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河势演变主要是指河道水流平面形式的变化,从横断面看,依照水流的集中情况可分为单股或多股。在多股河段河势演变主要表现为主股的发生、发展、消亡和主股、支股的交替变化;在单股河段河势演变主要表现为弯道的变化和直河段位置的变更。由于水流条件、泥沙条件、工程边界、河床组成等千变万化,不同的河段、不同的时间具有不同的河势,其演变形式也不同,但大体可归纳为5种基本类型。
3.1 弯道演变 “水性行曲”是河道水流运行的基本特点之一。在来水来沙条件及河床边界条件的影响下,河道水流总是以弯段、直段相间的形式向下游流动。在多股并行的河段,其中的某一股水流在一定的流程内也是以弯段、直段交替的形式运行。在演变的过程中,弯道的变化决定直河段的变化,直河段的溜势变化在一定程度上也影响弯道的变化,因此在河势演变的过程中,弯道的变化起主导作用。演变形式可归纳为以下几种。
3.1.1 弯顶朝着一个方向发展
弯道进口入流条件在一个时段内较为稳定,河弯段的河床为沙质土壤,出口有工程或有抗冲性强的胶泥嘴分布时,弯道的弯顶易于朝着一个方向发展(图4)。
3.1.2 弯顶逐年下移 在一定的工程和河床边界条件下,一岸弯道的靠溜部位逐年下移,有的长达数公里。如台前孙口至梁集河段(图5)。
3.1.3 弯道左右易位
一个河段在一个较长的时段内,弯道左右易位是经常发生的。这里是指在一个较短的时间内,例如一年内发生的左右易位现象,即在滩地低且不稳定的河段,一个非汛期内发生弯道左右易位,凸岸变凹岸、凹岸变凸岸的演变形式。如鄄城大罗庄至范县王子圩1961年汛末至1962年汛前的河势(图1),一个非汛期内连续数道河弯发生了左右易位的变化。
3.1.4 弯道相对稳定
弯道上游来溜方向较为稳定,弯道处为耐冲的胶泥嘴或整治工程,且弯道下游出溜平顺,在一个较长的时段内能保持相对稳定的弯道。如营房河弯,尽管上弯为河势变化频繁的密城湾,但其出溜却能稳定在范屯至马张庄一带,营房受溜较为稳定,营房湾本身修有险工,且营房以下出溜平顺,因此,营房弯道相对稳定,河势变化表现为上提下挫。
3.1.5 弯道多变
在无工程控制且河床抗冲性差的河段,河势变化频繁,且无明显规律,河势演变呈弯道多变的形式。如范县邢庙至郓城苏阁河段,长14km,中间无工程也无抗冲性强的胶呢嘴,1948~1964年主溜位置多变,一年一个样子,且变化的速度较快。
3.2 主股支股交替
在游荡性河段,心滩、潜滩发育,溜分数股。随着来水来沙、来溜方向的变化,各股之间的过流量相应发生的变化,有时主股过溜明显减少,而其中的一个支股过流量明显增加,甚至超过原主股的过溜百分比。从而主股支股易位,发生主股支股交替的演变形式。如开封的柳园口河段,1954年河分南北两股,在一次洪水过程中的一昼夜内,主溜由北股演变到南股,继而又由南股演变到北股,发生了两次主股支股交替变化。过渡性河段在进行河道整治之前,也曾经发生主股支股交替的演变形式。
3.3 串沟夺溜
串沟是指水流在滩面上冲蚀形成的沟槽,位于稳定的滩面上,多与堤河相连。串沟过流少,但遇一定的水沙和来溜条件时,其过流量会不断增大,当其过溜百分比超过主溜时,就成为串沟夺溜。串沟夺溜是主股支股交替变化的一种特殊情况。在黄河下游不同河型的河段都曾发生过串沟夺溜的演变形式。如东明老君堂至堡城河段,1978年春主溜原走左岸,右岸黄寨、霍寨险工前有一串沟,过流约占30%。
由于老君堂工程着溜位置下挫,工程(当时工程下首还未延长)失去了控制河势的作用,6月串沟过溜增大到占全河道的75%,成为主河道,完成了串沟夺溜的过程。
3.4 裁弯
裁弯是河道演变中由渐变到突变的一种特殊形式。在弯道演变的过程中,随着弯道向纵深发展,弯道流程增长,弯颈变窄,逐渐形成“ω”型河弯,遇到合适的水沙条件,就会发生自然裁弯。如台前枣包楼裁弯(图6)。
3.5 溜势大幅度下挫
前述弯顶逐年下移是在几年内连续完成的,而溜势大幅度下挫是指在一个汛期或一场洪水的时段内河势的快速变化。它发生在一股河或主股过溜占80%以上的情况,并且要水量丰沛,中水持续时间长。如1967年汛期,水量丰、中水时间长,在花园口河段,由于水流顶冲,左岸高滩大量塌失,原阳马庄村西南的农场一队被迫修建工程,汛期弯顶下挫塌滩,由农场一队经马庄、破车庄、西兰庄,至10月份下挫至东兰庄村南,在此河段内左岸滩地后退了1~3km,溜势下挫了4km。
注:在水道中流速大,可明显代表全部或部分水流动力轴线的流带。在一个水流横断面内,可出现几股溜,其中最大的称为主溜,也叫大溜。
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