Page 92 - 2022年第53卷第11期

Ｊ
０
Ｚ γ ０ ０
Ｊ ＝ Ｊ＋ （１１）
槡
０
２ ｑＳｔ
０
ｑＳｔ
０
Ｌ ＝ ２ （１２）
槡 Ｊ
λ ０ ０
式中：Ｚ为河口侵蚀基准面降落深度，ｍ；Ｊ为冲刷前河床纵比降；Ｓ为引起溯源冲刷的来流含沙量，
０ ０ ０
３ ３ ２
ｋｇ?ｍ ；γ ０ 为河床淤积物的干容重，ｋｇ?ｍ ；ｑ为造床流量下的河道单宽流量，ｍ ?ｓ。
运用卜海磊方法 ［１３］ 对潼关河床冲刷下降后，渭河 表 ８ 两种方法下溯源冲刷深度计算结果比较
下游段溯源冲刷深度的沿程分布进行预测，取初始河床
站名 本文计算结果?ｍ 卜海磊方法计算结果?ｍ
３
为 １５００ｋｇ?ｍ ，
比降 Ｊ为 ０．１５‰，河床淤积物干容重 γ ０ 华县 ０．５４ ０．６２
０
３
造床流量为 ２５００ｍ ?ｓ，河床冲刷宽度初步取相关断面 渭南 ０．２５ ０．２１
２
平均值，得出单宽流量 ｑ约为 ５ｍ ?ｓ。为尽量采用与上 临潼 ０．１０ ０．００
文渭河下游段溯源冲刷预测同一时期数据，采用 １９８７—２０１０年渭河下游段的多年平均悬移质含沙量
３
作为引起溯源冲刷的来流含沙量，含沙量 Ｓ为 ４５．８ｋｇ?ｍ 。鉴于渭河主要来沙支流泾河近年来因东庄
０
水库建成生效而减沙作用显著，引起渭河溯源冲刷的来流含沙量减少，保守起见，这里按减沙比例
３
３５％计，取来流含沙量 Ｓ为 ３０ｋｇ?ｍ ，同时期上述造床流量历时约为 ２１．１ｄ。此处冲刷历时参照卜海
０
磊 ［１３］ 计算沁河下游段溯源冲刷的算例，确定渭河下游段溯源冲淤响应历时为 ４ａ，相应造床流量下冲
刷历时共计约 ８４．３ｄ。将上述条件代入式（１１）计算得到平衡比降约为 ０．１６‰。按初始纵剖面和冲刷后
纵剖面均为直线的假设，可得潼关河床高程下降 １．４３ｍ所引起的渭河下游段各站溯源冲刷深度（见表
８）。可以看出，本文方法计算所得溯源冲刷深度与卜海磊方法较为接近，但本文方法给出的冲刷剖面
相对更符合实际。
４ 结论

（１）基于河流辩证法原理，认为处于相对稳定状态的河流受到外部扰动后，必然偏离原有的相对
平衡状态，在趋于新平衡态的过程中，水流与河床的相互作用总是使偏差朝减小的方向调整，这一朝
新平衡方向发展的河流趋向或基本特性，称之为冲积系统的 “趋衡性” 或 “趋衡响应原理”。在假定
外部扰动发生概率符合泊松分布及单个扰动响应强度满足指数衰减率的基础上，给出了定量描述非平
衡态河流趋衡响应过程的初步模型形式。基于美国多座水库下游河道实测数据的规律性检验表明，冲
积系统对扰动的响应强度随时空推移呈非线性衰减趋势，整个过程从数学上服从统一的理论曲线，体
现了河流演变的时空趋衡性。（ ２）考虑水流驱动力和床面阻尼力反映影响床面泥沙运动状况的两个矛
盾方面，以床沙起动流速与弗劳德数之比作为定量描述趋衡衰减系数 α ?ｖ的河流动力学参量，明晰了
非平衡态河流时空趋衡响应速率的影响因素，建立了水库运用后枢纽下游河道河床累计冲刷深度的定
量预测方法，在黄河三门峡水库下游沿程冲刷模拟中取得了良好效果，为冲积河流非平衡态时空调整
过程的预测提供了新方法。（ ３）运用构建的冲积系统趋衡响应模型，对黄河中游古贤水利枢纽拦沙运
用后下游河道沿程冲刷及潼关高程下降引起的渭河下游段的溯源冲刷进行了预测计算。结果表明，龙
门和潼关的河床累计冲刷深度分别为 １．８４ｍ和 １．４３ｍ，华县、渭南两站溯源冲刷深度分别为 ０．５４ｍ
和 ０．２５ｍ，与采用卜海磊方法计算的结果基本一致，但本文方法给出的冲刷剖面相对更符合实际，可
供相关工程决策参考。

参 考 文 献：

［ １］ 林一山．河流辩证法与冲积平原河流治理［Ｍ］．武汉：长江出版社，２００７．
［ ２］ ＫＮＩＧＨＴＯＮＤ．ＦｌｕｖｉａｌＦｏｒｍｓａｎｄＰｒｏｃｅｓｓｅｓ：ａＮｅｗＰｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅ［Ｍ］．Ｌｏｎｄｏｎ：Ｒｏｕｔｌｅｄｇｅ，２０１４．
［ ３］ 程晓陶，黄金池，薛云鹏．黄河下游河道水沙运动仿真模型的开发研究［Ｊ］．水利学报，１９９８（５）：１３ － １８．
５
— １ ３ ８ —