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3.2 冲刷效率影响因素 河床的冲刷或淤积是冲积河流针对不同的来水来沙和河床边界条件自动调整
的结果。因此影响河床冲淤过程的主要因素包括：进口水沙条件、河床边界条件以及出口侵蚀基
面 ［26-27］ 。侵蚀基面指的是能限制河流向纵深方向发展的抗冲基面，通常是控制河流出口条件的各种水
面，如海面、湖面等。对于黄河下游而言，出口水面总是与来流相适应的，出口水位的影响可以通过
流量变化反映，故此处主要分析来水来沙与河床边界条件影响。
进口边界条件包括河段来水来沙量及其过程，由于研究时段以水文年为单位，因此考虑水文年内
来水来沙量及其组合对河床冲刷效率的影响，如图 5（a）（b）所示。由于小浪底水库部分年份出库含沙
量为 0，因此本文以花园口水沙条件为下游进口水沙条件。可以发现小浪底水库运用前后水文年河床
冲刷效率与进口年均流量之间的相关关系均较弱。定性上来看，小浪底水库运用前，流量越大，河床
冲刷效率越高，但不同年均流量下河床基本处于淤积状态；小浪底水库运用后，尽管流量的增加能增
大水流强度，但来沙量也相应增大，且流量较大的年份基本处于水库拦沙后期（图 4（b）），床沙较粗
（图 2），因此河床冲刷效率降低。但对于黄河下游，流量变化难以代表水沙条件的变化，因此采用年
来沙系数（ξ = S/Q，水文年平均含沙量与流量的比值）作为水沙组合的表达参数。小浪底水库运用后，
黄河下游进口来沙系数由 49.1×10 kg∙s/m 减小至 0.5×10 kg∙s/m ，河床冲刷效率随来沙系数增大而减
-3
6
-3
6
小，二者呈较为密切的负相关关系（图 5（b））。

图 5 黄河下游河床冲刷效率与进口水沙及河床边界条件的关系

河床边界条件通常指断面形态、床面及河岸组成、河床纵比降等方面。由于河岸土体组成资料较
少，故此处主要分析断面形态、床沙组成及河床纵比降对河床冲刷效率的影响。由于水文年河床冲刷
效率对应的时段是上年 11 月至当年 10 月，因此上一年汛后断面形态对水流条件约束作用最强，进而
影响当年河床冲刷效率。图 5（c）分析了前期断面形态对黄河下游河床冲刷效率的影响作用。河床的冲
淤是挟沙能力和上游来沙量相适应的过程。小浪底水库运用前，下游河床过于宽浅，来沙较多，挟沙
力小于含沙量，河床冲刷效率较低；小浪底水库运用后，来沙大幅减少，坝下游河床显著下切，断面
形态趋向窄深，挟沙力大于含沙量，河床冲刷效率显著增大；但当河床持续冲刷后，床沙组成变粗，
断面过于窄深时，边壁与床面阻力加大 ［28］ ，且水深增大导致同流量下流速降低，挟沙力下降，故这一
ˉ
阶段冲刷效率又呈现下降趋势。图 5（c）中河床冲刷效率与前期河相系数（M = B bf /H bf ，上一年汛后平
-0.5
滩宽度与平滩水深的比值）呈抛物线的关系。河相系数在 5.6 ~ 9.6 m 变化时，河床冲刷效率随前期河
-0.5
相系数的增大而增大；河相系数在 9.6 ~ 17.7 m 变化时（基本处于小浪底水库运用前），河床冲刷效率
随前期河相系数的增大而减小，但二者相关关系较弱，表明这一时期仅采用主槽形态单一因子难以反

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