Page 51 - 2025年第56卷第6期

水 利 学 报

2025 年 6 月 SHUILI XUEBAO 第 56 卷 第 6 期

文章编号：0559-9350（2025）06-0739-08

黄河下游河相关系及其泥沙输移的量化表征方法

费祥俊 ，舒安平 ，王 乐 3
1
2
（1. 清华大学 水利水电工程系，北京 100084；2. 北京师范大学 环境学院 水沙科学教育部重点实验室，
北京 100875；3. 华北电力大学 水利与水电工程学院，北京 102206）

摘要：黄河是典型的多沙河流，其高含沙水流对河流演变的影响不容忽视，传统的河相关系多主要考虑流量要
素，鲜少涉及挟沙水流含沙量要素，所建立的河相关系不能充分解释黄河下游河相变化特征。鉴于此，本研究通
过引入含沙量要素，使用已有的试验数据及黄河下游实测资料，并采用稳定河宽判定关系，推导建立了黄河下游
新的河相关系，该河相关系可以有效量化表征黄河下游泥沙输移的水流挟沙力、不淤流速和平滩流量等特征指
标。研究成果可为促进黄河下游河道整治与可持续发展提供科学依据。
关键词：黄河下游；河相关系；含沙量；泥沙输移；量化表征
中图分类号：TV14 文献标识码：A doi：10.13243/j.cnki.slxb.20240710

1 研究背景

河流是泥沙运动的基本场所，泥沙运动可塑造新的河流形态，而河流形态变化又会影响泥沙运
动。泥沙运动与河流形态密切相关，两者间存在着动态互馈关系，河流形态的长期变化与调整被称为
河床演变，当河床演变达到动态（近）平衡时的河流形态称为河相关系。河相关系不仅是河流泥沙运动
研究的重要内容，也是多沙河流水利工程建设的技术支撑 。
［1］
早期研究因含沙量测量设备与测试技术水平有限，所建立的河相关系均以流量 Q 为塑造河流形态
的主要因子 ［2-3］ ，较少涉及挟沙水流中的含沙量体积比 S ，只是假定 S 与 Q 有确定关系。显然，这一
v
v
“假定”与实际情形不符，导致解释含沙水流运动及河床形态演变时偏差较大。另外，河床演变平衡
状态下，河相关系除了涉及到水力半径 R、河宽 B、河道坡降 J 基本参数外，还隐含不淤流速 U 这一关
c
键未知变量，而不淤流速也与来水来沙条件紧密相关 ［4-6］ ，建立不淤流速与来水来沙条件的函数关系，
才能使河相方程更完整且封闭。河相关系方程的不封闭性仍是研究的难点，探索封闭方程也是当前理
论研究的重点 。
［7］
当前，考虑多沙河流来沙条件的河相关系的系统研究处于发展阶段 ［8-11］ 。以黄河下游为代表，经
过长期演变依次形成了游荡、过渡及弯曲三种河型，无论是断面河相关系还是沿程河相关系变化，学
者们均普遍认为黄河演变与水沙因素密切相关。然而，现阶段的大部分研究只关注断面河相或沿程河
相关系，难以统筹考虑断面与沿程河相关系变化，缺乏定量描述河相关系对高含沙水流输沙特性的响
应机理研究，更少见综合运用高含沙水流特性及河相变化规律来剖析黄河下游河型演变的成果报道。
鉴于此，本研究将根据黄河高含沙水流特性建立新河相关系，尝试揭示黄河下游新河相关系对泥沙输
移的响应机理，为促进黄河下游河道高效整治与可持续发展提供技术支撑。

收稿日期：2024-11-02；网络首发日期：2025-06-23
/
网络首发地址：https：/link.cnki.net/urlid/11.1882.tv.20250620.1443.001
基金项目：国家自然科学基金重点项目（52039001）；国家自然科学基金青年科学基金项目（52009041）
作者简介：费祥俊 （1930-），教授，主要从事高含沙水流、泥石流及管道输送研究。E-mail：zhuaijing2011@163.com
通信作者：舒安平（1965-），教授，主要从事河流动力学、泥石流及水土保持研究。E-mail：shuap@bnu.edu.cn
— 739 —