8.2 试验河道一般发育结果
上一章介绍了不同试验河流的一般发育历程，并强调了成型淤积体以及边滩发育在最终河型中的作用与意义。本节结合多组顺直入流、清水自由造床的试验实际，着重分析试验河流的一般发育结果。
8.2.1 试验河流的平衡状态：抗冲覆盖层的形成或河道的平行下切
在试验范围内，水流进入河槽，开始自由造床后，河槽变化剧烈，平面快速展宽，纵向下切，边滩和深槽形成。随着时间的延续，河流变化速度变缓，并最终趋于平衡。
图8-1为试验A 31-1的河槽岸线变化图。由图可见，随着时间的推移，河道展宽速度逐渐变缓，最终趋于平衡。河流平面展宽趋于停止的一个主要原因是随河道的展宽，水流分散、单宽流量减小，对河岸的冲刷侵蚀能力减弱，河岸的相对稳定性增强。值得注意的是，在清水造床条件下，河流的最终趋于稳定是大致的、相对性的，即使在达到趋于稳定状态之后，河槽局部还是会发生缓慢变化，水流对河岸的侵蚀几乎是永不终止的。
8.2.1.1 抗冲覆盖层的形成
当河床组成物质为比重较大、粒径组成较不均匀的天然沙或煤粉时，经历较长的自动调整过程后，河道平面上表现河道展宽、河岸相对稳定性增强；纵向上表现为河道水面比降调平较小，河床粗化，导致河床相对稳定性增强，最终趋于稳定。表8-1为不同试验河流初始与最终时刻水面比降与床沙中径的对比，其中最终床沙中径为6＃断面河床取样。由表可见，在多数试验中，水面比降调平较小，甚至出现水面比降增加的情况，此时，河床最终稳定的主要原因为抗冲覆盖层的形成。
图8-1 试验A3-1-1的河槽岸线变化图（单位：小时）
表8-1 试验河流初始与最终时刻水面比降与床沙中径的对比
8.2.1.2 溯源冲刷
与天然沙和煤粉相比，由于塑料沙较小的比重，河道变化更加迅速和剧烈。河道塑造的时间显著缩短，试验周期也大为简缩。通常试验开始几分钟内，河道就开始弯曲；随着时间的推移，河道蜿蜒的快速发展，经过不断的冲刷边滩和裁弯取直，河道下游开始展现典型的游荡特性，并随着时间的推移，游荡特性逐渐向上游发展；并出现强烈的溯源冲刷。当河床组成为比重最小的白色塑料沙（密度为1050kg／m3）时，随着试验时间的推移，游荡河段有向上游发展的趋势。直至溯源冲刷到河道入口控制点，河道比降变缓，水流方趋稳定。图8-2是试验A1-2-1的溯源冲刷状态图。塑料沙B、C比重相对较大，溯源冲刷远不如试验A1-2-1明显；在溯源冲刷、水面比降调平的同时，河道通过展宽消能。图8-3为试验A 3-1-1的最终河床形态图。
图8-2 试验A1-2-1溯源冲刷状态图
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图8-3 试验A 3-1-1最终河道形态图
8.2.2 试验河流的最终形态
试验表明，当河床组成为较均匀的松散模型沙时，由顺直入流的均匀清水造床，河道最终形态随河床组成、比降的不同而变化。
8.2.2.1 顺直河型
天然沙G粒径较大，组成的河床河岸稳定性较强。在试验范围内，河道变化较小，呈现出顺直河流形态（图8-4），此时形态更多的是初始河槽形态的影响，而非河流自由造床的结果。
图8-4 试验A7-4-4河槽岸线变化（单位：小时）
8.2.2.2 顺直微弯形
当经历长时间的试验，河道平面展宽非常缓慢（≤0.1mm／h）时，天然沙E、F和煤粉组成的河道最终外形微呈喇叭状：上游较窄，下游展宽。下游展宽河道水流散乱。据比降、流量的不同，下游水流散乱幅度不同。由于具有较稳定的犬牙交错的河岸的存在，外形上此类河流可勉强归类为顺直微弯型。但水流特征随比降的变化，分别具有较强或较弱的游荡和弯曲特性。在泥沙密度较小的E和煤粉河床表现得更为突出。图8-5为试验乙A8-1-1的最终河槽形态图。
图8-5 试验乙A8-1-1最终河槽形态图
8.2.2.3 游荡河型
图8-6为试验A1-2-3和 2-2-3最终河道形态图，对于塑料沙河床，由于边滩的不稳定和不断切割，河道下游水流散乱不定，具有典型的游荡河流特性。
图8-6 试验A1-2-3和A2-2-3最终河道形态图
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