一、概述

一、概述

中国幅员辽阔,跨纬度较广,东南临海,西北面山,地势西高东低,呈阶梯状分布,且地形类型及山脉走向多样,使河流具有如下特点:数量众多;水量充沛,并随季节而变化;径流地区差异很大,各地区利用不平衡;河网密度地区差异大;水能资源丰富。

1.河流的自然属性

一般按照河床情况、冲刷和淤积的程度、流量和流速大小等特点,可将河流划分为河源、上游、中游、下游和河口5段。河源是河流的发源地,它可能是溪涧、泉水、冰川、湖泊或沼泽等;上游是紧接河源的河流上段,多位于深山峡谷,河槽窄深,流量小,落差大,水位变幅大,河谷下切强烈,多急流险滩和瀑布;中游即河流的中段,两岸多丘陵岗地,或部分处于平原地带,河谷较开阔,两岸见滩,河床的纵比降较平缓,流量较大,水位涨落幅度较小,河床善冲善淤;下游即指河流的下段,位处冲积平原,河槽宽浅,流量大,流速、比降小,水位涨落幅度小,洲滩众多,河床易冲、易淤,河势易发生变化;河口是河流的终点,即河流流入海洋、湖泊、水库的地方或河流消失的地方。入海河流的河口,又称感潮河口,受径流、潮流和盐度三重影响。一般把潮汐影响所及之地作为河口区。河口区可分为河流近口段、河口段和口外海滨三段,如图7-1所示。从某种意义讲,可以把河流近口段与河口段的分界处视为河流真正意义上的终点。

河流根据地理位置,可分为山区河流和平原河流两大类型(图7-2)。山区河流流经地势高峻、地形复杂的山区,其河谷形成与地壳构造运动和水流侵蚀作用有关。河谷横剖面常呈发育不完全的V字形或U字形,纵剖面一般比降陡峻,形态也极不规则,平面形态极为复杂,河岸线极不规则;水文特点是洪水猛涨猛落,且流量与水位变幅极大;河流中悬移质含沙量的多少,视地区不同而不同,岩石风化不严重和植被较好的地区含沙量较小,反之含沙量就较大。

图示

图7-1 河口区分段图

(a)三角洲;(b)三角港
1—河流近口段;2—河口段;3—口外海滨;4—前缓急滩

平原河流流经地势平坦、土质疏松的平原地区,其显著的特点是有较厚的河谷冲积层和宽阔的河漫滩。河谷形状多为抛物线形、W形或不对称三角形,河床纵剖面无明显阶梯状变化,为有起伏的平缓曲线,而河漫滩上常存在与水流方向大致平行或斜交的狭长沙丘;水文特点是洪水涨落过程平缓,水位变幅较小;河流中的悬移质多为细沙或黏土。

图示(https://www.daowen.com)

图7-2 河流横断面示意图

(a)山区河流河谷示意图;(b)平原河流河谷示意图
1—洪水;2—中水;3—枯水;4—河岸;5—主河槽;6—滩地

2.河道演变

河床受自然因素或人工建筑物的影响而发生的变化。河床演变是水流与河床相互作用的结果。水流作用于河床使河床发生变化;变化了的河床又反过来作用于水流,影响水流的结构,这种相互作用表现为泥沙的冲刷、搬移和堆积,从而导致河床形态的不断变化。

水流和河床的作用是以泥沙运动为纽带的。在某个河段内,在一定的水流条件下,水流具有一定的挟沙能力,如果来沙量与挟沙力相适应,则水流处于输沙平衡状态,河床既不冲刷也不淤积。当来沙量大于水流挟沙力时,过多的泥沙将逐渐沉积下来,使河床淤高;反之河床冲深。当河床发生冲淤变化后,水流的水力条件就发生了相应的变化,从而使水流的挟沙力也发生相应的变化。

3.治河工程

河流无论在自然状态下或在人类活动影响下,由于变动的边界条件和不恒定的来水来沙条件,总是处于不断地变化过程之中。这种变化,在许多情况下可能产生巨大的破坏作用,而必须采取工程措施加以控制,这类工程措施即为治河工程,亦称为河道整治工程。

治河工程是根据河道整治的目的,结合河段的具体情况,运用河流动力学的基本知识所采取的工程与非工程技术措施。

治河的目的包括:防洪、维护航道要求的尺度与改善港口条件、保证引水(包括发电、灌溉引水和生活用水)、防止河岸坍塌以便利用洲滩岸线和保护城镇及农田、保护跨河建筑物、控制泥沙淤积部位、水质保护等。其措施主要有上游水土保持、修建水库、河道中下游修建堤防和护岸工程、分洪蓄洪工程、裁弯取直、疏浚、引水建筑物、导流建筑物等。