第六章蜿蜒型河段的演變及整治(meander/wanderingreach)“九曲回腸”的長江下荊江河段渭河下游，滹沱河下游（1）曲折系數K曲線長度和直線長度的比值K=Lc/LlLc

為幾何坐標長度Ll

為連接河段兩個端點中心的直線長度1、河型判別（2）不同河段的曲折系數K長江上荊江曲折系數平均值1.31下荊江曲折系數平均值1.89.黃河下游過渡段曲折系數平均值1.33受到整治工程限制的蜿蜒段曲折系數平均值1.21（3）用曲折系數區分順直與彎曲19世紀50年代,張瑞瑾提出曲折系數大于1.2為蜿蜒型河段

后來根據實測資料當K>1.25,河型為蜿蜒型河段當K<1.15,河型為順直型河段（4）河型判別標準江心灘、洲是分汊河型的標志曲折系數是順直、彎曲的區分標志游蕩河型很寬，但是沒有穩定的江心洲灘，順直而且寬淺---游蕩指標IncisedmeandersdevelopedintheGoosenecksoftheColoradoPlateau典型蜿蜒河段荊江下游河段本章主要內容第一節河段的特性第二節演變規律第三節整治措施第四節裁彎工程第一節河段的特性一、形態特性平面形態過渡段彎道曲折系數K

：由一系列正反相間的彎道和介乎其間的過渡段銜接而成。彎距L：擺幅Bm：曲率半徑R：幾個彎道?幾個概念相鄰的三個彎道的首尾彎道的彎頂直線距離相鄰兩彎頂的橫向距離；表征河段擺幅范圍單個彎道彎曲程度沿程變化，在一定范圍內常近似為圓弧形，用其半徑表示彎曲程度。曲率半徑R：于軍歐陽屢泰Q,J

為平灘水位時的流量和比降，

Qmax

為年均最大流量，

φ=?

為中心角。大水出大彎，小河出小彎曲率半徑R的大小與河流尺度和動量有關。凹岸：凹向水流的河岸。中心角θ：在半徑R的單個彎道內，上游起點和下游終點輻射線所構成的夾角。凸岸：凸向水流的河岸。過渡段：兩反向彎道之間的直線段。橫斷面形態呈對稱的拋物線形或梯形。過渡段：呈不對稱三角形，凹岸一側坡陡水深，凸岸一側坡緩水淺。彎道段：由彎道段至過渡段斷面形態沿程是逐漸變化的。深泓線沿程起伏相間。縱斷面形態縱向比降主泓線在彎道段較深主泓線在過渡段較淺二、水流特性受重力及離心慣性力雙重作用；等壓面與二力合力垂直水面橫比降Jz凹岸和凸岸的縱比降Jx橫向環流縱向垂線平均流速U水流動力軸線蜿蜒型河段水流運動水位沿橫向呈曲線變化凹岸水位高于凸岸水位彎道水流特點

彎道水流凹岸水位高于凸岸水位，存在水面橫比降，最大值一般在彎道頂點附近。橫比降的水體受力特點，會形成橫向環流，環流方向在上部恒指向凹岸，下部恒指向凸岸。

橫比降的存在使得水流縱比降JZ沿凹岸和凸岸不同。表層水流結構特點：彎道存在橫比降凹岸水位恒高于凸岸縱向出現負比降凹岸縱比降：上游到中部---負比降中部到下游---正比降凸岸縱比降：上游到中部---正比降中部到下游---負比降注意：①并不是只有彎道才能形成環流；②凡是水流彎曲的部位都存在環流；③不能以河段的彎曲與否，而應以水流的彎曲與否來判斷是否產生環流；④在彎道內產生的環流稱為彎道環流。水流動力軸線（主流線）概念:縱向水流各斷面最大垂線平均流速處的連線位置:彎道入口段或者上游的過渡段，主流偏靠凸岸一側至彎頂稍上部位，主流才偏靠凹岸（頂沖點）頂沖點以下相當長的距離，主流緊貼凹岸水流動力軸線隨著流量的變化而變化:低水傍岸/低水走彎高水居中/高水走灘（頂沖點）低水上提（頂沖點）高水下挫河灣形態的影響

主流線：（水動力軸線）(a)(b)螺旋流：縱向環流與橫向環流結合起來就形成了螺旋流。受重力及離心慣性力雙重作用；等壓面與二力合力垂直水面橫比降Jz凹岸和凸岸的縱比降Jx橫向環流縱向垂線平均流速U水流動力軸線蜿蜒型河段水流運動水位沿橫向呈曲線變化凹岸水位高于凸岸水位彎道水流特點橫向輸沙：橫向環流決定了泥沙運動的特點。橫向環流引起橫向輸沙問題。三、輸沙特性由圖中可知：①環流下部的輸沙率恒大于上部；且隨z值增大，下部的愈大與上部；②造成①的原因是與含沙量沿垂線分布有關；③橫向輸沙總是不平衡的；凈輸移量朝向環流下部所指方向（凸岸）縱向輸沙：長時段基本處于平衡洪水期：枯水期：泥沙輸沙特點：①泥沙的異岸輸移和同岸輸移；②泥沙沿程的聚散現象。

由彎道凹岸沖刷下來的泥沙，一部分被較強的環流帶到本彎道凸岸淤積，其余的被帶到過渡段或下一個彎道的凸岸淤積下來，只有很小一部分淤積在更下游的過渡段和彎道凸岸。彎道段大于過渡段彎道段小于過渡段彎道和過渡段泥沙輸移能力第二節演變規律二、一般演變一般演變突變按照緩急程度河床演變一、演變分類水沙運動平面變化橫向變化蜿蜒型河段作為一整體處于不斷演變過程中。主要從縱向變化闡述其演變規律表現為：蜿蜒曲折程度不斷加劇，河長增加，曲折系數K也隨之增大。1、平面變化

平面形態發生變化的原因是：凹岸的不斷崩退和凸岸的相應淤長，使河灣在平面上不斷發生位移，并且隨彎頂向下游蠕動而不斷改變其平面形狀。且變化尺度相當大。

注意：平面變化過程中，各河灣之間過渡段的中間部位基本不變，只是其長短不等。即蜿蜒形河段的平面變形，基本是圍繞由這些中間部位聯成的擺軸進行的。

平面變形雖然比較大但有一點的限度。表現為：凹岸崩退和凸岸相應淤長，彎道相應移動。2、橫向變化特點：凹沖凸淤，斷面形態相似，沖淤橫斷面面積接近相等。崩退面積等于淤長面積面積時，橫斷面變形平衡。

一般的，凹岸抗沖能力較弱，必然導致河岸崩塌，過水面積增大，引起橫向輸沙的不平衡，從而導致凸岸相應總是趨于淤長的。結論：橫斷面變形最本質的原因是橫向輸沙不平衡。

另外，過渡段兩岸沖淤變化強度較弱，沖淤面積接近相等，斷面形態保持不變。3、縱向變化彎道:洪水期沖刷，枯水期淤積；過渡段:洪水期淤積，枯水期沖刷；在一年內或者一個長時期內保持平衡。三、突變自然裁彎撇彎2、自然裁彎切灘1、分類自然裁彎凹岸沖刷、凸岸淤積導致彎道的移動，這種橫向移動導致彎道的曲率半徑減小，彎道上下游的狹頸變窄，直到在洪水期發生自然裁彎。新河道常發展較快，2～3年即可發展完整。例如：下荊江自1860~1949年的近90年中，在太公湖、西湖、古長堤、尺八口及碾子彎等多處自然裁彎。又如：渭河下游自1958~1975年，發生了西畢家、西李家及金灘等8處自然裁彎。自然裁彎3、撇彎定義：當河彎發展成曲率半徑很小的急彎后，遇到較大洪水，水流彎曲半徑遠大于河灣曲率半徑，這時在主流帶與凹岸急彎之間產生回流，使原凹岸急彎淤積。注意：撇彎時凹岸淤積。4、切灘定義：河彎曲率半徑適中，而凸岸邊灘延展較寬且較低時，遇到較大洪水，水流彎曲半徑大于河灣曲率半徑較多，這時凸岸邊灘被水流切割形成串溝，分泄一部分流量。切灘原因：凸岸邊灘較低，抗沖能力較差。監利河灣切灘5、自然裁彎與切灘的異同自然裁彎是在兩個河彎之間的狹頸上進行的；切灘是發生在同一河灣的凸岸。自然裁彎使得原河彎淤積成牛軛湖；而切灘不會，它形成串溝，從而演變為分汊河段。自然裁彎對河勢的影響要比切灘大的多。切灘第四節裁彎工程

蜿蜒型河段發展到一定程度，常發生自然裁彎。自然裁彎可能產生不利影響。因此，為了使其朝有利方向發展，充分掌握主動權，可以運用河道發展自然規律，進行人工裁彎。

人工裁彎是一項根本改變河道現狀的工程措施，一旦決策失誤，必會適得其反。因此，事先進行裁彎勘測規劃設計，對裁彎后的河床演變作出預報，并提出相應對策，然后付諸實施。裁彎規劃設計引河規劃設計護岸工程規劃設計引河線路引河平均形式一、裁彎規劃設計

人工裁彎取直是一種強制性整治措施，應遵循因勢利導的治河原則，使裁彎新河與其上下游河道平順銜接，形成順乎自然發展的河勢。

“引河法”是1933年由福格森提出，即在選定的引河線路上，先開挖出一條斷面較小的引河，利用水流自身能量，塑造成可通過全河流量的新河。裁彎內裁外裁引河與老河主流線夾角θ不>300

引河長度以裁彎比作