欢迎您来到全国水雨情信息网站! 2021年1月28日 星期五
 
  当前位置: 首页--水利百科--航道与港口--航道整治

河流特性

2020-04-09 21:01

河流在河床形态、水流运动、水文泥沙以及河床冲淤规律等方面的属性。按流经地区的不同,河流一般可分为山区河流和平原河流。

对于较大的河流,其上游段多为山区河流,下游段多为平原河流,中游段则往往兼有山区河流和平原河流的特性。对于较小的河流,其全河段可能均位于山区,也可能均位于平原地区,分别显现相应的特性。

河流形态特征

山区河流

山区河流的平面形态为沿程宽窄相间,呈藕节状。在峡谷河段,河谷横断面多呈V形,谷坡陡峭,岸线极不规则,急弯、卡口、突嘴很多,常有孤石突出或礁石林立;在宽谷段或丘陵地段,河床横断面多呈U形,谷坡一般较缓,有发育的阶地,江心有洲滩;在溪沟汇入处,常有大量砂石堆积在溪口,形成扇形冲积体,将航道缩窄,甚至堵塞。山区河流纵断面形态存在很多折点,河床高程起伏很大,有的河流起伏高程差为3~5m,有的达30~40m,中国长江万县附近的河床高差达60m。山区河流由于纵断面沿程起伏变化,水面线一般也存在折点,形成水流急流段和缓流段相间,由于河床形态特征不同,形成各种碍航的滩险。

平原河流

平原河流流经地势平坦、土质疏松的平原地区,冲积层一般都比较深厚,往往达数十米甚至数百米以上,平面形态多不规则。平原河流河谷宽广,在河谷中分布着广阔的河漫滩。中枯水期水流限制在主河槽中流动,洪水期水流漫滩,河面宽阔。平原河流的河床形态是水流和河床相互作用的产物,其平面形态随河床边界组成不同,形成顺直型河道、弯曲型河道、游荡型河道和分汊型河道等不同河型。河道的横断面尺度较大,多呈宽浅型。平原河流河床纵坡较为平缓,水面比降较小,一般均在0.3‰~0.4‰以下,流速不大,流态比较平稳。河床沿程走向由一系列的深槽和浅滩组成,呈高低不平、波浪起伏状态,两深槽之间的浅滩处水深不足,常是船舶航行的主要障碍。

水文泥沙特性

山区河流

山区河流的河床质多由砾卵石或沙卵石组成,所流经的地区坡面陡峻,径流模数大,汇流时间较短。洪水暴涨暴落是山区河流重要的水文特点,在暴雨集中地区尤为显著,暴雨与山洪往往同时发生,但一般洪水持续时间不长,降雨过后,河道又恢复原来的低水细流。流量与水位变幅大是山区河流又一个重要的水文特点。最大流量与最小流量的比值可达几百倍。例如,中国长江支流嘉陵江的最大流量为39 600m3/s,最小流量为220m3/s,两者相差180倍。但在集水面积大的山区河流,流量过程线自然调平,洪枯流量相差较小。山区河流一般河谷狭窄,调蓄能力低,随流量急剧变化,水位大幅度升降,例如,长江三峡的巫峡段,水位变幅达55.6m。另外,受河床形态及水流条件影响,山区河流水面比降一般都较大,且沿程分布极不均匀,绝大部分落差集中在局部河段。河床上存在急弯、石梁、卡口等滩险,形成很大的横比降。同时山区河流的流态十分险恶,常有回流、泡水、漩涡、跌水、水跃、剪刀水、横流等出现,对航行造成很大的威胁。

山区河流的泥沙来量主要集中在汛期,含有冲泻质、悬移质和推移质,悬移质含沙量视地区而异。在岩石风化不严重或植被较好的地区,含沙量较小。相反,在岩石风化严重或植被较差的地区,山洪暴发时含沙量极大,甚至形成泥石流。例如,中国黄河府谷水文站最大含沙量达1 190 kg/m3(1971年7月23日)。有些山区河流处于泥石流发育地区,泥石流汇入江河以后,对泥沙运动、河流形态等有很大影响。

平原河流

由于平原河流集水面积大,所流经的地区坡度比较平缓,河槽两侧有广阔的河漫滩,降雨后汇流时间长,洪峰在传递过程中因槽蓄作用不断削平,因而一般没有洪水陡涨陡落的现象。另外,由于大面积降雨不均匀,支流入汇时间有先后,洪水起涨和回落都比较平缓,持续时间长,流量与水位的变幅一般较小。平原河流水面比降较小,一般流速都在2~3m/s以下,没有山区河流的跌水、横流、泡水等险恶流态。但有一些平原河流,因流域内暴雨集中,降雨面积小而强度大,次数又较多,会造成洪水多峰相连,峰型尖瘦,涨落较快,持续时间较短。例如,黄河花园口站流量过程和长江汉口站流量过程就有显著不同(见图)。

流量和含沙量过程线

(a)长江汉口站(1957年);(b)黄河花园口站(1957年)

平原河流的泥沙以悬移质为主,由于河床组成多为细颗粒泥沙,所以悬移质中床沙质部分多处于饱和状态,但含沙量一般不大。例如,长江汉口站多年平均含沙量为0.61 kg/m3;宜昌站为1.18 kg/m3,泥沙中径为0.035mm,多年平均输沙量为5.21亿t,洪峰和沙峰基本同步。但有一些平原河流,洪水过程中含沙量变化大,例如,黄河花园口站平均含沙量最大达31.3 kg/m3,泥沙中径为0.025~0.028mm,年输沙量达16亿t,同样的洪峰带来不同的沙峰。

河床演变

山区河流

山区河流除基岩裸露的河床外,一般均为卵石或沙卵石所覆盖。推移质多为卵石及粗沙。在峡谷河段,洪水期间峡谷流速大,将峡谷内的推移质输送到下游河床宽阔段;枯水期间峡谷段水流平缓,而宽阔段的滩上流速、比降均较大,将洪水时期淤积的泥沙部分或全部输移到峡谷河段,推移质运动在空间分布上有明显的不连续性。宽阔段的浅滩,由于洪、枯水流路不一致,一般呈洪淤枯冲的周期性变化。山区河流两岸多为岩质组成,一般横向变幅不大。

平原河流

平原河流在一定的流域来水、来沙和河床边界条件下,经过水流与河床的长期调整,多数已达到平衡或准平衡状态。平原河流的河床均由中、细沙等松散物质构成,在水流作用下很容易发生运动。即使流域来水、来沙和边界条件不发生大的变化,但由于局部条件的影响,河床也会产生冲淤变化。因此平原河流演变主要表现为河床的往复变形,特别是河床的平面变迁和河床中泥沙堆积体的不断变化,这些均对航道带来很大影响。研究河流特性,掌握河流的水文、泥沙特性及河床、浅滩的变化规律,才能正确确定河道和航道的整治原则和方法。

责编: system