|
沙质河床在水流作用下形成的波状起伏并缓慢移动的床面形态。 沙质河床随着水流强度的增加，泥沙运动及床面形态要经过以下几个不同的发展阶段。 （1）平整。水流达到一定强度后，泥沙颗粒开始运动，但床面仍保持平整。 （2）沙纹。泥沙起动后不久，少量颗粒在床面某些部位集聚，形成小丘，向前运动，同时增高、加长，最后连接成规则的沙纹。沙纹迎水面长而缓，背水面短而陡，两者水平长度之比约为2～4，一般波高0.5～2.0 cm，最大不超过5 cm，波长1～15 cm，一般不超过30 cm，且与水深关系不大。在平面上有相互平行的，也有呈鱼鳞状或舌状排列的，见图（a）。
床面形态 （a）沙纹；（b）沙纹叠加沙垄；（c）沙垄；（d）沙垄冲刷或过渡；（e）平床；（f）驻波型逆沙浪；（g）破波型逆沙浪；（h）急滩和泻潭
（3）沙垄。随着水流强度的增加，沙纹发展为沙垄［图（b）］。沙垄的纵剖面形状与沙纹相似，但尺寸较大，且与水深有密切关系，在不同的河流中，它所能达到的高度和长度也不同。在平面形态上，随着水流强度增加，自顺直发展到弯曲［图（c）］。当河底起伏较大时会引起水面变化，在沙垄波峰处水面降落，出现小波浪。当床面起伏很大时，波峰下游有水流分离现象，水面会产生漩涡和高含沙量带。 （4）沙垄消失。沙垄发展到一定高度后，如水流强度继续增加，波长逐渐增大，而波高不断减小，沙垄趋于衰减［图（d）］。 （5）动平整。河床再次恢复平整，但床面泥沙运动强度很大，且有泥沙悬浮［图（e）］。 （6）沙浪。水流强度进一步增加，接近或处于急流状态后，床面再次形成起伏的沙浪。沙浪形状比较对称，水面基本上与床面平行，没有分离现象，但有相应的起伏。沙浪运动方向有与水流方向一致的，称为顺行沙浪，也有与水流方向相反的，称为逆行沙浪。沙浪脊线在平面上不完全平行，它们的出现往往只占河宽的一部分［图（f）］。 （7）碎浪。沙浪在发展过程中水面波动愈来愈大，水面波幅可达河底沙浪振幅的1.5～2.0倍，甚至水面波谷低于沙浪波峰，此时，水面波失去稳定而破碎并形成涌波［图（g）］。 （8）急滩和深潭。水流强度继续增加，床面起伏使河底成为急滩与深潭相间，急滩段水流属急流，深潭段水流属缓流，从急流到缓流通过水跃，整个外形徐徐向上游移动［图（h）］。 在床面形态发展过程中的沙纹、沙垄和沙浪统称为沙波。对于沙波的成因，至今仍无公认的理论解释，一般认为沙波是水流与河床相互作用下产生的一种稳定河床形态。沙纹形成可能与局部扰动引起的近壁层流层波动有关，沙垄及沙浪形成可能与两层流体交界上产生的不稳定波动有关，还有人认为沙浪形成与水面波动有关。 沙波阻力是冲积河流阻力的重要组成部分，沙波的有无可使床面糙率明显变化，要准确计算冲积河流阻力必须掌握沙波发生和发展规律。沙波运动是推移质运动的主要形式，可以通过研究沙波运动规律来计算推移质输沙率。
|
