蜿蜒型河道

姓名：张硕 学号：201101021538

摘要：弯道水流主流线一般在弯道进口段或者在弯道上游过渡段常偏离凸岸，进入弯道后逐渐向凹岸偏移，至弯顶上游部位时靠近凹岸，自顶冲点以下相当长的距离内，都贴近凹岸。纵向水流对凹岸的顶冲作用，使凹岸坍塌，坍塌下的泥沙被底流带向凸岸淤积，其结果形成凹岸刷坍后退，凸岸边滩不断淤积延伸。

关键词：蜿蜒型河道 河岸冲刷 横向摆动 纵向运动

引言：蜿蜒型河道，又称为弯曲型河道，是冲积平原上最常见的一种河型，在我国以及世界上分布甚广，如有“九曲回肠”之称的长江下游荆江河段和汉江下游、渭河下游等，均为典型的弯曲型或蜿蜒型河段。

一、冲积河流的河道演变的分类

按照河道平面形态、冲淤状况、河床组成等来划分，一般河流可分为三种河型，即游荡型、蜿蜒型和弯曲型。 二、蜿蜒型河道

蜿蜒弯曲型河道主要出现“S型”河弯。蜿蜒型和弯曲型是从整体和局部两个不同的角度来看河型的 ，蜿蜒型是对某一段河流来说的，河道向下游蜿蜒蛇行，而弯曲型是指蜿蜒中的某一个弯是弯曲形的。

蜿蜒型河道，又称为弯曲型河道，是冲积平原上最常见的一种河型，在我国以及世界上分布甚广，如有“九曲回肠”之称的长江下游荆江河段和汉江下游、渭河下游等，均为典型的弯曲型或蜿蜒型河段。 蜿蜒型河道多存在于河谷比较宽广、两岸无较密对称控制的河段中，其河岸和河底均由可冲刷土壤组成。河段中流量变幅小，中水期较长，比降平缓，流速不大。 河道平面形态参数：

总弯曲系数：TS＝河道长度/直线长度 河谷弯曲系数：VS＝河谷长度/直线长度 水力弯曲系数： (TS-VS)·100/ (TS-1) 地形弯曲系数： (VS-1)·100/ (TS-1)

长江微弯河段的总弯曲系数为1.1～1.4，蜿蜒河段总弯曲系数可达1.8～3.0。

（一）蜿蜒型河段的一般形态

蜿蜒型河道一般多出现在河流中下游，其一般形态是左弯右曲，两个相反弯道间，由直线过渡段相连。

其中具有曲率的部分称为弯道段，连接上下正反两个弯道段的直线部分称为过渡段，弯道段自进口到出口所夹的角度称为弯道中心角，主流逼近凹岸的位置称为顶冲点。 其一般形态为：深槽与浅滩相间，弯道顶处为深槽，过渡段为浅滩，中水河床左曲右弯，主流线蜿蜒蛇行，河床高低起伏，滩槽水深相差悬殊。 （二）蜿蜒型河段的水沙特性

弯道水流由于受重力和离心力作用，形成表层水流流向凹岸，底层水流流向凸岸的封闭水流，这种封闭水流与纵向水流结合在一起，形成一种螺旋前进的水流，称为弯道横向环流。

由于水流流速在垂线分布是表层流速大，底层流速小，因此水流表层受到离心力，涌向凹岸使水位升高，水面形成横向坡降。根据水流连续性，底层水流就会折向凸岸，便产生了弯道横向环流。弯道水流水面最大横向坡降一般出现在弯道顶点附近，向上下游方向逐渐

减小。弯道横向环流最大强度在弯道顶点和弯道后半部，向上下游方向逐渐减弱。

在河流中，沿水流流程各横剖面上最大垂线平均流速的连线称为水流动力轴线或主流线。

弯道水流主流线一般在弯道进口段或者在弯道上游过渡段常偏离凸岸，进入弯道后逐渐向凹岸偏移，至弯顶上游部位时靠近凹岸，自顶冲点以下相当长的距离内，都贴近凹岸。

另一个特点是低水傍岸，高水居中。枯水期主流线曲率最大，靠近凹岸；洪水期主流线曲率小，偏离凹岸。与此相应，水流对凹岸的顶冲点位置是随水流流量大小而改变的，洪水时顶冲点位置在弯顶以下，枯水时一般在弯顶附近或弯顶以上。

弯道河段泥沙运动与螺旋流关系密切。在横向环流的作用下，含沙量小的表层水流不断流向凹岸，冲刷凹岸，并折向河底，挟带大量泥沙流向凸岸使凸岸发生淤积，形成横向输沙不平衡。

纵向水流对凹岸的顶冲作用，使凹岸坍塌，坍塌下的泥沙被底流带向凸岸淤积，其结果形成凹岸刷坍后退，凸岸边滩不断淤积延伸。 由于水流中的泥沙沿垂线分布上细下粗，所以水流挟带运往凸岸的泥沙多为粗沙。 凹岸的含沙量较小且垂向比较均匀，凸岸底部含沙量较大且粒径较粗，因此，引水建筑物往往布置在弯道凹岸。 （三）蜿蜒型河段的形成条件

河床的土壤组成与结构，对冲刷坍岸的发展影响较大。当河岸土壤组成具有可冲性，且其稳定性又大于河底时，有利于蜿蜒型河段

的形成。

河段内纵向输沙基本平衡，即凹岸的泥沙冲刷量基本上等于凸岸的泥沙淤积量，河段内泥沙交换主要是横向泥沙交换，有利于蜿蜒型河段形成。

从来水来沙特性说，造床作用时间长，即有较长时间的中水期，流量变幅小，水位涨落不是过于猛烈或频繁，利于蜿蜒型河段的形成。 洪水期水面坡降较缓，滩面有植被，减缓边滩移动速度，便于边滩发育，有利于蜿蜒型河段的形成。 （四）蜿蜒型河段的河床演变特点 1、凹岸崩退和凸岸淤长

在河湾中存在着稳定的单向环流，面流指向凹岸，底流指向凸岸。

由于含沙量沿水深分布不均，水面含沙量小，河底含沙量大，因此流向凹岸的表层水流的含沙量，远小于流向凸岸的底层水流的含沙量，流经凹岸的表层水流，从凹岸攫取泥沙，但当流经凸岸时，又释放出多余的泥沙，结果导致河湾的凹岸溃退和凸岸淤长。 2、河湾的发展和蠕动

凹岸溃退和凸岸淤长使得河湾在平面上产生横向位移，但是这个位移在整个弯道上并不是均匀分布的。在弯道下半部，水流动力轴线经常逼近、顶冲凹岸，环流强度较大，崩坍较严重，结果使河湾曲率半径变小，中心角增大，并使整个河湾呈现向下游蠕动的趋势。最常见的蠕动形式是：若第一个弯道不断向右蠕动，则第二个弯道不断

向左蠕动，第三个弯道又不断向右蠕动进而整个河段也缓慢地向下游蠕动。

3、裁弯取直和撇弯切滩

蜿蜒型河段发展到一定程度后，常发生自然裁弯。随着弯道的发展，河道愈来愈弯，终至形成很长的河环，此时河湾的起点和终点相距很近，当洪水漫滩时，存在较大比降，容易形成串沟，并逐渐发展扩大成新河，而老河则逐渐淤死，成为牛轭湖，从而形成自然裁弯。 当凹岸土质很不均匀、河湾发展受到限制、形成曲率较大的锐弯时，往往在凹岸出现撇弯现象，主流切滩取直，改趋凸岸，凹岸逐渐淤积，而凸岸边滩则相应被切削。 （五）不利因素

第一， 弯道减缓了水流的冲击力， 对河道良性发育不利； 第二，局部弯道顶冲大提，大堤安全受到威胁易 发生决口，对取水工程不利；第三，下游滩地多为庄稼地，蜿蜒形河道占去了农田不利的蜿蜒型河段给生产部门带来的影响;第四，弯道的曲率半径和中心角过大或过小，过渡段过长或过短，对航运都会造成不利影响。就港埠而言，过急或过短的弯道，水域较小，船舶运转不便，同时弯急流湍，船舶的停靠和起航也有困难。 （六）小结

蜿蜒形河段演变最本质的问题则是在环流作用下横向输沙不平

衡。由于这种横向环流所引起的横向输沙不平衡，导致了河道凹岸的不断崩塌和凸岸的不断淤长。但是由于河岸的地质组成、水流含沙量、级

配情况以及植被情况各异，凹岸崩塌和凸岸淤长在不同的河段各不相同，使得整个河段弯道各异。 参考文献：

【1】张润民.渭河下游河道整治问题讨论.渭河流域管理研究与创新 【2】张小峰.河流动力学【M】.北京：中国水利水电出版社，2010. 【3】倪晋仁,马蔼乃.河流动力地貌学【M】.北京：北京大学出版社，1998.

【4】张瑞瑾,谢鉴衡,陈文彪.河流动力学【M】.武汉：武汉大学出版社，2007.