為什麼河流斷面一般首選概化成梯形,而不是長方形?

RT ,為什麼河流斷面一般首選概化成梯形,而不是長方形?

還有複式梯形,是因為自然界的河流橫斷面本身就像梯形嗎,如果是能說說這種斷面在自然界形成的原理嗎?

謝謝


流水的下切(下蝕)和側蝕作用

側蝕作用是指流水拓寬河床的作用。側蝕作用主要發生在河床彎曲處,因為主流線迫近凹岸,由於橫向環流作用,使凹岸受流水沖蝕,這種作用的結果,加寬了河床,使河道更彎曲,形成曲流。河流的溯源侵蝕,下切作用和旁蝕作用經常是同時進行的,一般情況下,河流的上游以下切和溯源侵蝕作用為主,中下游以旁蝕作用為主。

下蝕是指溝谷或河谷底長期受水流沖蝕,溝槽與河床向縱深方向發展的現象。河流隨河床的刷深,水位下降,使兩岸的河漫灘高處洪水位以上,向兩岸階地轉化。下蝕作用強度與流量、流速、谷底縱剖面坡度、上游來沙量河谷地物質抗沖性有關。谷地窄,坡陡,流量大,谷地岩性鬆軟,水流下蝕強度大。河谷下蝕還受侵蝕基準和地質構造運動的控制。

河流的下蝕作用和側蝕作用,常是同時存在的,即河水對河床加深的同時,也在加寬河谷。但一般在上游以下蝕作用為主,側向侵蝕微弱,所以常常形成陡峭的「V」形峽谷。而河流的中,下游則側向侵蝕加強,下蝕作用減弱,所以河谷寬,河曲多。

梯形或複式梯形的形成:與階地的形成有關

階地的形成主要是在地殼垂直升降運動的影響下,由河流的下切侵蝕作用形成的,是地球內外部動力地質作用共同作用的結果。有幾級階地,就有過幾次運動;階地位置,級別越高,形成時代越老。

河流下切侵蝕,使原先的河谷底部(河漫灘或河床)超出一般洪水位以上,呈階梯狀分布在河穀穀坡的地形。階地由階地面、階地陡坎、階地的前緣、後緣組成。階地按上下層次分級,級數自下而上按順序確定,愈向高處年代愈老 。

河流階地按組成物質及其結構分為以下4類:

1、侵蝕階地。由基岩構成,階地面上往往很少保留沖積物。

2、堆積階地。由沖積物組成。根據河流下切程度不同,形成階地的切割疊置關係不同又可分為:上疊階地,是新階地疊於老階地之上;內疊階地,新階地疊於老階地之內。

3、基座階地。階地形成時,河流下切超過了老河穀穀底而達到並出露基岩。

4、埋藏階地。即早期的階地被新階地所埋藏。

請參照百度文庫:河流的形成

http://wenku.baidu.com/link?url=qxIXeh45D2QoFz2CMV6TeYZEtAiNoNpYGTbmGbKxThKTbNNSBhp-h-q9q5PtY88WFVDjPAMytsEMNFHesKq7ym_59luAB5HSMA9TtUjgEoS


感覺題主問法有問題。

河道,一般是自然形成的,就沒有選取這一說了,如果題主想問為什麼現狀河道多為梯形,可以參考@風信子的答案,寫的很好。

如果題主想問為什麼人造斷面多為梯形(一般人造的多稱為渠道),可以參考@tiant86的答案,寫的也很全面。

這就是U形渡槽,這種情況下水頭損失最小,在地上不可能挖出來這種東西的。

題主也可以去看中央台最近播出的「水脈」紀錄片,講南水北調的,那裡面的渡槽才叫牛逼。


看了幾位的答案,好牛逼。我真是一葉障目了。作為設計屌,我和諸位的解釋完全不一致。

首先,說說為什麼不是長方形,很簡單,那樣90度的邊坡不穩定。具體參見堤防設計規範,土石壩設計規範對壩坡抗滑穩定的計算方法。由於牽扯到的專業知識過於複雜,就不說了。

再次,牽扯到一個水力學的經典問題,最佳水力斷面。明渠均勻流利用謝才係數計算,過同樣的流量,那種斷面形式最優?是圓,矩形,還是梯形?正確答案是圓形,因為圓形水力半徑最大。但是在工程實際中,把渠道或者河道做成圓形比較困難,一個是圓形不好施工,另外涉及到邊坡失穩的問題,但採用混凝土襯砌的渠道就可以做成近似圓形斷面,比如廣泛使用的各種u型渠。好吧說遠了,考慮到邊坡問題的問題,僅次於圓形的便是梯形斷面。在河道自然演變過程中,會形成各種各樣的河谷地貌,在我做的河道中,未經人工干預的河道斷面有很多是慘不忍睹,什麼形狀都不是。但對於一些比降較緩的平原河道,地質條件為土質的話,還是比較接近梯形斷面的。

ps:以上僅從水力學,工程力學的角度分析,河流動力學什麼的早就忘記了,反正做設計用不到。


河流的上游由於水力梯度大,水的搬運能力強,一般是下切侵蝕和溯源侵蝕,因此上游多呈V字型深切河谷;到中下游水流速度降低,搬運能力下降,上游搬運的大顆粒沉積,導致河谷堵塞,這是河流一般是向兩岸侵蝕,叫側蝕作用,因此中下遊河谷多呈U字形河谷。最典型河流就是咱們的母親河黃河,在鄭州以上的河道屬於上游,水流較急,下蝕作用明顯,一般不會改道,過了鄭州進入平原地區,水力梯度變小,水流速度相應變小,泥沙沉積,造成河流經常改道,黃河最近的一次改道是在七十多年前。因此呢,隨著河流的發育,侵蝕基準面的變化,河谷會越來越低,形成多層階地。 河流的斷面不會是長方形或者正方形。


高票答主田工,工作經驗又增長了幾年,估計應該知道自己當年的答案哪裡錯了。但是,點贊的同學們,回去複習一下水力學。

風信子理解的是對的!


設想有正方形的河道,各種泥沙和動植物屍體殘渣的河水流過去,肯定會在下面有沉積物,而形成新的河道。

為什麼在角落裡沉積多一些呢?因為靠近河岸的水體流速慢,所以沉積率高。而河道中間流速快不利於沉積而且沉積物也容易再度被沖走。久而久之形成了岸淺谷深的河道。

至於為什麼靠近河岸的水體流速慢呢?這個腦子裡想想就行了吧,不必搬出什麼流體力學啦。


就像山為什麼概化為三角形。


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