河床演变与河势
河床演变(riverchannel process)是指在河道水流与河床相互作用下,通过侵蚀、搬运、堆积活动及其所导致的河床地貌在三度空间上的变化,以及河床类型的变化。研究河流的边界在水流作用下的演变,实质就是研究组成河流边界的物质的冲刷,搬运和沉积过程。河流中水流、泥沙运动的规律决定了上述过程,从这一点分析,河床演变学对泥沙运动力学有很强的依赖性。
河势是河道水流的平面形势及其发展趋势。河势是河道的平面态势,包括主流线、水边线及其所构成的平面形态(如汊道、弯道,边滩、心滩、江心洲、河漫滩)以及水面现象等有关形态要素的总称。河势分有利河势和不利河势。河势主要决定于水流条件;另一方面看,河流的许多性质与流域因素是分不开的。对于这些流域因素的性质和作用的分析不全是动力学的研究对象,有一部分是属于地貌学的范畴。
河床的形态变化和所有的地貌现象一样,它是地表的内营力和外营力作用下长期发展的产物,既要考虑流水的动力作用,也要考虑地质构成的运动的深刻影响,既要研究现代过程,也要研究了解历史演变。这种研究方法正是地貌学的研究方法。河床演变学是一门介于泥沙运动力学和河流地貌学之间的边缘学科。
水流、泥沙与河床相互作用
水流与河床构成一个复杂的系统,一个矛盾的统一体,其中又存在两个反馈系统:水流作用于河床,使河床发生变化,河床的变化有反过来影响水流的运动(如流速分布);水流携带泥沙,泥沙的存在又反过来影响水流结构。他们相互依存,相互影响,相互制约。水流与河床的相互作用是通过水流中泥沙的冲刷、搬运和堆积而实现的,泥沙在其中起着纽带作用。当水流条件变化,河床就会发生相应的变化。
河床演变的形式
演变现象是异常复杂的,各种变形错综复杂地交织在一起,发生纵向变形时往往发生横向变形,发生单向变形时往往发生往复性变形。
从表现形式的角度来看,河床演变的一般形式包括纵向变形(纵剖面):如上游河床不断下切、下游河床不断抬高等;横向变形(横断面,平面图):如河湾的发展、汊道的兴衰等
从发展方向的角度来讲,河床演变的一般形式包括单向变形(较慢,如:长江中下游多年年均淤积不到1cm;黄河下游多年一直抬高,年均10cm。河口三角洲不断向外海延伸等);复归性变形(较快,如:浅滩在一年内或多年内的冲淤变化、河湾在若干年内的发展和消亡、汊道在若干年内的兴衰交替等)
从影响范围来讲,河床演变的一般形式包括局部变形(例:弯道、汊道、浅滩); 长距离变形(例:坝下游的冲刷)。