浅谈河流动力学在河流泥沙研究中的应用及发展

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　　摘  要：河流动力学是一门新兴的学科，其在河流泥沙的研究中发挥着重要的作用，本文对河流动力学在河流泥沙研究中的应用情况进行介绍，还对这一学科的发展进行了探讨，希望可以扩大河流动力学的应用范围。在河流泥沙研究中，需要分析泥沙运动情况、河床演变情况，还要对比河床的变形程度，利用河流动力学理念，可以解决传统理念无法解释的现象，可以针对河流的运动情况，采用动态分析的方法进行研究，可以对河流泥沙进行定性分析。
　　关键词：河流动力学;河流泥沙;研究;应用;发展
　　河流动力学是一种新的研究方式，其采用的动态研究的理论，可以针对河流的运动特点，对河流泥沙的运动情况以及河床的变形情况进行分析与研究，这一学科尊重河流的运动规律，具有客观性的特点，有着良好的应用前景。
　　1 河流动力学的确立
　　河流动力学是一门新兴的学科，其是社会不断发展的产物，有着较强的先进性，河流动力学是在河流运动规律的研究基础上提出的。河流是人类生存不可缺少的资源，对人类的繁衍有着重要影响，河流对人们的生活以及社会的发展有着积极的影响，但是河流的运动有所也有着破坏性，会产生不利的影响。河流动力学是相关研究人员与河流不断接触，对河流泥沙进行定性分析后提出的，是对河流泥沙运动规律的客观认识。河流的水势有着缓急之分，河流的水势比较缓时，容易出现泥沙堆积、泥沙过于饱和的问题，而河流的水势比较湍急时，会出现沙刷现象，会使河的深度大大增加。如果河流中的泥沙比较多，会造成河流比较浑浊，这会影响人们对河流的正常使用，泥沙对人类社会有着利弊影响，在研究的过程中，要合理利用泥沙，做好河流的治理工作，加强水利工程的建设，这样才能提高人们的生活质量，才能促进河流动力学更好的推广与发展。
　　2 河流动力学在河流泥沙研究中的应用与发展
　　2.1 泥沙运动对河流的影响
　　河流中存在一定量的泥沙，泥沙的含量影响着河流的清澈程度，河流是在水流与河床长期作用下形成的，其同时会反作用于河床，而且会导致河床出现变形情况，河床会影响水流的结构，也会影响河流的速度，二者具有相互影响、相互渗透的关系。泥沙是水流与河床相互作用的产物，其也是泥沙运动下的产物，河流的流淌速度与泥沙的形成有着较大的关系。水流挟沙较小时，将从河床获取泥沙达到饱和含沙量，从而使河床冲刷下降;当水流夹带泥沙过多，将沉淀部分泥沙，使水流达到饱和含沙量。从而使河床淤积抬高。因此，泥沙有时是河床的组成部分，有时又是水流的组成部分，在他们的运动过程中，矛盾的两个方面相互转化，从而进一步推动矛盾的变化和发展。
　　2.2 泥沙冲淤变化影响分析
　　在天然条件下，河流永远处于不断发展变化之中，如冲积平原河流中的弯曲河段，由于河身外形弯曲，迫使水流作曲线运动。表层水体因流速大，受到离心力大，底层水体流速小，受到的离心力小，因此表层含沙量较小的清水流向凹岸，使凹岸发生冲刷;而含沙量较多的底层水流，则流向凸岸，使凸岸淤积。由于水流长期作用，，凹岸不断崩塌后退，凸岸不断淤积前进，使河流越来越弯，形成很大的河环，在大洪水期间，水流冲开河环颈部，出现裁弯曲直。弯曲河段暂时变成了微弯河段，如果没有人工控制，它将在新的基础上，重复上述河流由微弯发展到河环直至裁弯曲直，如此而永无休止。又如分叉河段，由两个或多个岔道组成，在多年的河床演变中，一个岔道走向衰退，而另一个岔道则走向发展。走向发展的岔道，经过若干年的演变后，由于河道加长或口门地形发生变化，也可能由发展转向衰退;而另一只岔道则可能由衰退转向发展。总之，随着时间的推移，在水流的作用下各岔道处于不停的兴衰交替发展变化之中。可以说，上述弯道、岔道的多年演变规律对于我们水文、水利、航运部门建站、选址、修建水工建筑物、选择取水口等都非常重要。例如，有些浅滩经过多年沽水期观测都能保证通航，水深基本上没有什么变化，而实际上，在一个水文年中，该浅滩却在作周期性的冲淤变化，即洪水期发生泥沙淤积，洪水下降期发生冲刷。至枯水期又将洪水期的淤积冲走，从而维持了航深，也有的浅滩到枯水期因不能全部冲走洪水期的淤积而使航道水深不足，影响航行。
　　2.3 泥沙冲淤变化受人类活动影响分析
　　在河流上修建水利枢纽，可以发电、灌溉、防洪、美化水环境，但有时也会带来不利的影响，像修建长江三峡水利枢纽，在大坝上游很长的水库区，使库区回水变动段的下游内的险滩全部被淹没，航深增加，航行条件得到改善。但是，在回水变动区内泥沙会大量淤积，使枯水期航深变浅，妨碍航行，同时，码头、取水口、支流河口等被淤浅甚至被淤塞。在大坝下游，由于水库的调节作用，增加了枯水流量，提高了枯水航深，这是有利的一面。但也存在很多不利的方面，例如上流进入水库的是浑水，当泥沙大量沉积于水库后变成了清水。水库下泄清水将冲刷河床。葛洲坝枢纽建成以来，坝下较长河段都发生冲刷，河床下切，水位下降。而一些大中型水库、水电站多担负调峰任务下泄流量时增时减，使下游水深也时大时小，对水文、水利、航运部门影响较大。
　　2.4 冲淤变化对水利工程规划、设计影响分析
　　由于河流动力学所研究的对象是边界条件复杂、而且在不断变化中的河流，影响演变的因素众多，很多问题不易得出数学分析解，有些问题的解决甚至无一定成规可循。水利工程、港口和航道工程在规划设计选址时，首先要把河道、港口、码头、航道布置在河床稳定、水深足够、水流条件较好的地方，以保证工程在设计水文年内能良好的运行。为了合理利用和治理河流，在河流沿岸修建水工建筑物时，必须认识和掌握河流运动的客观规律，并对今后的发展趋势作出定性和定量的预测和考量。
　　结束语
　　综上所述，河流动力学是一门先进的学科，其在河流泥沙的研究中有着广泛的应用，而且收到了良好的应用效果，可以使研究人员更加了解河流泥沙的性质，可以是人员对河流泥沙更好的利用。河流有着不断变化的特点，其有着动态变化的规律，在研究的过程中，要掌握河流、河床变化的规律。应用河流动力学理论，可以更好的分析出河流运动情况、河床演变以及变形情况，研究人员需要做好实地考察工作，要收集与整理观测的资料，还要利用相关计算公式做好何工模型的优化工作，这样才能真正治理好我国河流泥沙问题。
　　参考文献
　　[1]代俊峰，方荣杰，郭纯青，张红艳.河流动力学教学内容优化与教学方法改革研究[J].中国教育技术装备，2011（36）.
　　[2]方荣杰，代俊峰.《河流动力学》课程教学改革的思考[J].中国校外教育，2010（S2）.
　　[3]刘冠美.文明基因的解读  水流动力学的启示[J].华北水利水电学院学报（社科版），2011（1）.
　　[4]代俊峰，郭纯青，方荣杰，张红艳.体现岩溶地下河特色的河流动力学教学内容构建[J].中国科教创新导刊，2011（22）.
　　作者简介：李波，身份证号：45222519750509001X。

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