个河弯的单独裁弯 , 也可用于数个河弯的同时裁弯
43、。 在份一种情况下 , 作为近似估算 , 可考虑将各个河夸的河床变形计算分开进行 , 并假投彼此 互不干扰 。 只在研究一定 时段后 由河床变形所引起的水面曲拢变化时 , 才将各裁弯联合起来 考虑 。 如果要担得到较精确的桔果 , 剧应在河床变形升算时就联合起来考虑 。 . 河床变形扑算成果 , 可整理成有即图表 , 例女个 引河和老河上下段裁弯后水力泥沙因来 因 叶变化图 , 不同时 期水力泥沙因素 的此较表 , _ 卜下游段冲淤长度 , 冲淤深度冲淤量因时变 化淡等 。 通过对这些图表的分折 , 可 议对 下面一些尚粗获致认薇 , 狄些阴题是: 1 ) 引河发展速度 , 表现在河冤和水深的
44、增加 、 河床的下降和流最的加 一犬_匕 幻老河 _比 下段的淤积速度 , 表现在水深的减少 、 河床 的 一 L升扣流量的减小_匕 3 ) 裁弯段水面落杀 、 比降及引河流速等水力因素的变化; 4 ) 一七 下游段冲淤长度和冲淤深度的交化; 5 ) 由裁弯所引起的洪水位和枯水位的降低 。 不 难想兑 , 明确这些简题对规划和投扑裁弯取有工程是完全必要的 。 裁弯取直的水力补算和河床变形升算 29 l一j、 、/、 , 本文所提供的裁弯取液水力 ,汁算和 河床变形 : ; 一卜 算方 法 , 是根据水力学和河流动力学的一 些基本规律 , 桔合现有 突际 自幼裁弯和人工裁弯的河床变形青料制汀的
45、。 由于资料不足 , 方 法中包合若干假定 , 有有特进一 步改进 , 但扑算桔果仍能在一定程度_七反映客观实际情况 。 _ 七远针算方法曹多次用于实际的裁弯取道汁算 , 将补算桔果与某些自份裁弯和 人工裁弯的实 例相比较 , 在性的方面是一致的 , 能明升算方法甚本上是合理的 。 言卜算图案中值得进一步探 肘的踢翅有 : 引河和老河的分沙周题 、 引河冲刷时冲宽和冲深的此例朋系简题 , 引河 、首 段和 末段的变形差具简粗 、 老河 _ 七段的淤积长度咫题 、 老河_七下段淤积物中床沙质含是百分此阳 题 、_ 七下游段的 冲淤图案及其对水位影 响朋题 。 这些简题的进一步解决 , 将使靛算方
46、 法逐渐 趋 于完整 , 解决这些尚题的盆视 , 除了应进行理箫探甜 、 实瀚室研兜外 , 特别重要的是对突 际裁弯资料的搜集和整理 。 最后 项要指出的是 , 文中所提出的河床变形舒算方法 , 是不袖分 柯段和不样翩考虑来水和来沙变化的一种估算方 法 。 对于某些重要河弯的裁弯取有 , 进行袖 分河段并考虑来水来沙因时变化的群栩变形补算 , 看来是需要的 , 在进行群栩变形升算 时 , 文中所建栽的一部分针算原剧同样可以采用 。 p 、份 嘴 口七 10 川e B eTaTbe Hs刀 a r a幻T e习o eH o 日H目e IxP“ ;x从H n杖 TPa eeHPoB a;一1月 n
47、”01王e P H oroKaxra 月a“ n P 0 e K TH P o B a H H月e r on o n e P eqH o roc et le H备 I月n P 工丁 cn P 月M刀e H H卜 1 P eqH o r o P y c , a , 及ae l c月 。PH 6 刀 H 水e HH曰众 Po eq赴 T“ b 一n入生 eTo几 P ae n P e八e刀 eH H“ P a ex o几aM e水八y K a l王 a 月。卜 11, eT a P h一入, P y e JIo M . K Po M e T o r o,H aoe Ho BaH ; : H aH
48、a刀“3 a Ha T y p H b xx 几aHH曰xe eT e eTo e llH b一xen P oM月e- H “益,n P e八J l a r a e r c只 n P “6二 H ,Ke, I H目l u l P acqeT H执益MeTo八 P y c : o Bo介及e 门 , oM au,”,日 丁。M 叹H c刀e , P a3M b I Ba n Ho H e P Ho F oKaH a刀 a , 3 a“月 eH习c Ta P 0 r o Py e,a , a T a K袱e11Pa 3Mbl B a日e - P xHe r o y q ac T K a”3 a H刀e l王 H 习H H KH er o y 写a cTK a cn P 月M月eH L工“c y K a 3 aH rle 卜 1 11J T“几a , b,le一 n山ero q刀yq u j e H ”月3T o r oM e T o八a .