河流特性

河流在河床形態、水流運動、水文泥沙以及河床沖淤規律等方面的屬性。按流經地區的不同,河流一般可分為山區河流和平原河流。對於較大的河流,其上游段多為山區河流,下游段多為平原河流,中游段則往往兼有山區河流和平原河流的特性。對於較小的河流,其全河段可能均位於山區,也可能均位於平原地區,分別顯現相應的特性 。

河流形態特徵

山區河流

山區河流的平面形態為沿程寬窄相間,呈藕節狀。在峽谷河段,河谷橫斷面多呈V形,谷坡陡峭,岸線極不規則,急彎、卡口、突嘴很多,常有孤石突出或礁石林立;在寬谷段或丘陵地段,河床橫斷面多呈U形,谷坡一般較緩,有發育的階地,江心有洲灘;在溪溝匯入處,常有大量砂石堆積在溪口,形成扇形沖積體,將航道縮窄,甚至堵塞。山區河流縱斷面形態存在很多折點,河床高程起伏很大,有的河流起伏高程差為3〜5m,有的達30〜40m,中國長江萬縣附近的河床高差達60m。山區河流由於縱斷面沿程起伏變化,水面線一般也存在折點,形成水流急流段和緩流段相間,由於河床形態特徵不同,形成各種礙航的灘險 。

平原河流

平原河流流經地勢平坦、土質疏鬆的平原地區,沖積層一般都比較深厚,往往達數十米甚至數百米以上,平面形態多不規則。平原河流河谷寬廣,在河谷中分布著廣闊的河漫灘。中枯水期水流限制在主河槽中流動,洪水期水流漫灘,河面寬闊。平原河流的河床形態是水流和河床相互作用的產物,其平面形態隨河床邊界組成不同,形成順直型河道、彎曲型河道、遊蕩型河道和 分汊型河道等不同河型。河道的橫斷面尺度較大,多呈寬淺型。平原河流河床縱坡較為平緩,水面比降較小,一般均在0.3%〜 0.4%以下,流速不大,流態比較平穩。河床沿程走向由一系列的深槽和淺灘組成,呈高低不平、波浪起伏狀態,兩深槽之間的淺灘處水深不足,常是船舶航行的主要障礙 。

水文泥沙特性

山區河流

山區河流的河床質多由礫卵石或沙卵石組成,所流經的地區坡面陡峻,徑流模數大,匯流時間較短。洪水暴漲暴落是山區河流重要的水文特點,在暴雨集中地區尤為顯著,暴雨與山洪往往同時發生,但一般洪水持續時間不長,降雨過後,河道又恢復原來的低水細流。流量與水位變幅大是山區河流又一個重要的水文特點。最大流最與最小流最的比值可達幾百倍。例如,中國長江支流嘉陵江的最大流量為39600立方米每秒,最小流量為220立方米每秒,兩者相差180倍。但在集水面積大的山區河流,流最過程線自然調平,洪枯流量相差較小。山區河流一般河谷狹窄,調蓄能力低,隨流最急劇變化,水位大幅度升降,例如,長江三峽的巫峽段,水位變幅達55.6米。另外,受河床形態及水流條件影響,山區河流水面比降一般都較大,且沿程分布極不均勻,絕大部分落差集中在局部河段。河床上存在急彎、石樑、卡口等灘險,形成很大的橫比降。同時山區河流的流態十分險惡,常有回流、泡水、漩渦、跌水、水躍、剪刀水、橫流等出現,對航行造成很大的威脅 。

山區河流的泥沙來最主要集中在汛期,含有沖瀉質、懸移質和推移質,懸移質含沙量視地區而異。在岩石風化不嚴重或植被較好的地區,含沙景較小。相反,在岩石風化嚴重或植被較差的地區,山洪暴發時含沙量極大,甚至形成土石流。例如,中國黃河府谷水文站最大含沙量達1190立方米(1971年7月23日)有些山區河流處於土石流發育地區,土石流匯入江河以後,對泥沙運動、河流形態等有很大影響 。

平原河流

河流特性 河流特性

由於平原河流集水面積大,所流經的地區坡度比較平緩,河槽兩側有廣闊的河漫灘,降雨後匯流時間長,洪峰在傳遞過程中因槽蓄作用不斷削平,因而一般沒有洪水陡漲陡落的現象。另外,由於大面積降雨不均勻,支流入匯時間有先後,洪水起漲和回落都比較平緩,持續時間長,流量與水位的變幅一般較小。平原河流水面比降較小,一般流速都在2〜3米每秒以下,沒有山區河流的跌水、橫流、泡水等險惡流態。但有一些平原河流,因流域內暴雨集中,降雨面積小而強度大,次數又較多,會造成洪水多峰相連,峰型尖瘦,漲落較快,持續時間較短。例如,黃河花園口站流量過程和長江漢口站流量過程就有顯著不同(見圖) 。

平原河流的泥沙以懸移質為主,由於河床組成多為細顆粒泥沙,所以懸移質中床沙質部分多處於飽和狀態,但含沙量一般不大。例如,長江漢口站多年平均含沙量為0.61千克每立方米;宜昌站為1.18千克每立方米,泥沙中徑為0.035千克每立方米,多年平均輸沙量為5.21億t,洪峰和沙峰基本同步。但有一些平原河流,洪水過程中含沙量變化大,例如,黃河花園口站平均含沙量最大達31.3千克每立方米,泥沙中徑為0.025〜0.028mm,年輸沙量達16億t,同樣的洪峰帶來不同的沙峰 。

河床演變

山區河流

山區河流除基岩裸露的河床外,一般均為卵石或沙卵石所覆蓋。推移質多為卵石及粗沙。在峽谷河段,洪水期間峽谷流速大,將峽谷內的推移質輸送到下遊河床寬闊段;枯水期間峽谷段水流平緩,而寬闊段的灘上流速、比降均較大,將洪水時期淤積的泥沙部分或全部輸移到峽谷河段,推移質運動在空間分布上有明顯的不連續性。 寬闊段的淺灘,由於洪、枯水流路不一致,一般呈洪淤枯沖的周期性變化。山區河流兩岸多為岩質組成,一般橫向變幅不大 。

平原河流

平原河流在一定的流域來水、來沙和河床邊界條件下,經過質構成,在水流作用下很容易發生運動。即使流域來水、來沙和邊界條件不發生大的變化,但由於局部條件的影響,河床也會產生沖淤變化。因此平原河流演變主要表現為河床的往復水流與河床的長期調整,多數已達到平衡或準平衡狀態。平原河流的河床均由中、細沙等鬆散物變形,特別是河床的平面變遷和河床中泥沙堆積體的不斷變化,這些均對航道帶來很大影響。研究河流特性,掌握河流的水文、泥沙特性及河床、淺灘的變化規律,才能正確確定河道和航道的整治原則和方法 。

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