天然河槽由泥、土、沙、石組成，這些河流泥沙在自然水流作用下不斷運動著。床面上的泥沙被水流衝起，又得不到上游來沙的補充，使床面下切，形成河床的天然沖刷。其影響因素有：挾沙能力、河槽土質與比降、上游來沙條件。
基本介紹
- 中文名：河槽天然沖刷
- 外文名：River channel natural erosion
- 影響因素：挾沙能力、河槽土質
- 組成：泥、土、沙、石
- 屬性：交通工程術語
- 分類：橋下河槽沖刷
- 相關：河床演變
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河槽天然沖刷簡介
河槽天然沖刷 （he cao tian ran chong shua）natural scour of water
橋下河槽沖刷是一個複雜問題,它主要包括:河床演變,天然沖刷,橋下一般沖刷與墩台局部沖刷。
其中河床演變是指河床在長期的發展過程中,逐年下降或淤高所引起的河床變形。
天然沖刷是指建橋前洪水時期,由於深溉的擺動,水流的集中所產生的河槽沖刷;橋下一般沖刷是指建橋後,由於橋樑壓縮水流而引起的河槽沖刷;墩台局部沖刷是指由於墩台阻水,在墩台周圍所產生的局部沖刷。在橋位勘測中,河床演變主要是依靠調查取得,而後三種沖刷主要是依據計算取得。
河槽
又稱河道，指河谷中平水期水流所占據的谷底部分。河槽不是固定不變的，隨著時間的流逝，經過人為、風化作用、流水作用、地震等作用，河槽的位置、寬度、長度都會發生變化，甚至，在塌陷等地質作用下，形成新的瀑布。
河槽的根本成因是河流改道。河流改道有由內因引起的，也有由外因引起的。外因包括構造運動使某一河段地面抬升或下沉，冰川、崩塌、滑坡將河道堰塞，人工另闢河道等。其中構造運動可以使河流大規模改道，被廢棄的河段可能被抬高而位於現今的分水嶺上，也可能由於沉降而被後來的沉積物所埋藏。河流本身作用引起的改道多半發生在堆積作用旺盛的平原河流上。這種河流的河床逐漸淤淺，比降減小，以致洪水發生時來不及排泄而泛出河槽。泛出河槽的水流在河槽兩側大量迅速堆積泥沙，形成天然堤。久而久之，河槽及其兩岸的天然堤會高出地面，當天然堤於某處潰決後在下游沖刷出一條較深的槽道，洪水消退後，河流循新槽流去，原河槽就成為被廢棄的古河槽。
河槽按形態可分為順直河床、彎曲河床、汊河型河床、遊蕩型河床。其中平面形態較順直的單一性河道，彎曲係數一般<1.2。長度一般不大，多出現於分布有抗沖性很強的物質，或受構造控制的地段。其主流流路仍是彎曲的，兩岸出現犬牙交錯的邊灘，在縱向上表現為深槽與淺灘互相交替，即在主流的彎頂處出現深槽，兩個深槽間的過渡段出現淺灘。在演變特徵上，沙質河床中邊灘會逐漸向下游移動，故導致河床發生周期性展寬。卵石河流的邊灘較為穩定。順直型河道中存在著明顯的泥沙分選現象，粗顆粒都聚集在淺灘上，深槽的組成物質一般較細。在淺灘段還存在著垂直方向上的泥沙分選，即最粗的顆粒聚集在表層，向深處逐漸變細，這是因在水流的剪下作用下，床面各層物質間存在向上的離散力之故。關於順直型河道成因的一種解釋是楊志達（C.T.Yang）提出的最小能耗率理論。河流為達到當地條件下許可的能耗最小值，可選擇增加河寬或減小比降的方式來進行調整。若河岸抗沖性很強，不易發生側蝕，不僅展寬難以發生，且通過側蝕向彎曲發展以增加河長、減緩比降也不可能，此時通過直接下切來減小比降即成為可能的選擇，故出現順直而窄深的河床形態。
汊河型河床河身有寬窄變化，窄處為單一河槽，寬段河槽中發育沙洲、心灘，水流被洲、灘分成兩支或多支。汊河與沙洲的發展與消亡不斷更替，洲岸時分時合。隨主流線移動和沖刷，常伴生規模不等的岸崩，會危及河堤安全和造成重大災害。
沖刷的原因
橋渡的一般沖刷是在天然河床上修建橋樑後,因橋墩台壓縮過水斷面,致使單寬流量增加,流速增大引起橋下河床普遍刷深而造成的。 橋渡一般沖刷深度的計算主要依據如下原理:
- 垂線上水流連續性原理(或稱單寬流量-—沖刷停止流速原理)。
- 斷面(包括縱向、橫向)上輸沙平衡原理。
水閘下游發生沖刷的原因：
閘室束窄了原河道的過水斷面，下泄流量具有較大的單寬流量，若閘下游布置不合理，回流使主流受到擠壓；或閘門不對稱開啟，都會使下游形成折衝水流。
設計的上下水位選擇不當，不能產生淹沒水躍，或產生淹沒過大的水躍，使高速水流潛入水底，導致消能不足。
過閘水流流量大，上下游水位差小，形成不完全水躍，甚至是波狀水躍，消能效果差。
底流消能 ：使閘下游產生一定淹沒度的水躍，保護水躍範圍內的河床免受水流的沖刷。 當閘下游尾水深度不滿足要求時，可採取工程措施：
（1）消力坎式消力池
（2）深挖式消力池
（3）綜合式消力池
（4）輔助消能工。
