关于河床演变介绍

[拼音]：hechuang yanbian

[外文]：river channel process

在水流与河床相互作用下，河道形态的变化。广义的河床演变指河道从河源至河口、河谷各个部分的形成和发展的整个历史过程。狭义指近代冲积河道的演变发展。本条目涉及的是后者。河道形态的变化，主要受上游的来水来沙和人工建筑物的干扰而引起。在不同水流作用下，通过泥沙运动，河床淤高、束窄或冲深、拓宽。这些变化反过来又影响水流的结构，水流与河床的相互影响，使河床永远处在发展变化过程中。因此，河床演变与泥沙运动密切相关。不同类型河流的河床演变规律各不相同。平原河流的顺直型、蜿蜒型、分汊型和游荡型各有自己的演变规律（见河槽形势）。

中国贾让于公元前 7年就提出了“游荡”两字来形容黄河的演变特征。16世纪40年代刘天和总结了造成黄河游荡迁徙的六点原因，其中尤其重要的是关于河床淤积抬高，两岸不受约束，洪水暴涨暴落等的论述。到了清代，已认识到黄河夏季“走滩”，冬季“行湾”，初冬和春季“皆扫湾回溜，侵刷堤根”这一河道平面变化的规律，说明中国古时对河床演变已积累了丰富的知识。在欧洲，1875年法国人M.法尔格提出了平原河流的平面形态与水深关系的六条规律。约在1899年德国人T.雷博克开始用河道模型试验研究河道裁弯问题。

按演变形态分为两种：冲淤作用导致流程方向上河床高程的变化，称为纵向变形；河床在断面上发生的变化，称横向变形。按演变发展的进程分为：单向变形，指在相当长时期内河床单一地朝某方向发展，如黄河下游多年来河床一直不断淤积抬高；复归性变形，指河床周期性往复发展的演变现象，例如浅滩在枯水期冲刷，洪水期淤积，如此周期性演变。此外，因各种局部的水流条件如回流和漩涡等，还会造成各种形式的局部变形。

河床演变的根本原因是河道输沙不平衡。当上游来沙量大于本河段的水流的挟沙力时，水流不能把上游来沙全部带走，便产生淤积，使河床升高。当上游来沙量小于本河段的水流的挟沙力时，便发生冲刷，使河床下降。河床的纵向变形是由于纵向输沙不平衡所引起的，横向变形是由于横向输沙不平衡引起的。在一定条件下，河床演变往往朝着使变形停止的方向发展，即河床发生淤积时，其淤积速度将逐渐减少，直至淤积停止；当河床发生冲刷时，其冲刷速度也将逐渐减小，直至冲刷停止。这种现象称为河床和水流的自动调整作用。

冲积平原河流的河床在能自由发展的条件下，由于水流长期作用，有可能形成与所在河段的具体条件相适应的某种平衡形态，在这种平衡形态下，河道特征（如水深、河宽，比降等）和水沙条件（如流量、含沙量和粒径等）之间常存在某种确定的关系，称河相关系。这种关系是进行河道水力计算和河道整治的依据。

顺直型河段内的浅滩一般由上边滩、上深槽、沙埂、下边滩、下深槽等组成。浅滩通常在枯水季露出水面，洪水期被水淹没，汛期淤积，枯水期冲刷。而深槽则相反。沙质河床的犬牙交错的边滩，间歇地向下游移动，河床也同时周期地展宽。浅滩的多年变化主要与特大洪水有关，每遇特大洪水，浅滩或明显淤高，或向下游扩展，洪水河床平面形态也随之明显改变。

这种河段演变的根本原因是弯道环流（见河水运动）。弯道环流使含沙量较小的表层水流流向凹岸，使含沙量较大的底层水流流向凸岸，引起横向输沙不平衡，使凹岸冲刷崩退，凸岸淤积扩展，导致河道蜿蜒曲折，经常蠕动(图1)。上下游河湾发展结果，可使相邻两河湾的凹岸逐渐接近，称为狭颈。狭颈两端的水位差较大，遇漫滩洪水，即可能冲开，发展成为新河，称自然裁弯。裁弯发生后，若老河的弯道口淤堵便形成与新河隔离的牛轭湖（图2），新河又逐渐向弯曲发展。蜿蜒型河段纵向变形主要是凹岸深槽和过渡段浅滩在年内发生相互交替的冲淤变化。

不同类型的分汊河床演变规律不同。

（1）顺直分汊河段。基本演变规律为汊道发展和衰退的交替，当一个汊道的入口处水流受阻，入流量较小，泥沙不断淤积，汊道逐渐衰退。与此同时，另一汊道水流通畅，不断冲刷，处于发展过程。

（2）弯曲分汊河段。由于汊道入口处环流作用，进入主汊道的水流含沙量较次汊道小，使主汊道逐渐发展，而次汊道则逐渐衰退。当水流条件改变后，主汊道也可逐渐转向淤积衰退的阶段，而次汊道则转变为发展的汊道。

（3）弓型分汊河段。这类河段直汊道和上游主槽平顺衔接，侧汊道则与上游主流成一较大交角，使得入口处的环流把上层含沙量较小的水流引向直汊道，把下层含沙量较大的水流引向侧汊道，直汊道发展，侧汊道衰退。如果汊道入口处水流边界条件较稳定，上述过程可能维持到底，侧汊道完全淤废，否则，两汊道将呈交替发展状态。

（4）复杂分汊河段。这类河段的河道宽浅，汊道纵横，平面形态十分复杂，各汊道水流及泥沙因素也很紊乱，但其演变仍然遵循着一个汊道的发展有赖于另一个汊道的衰退这一基本规律。

这类河床的特点是宽、浅、乱，演变规律是：

（1）多年平均情况是河床不断淤高。例如黄河下游秦厂至高村的游荡型河段由于不断淤积，成为著名的悬河。

（2）年内冲淤变化剧烈。汛期主槽冲刷，滩地淤积，而非汛期则相反。

（3）一次洪峰涨落过程中的冲淤变化，主槽基本遵循涨水冲刷，落水淤积的规律，而滩地则相反。

（4）主流平面摆动不定，而且摆动幅度极大，河槽形势变化剧烈。黄河下游秦厂至柳园口河段主流摆动强度超过130米/天，1954年8月下旬一次洪峰过程中，柳园口附近主流在一昼夜内，南北来回摆动幅度竟达6公里以上。

参考书目

1. 武汉水利电力学院河流泥沙工程学教研室编著：《河流泥沙工程学》，上册，水利出版社，北京，1981。