黄河内蒙河段凌汛期河床变化的特点及其带来的影响

秦 毅，李子文，刘 强，李 时

（西安理工大学 西北旱区生态水利工程国家重点实验室培育基地，陕西 西安 710048）

1 研究背景

黄河上游内蒙古河段（以下简称内蒙河段）位于北纬38°—40°N，属于高纬度地区河流，每年有约4～5个月的凌汛期。凌汛期按照冰的生消过程可分为流凌期、封冻期和开河期。内蒙河段一般在11月份进入流凌期，12月进入封冻期，3月中下旬开河。受河段所处的纬度影响，内蒙河段三湖河口最先封河；开河则沿河段自上而下进行。不论流凌期还是开河期，内蒙河段均极易发生卡冰结坝形成冰凌灾害［1］，而封冻期水位抬高造成防汛压力。截至2010年，受上游大型水库径流调节的影响，内蒙河段输冰能力降低，冰期水位持续抬高，2010年后，冰期水位与1968—1989年接近，但流量明显偏低，即2010年后冰期呈现低流量高水位现象。堤防抗洪能力明显降低，凌洪灾害时有发生，且后果严重［2］。李超群等［3］的研究认为：凌情受多种因素的共同影响，突发性强、难预测，水库防凌作用有限，而且大量跨河建筑物的施工、建设，使河道过流条件日趋恶化，导致发生冰塞、冰坝等凌汛险情的可能性依然存在。

鉴于上述背景，对凌灾的发生、影响因素及控制方式的研究从未间断。较统一的认识为槽蓄水增量或河势造成卡冰结坝引起的水位抬高是致灾因子，气温变化和人类活动则影响到孕灾环境。就研究的深度而言，多数从热力学、冰水力学、槽蓄水增量的变化趋势、心滩，弯道和卡口分布以及水库建设前后凌汛期水文特征变化等角度对凌灾的影响进行研究［3-6］。其实，内蒙古河道的沙质河床属性注定了河床变化对凌灾的影响。尽管许多学者也注意到了冰期的［7-9］水力学和冰影响下输沙的特殊性［10-12］，包括输沙的形式和冰对河岸的侵蚀［8，13-14］，但对于凌汛期河床变化的认识却不够清晰［15］，相关研究和成果甚少，更谈不上河床变化与凌汛的相互影响。因此弥补对河床变化这一致灾因子的研究既有助于进一步理解内蒙古河段凌汛期水文特征的变化，又有助于评价现有防凌措施，或为合理确定防凌措施提供理论依据。

逻辑上，冲积河道的变形是由水流作用下大量泥沙颗粒的运动，即泥沙输移引起的，输移的特点决定了河床变形的特点。因此本文依据历年内蒙河段的实测水文资料，统计分析内蒙河道凌汛期泥沙输送特性，结合现有的研究成果解释这种输移特性产生的机理，在理解输沙机理的基础上对该河段凌汛期河床形态变化及带来的影响进行探讨。

2 研究区域概况

内蒙河段地处黄河上游区下段，全长673 km，河道纵比降约0.17‰。自上游至下游建有石嘴山、巴彦高勒、三湖河口和头道拐4个国家级水文站（图1）。内蒙河段属冲积平原河道，河道宽浅，平均河宽500～6 000 m，其中三湖河口以下126 km范围内的河宽达7 000～8 000 m。内蒙河段断面冲淤变化大，主流摆动频繁。除库布齐沙漠的10条季节性支流外，整个河段几乎没有其他支流汇入，径流量和洪水主要来自相距河段680 km的上游干流段。河流中63%以上的泥沙粒径大于0.1 mm，主要来自周边的乌兰布和沙漠及库布齐沙漠，沙漠沙被风力或水力带入河流构成，故该河段也属于多粗泥沙河段。

在天然情况下，内蒙河段平均两年就有一次不同程度的凌洪灾害和较大范围的淹没损失。为了缓解黄河上游河段的凌洪灾害，上游刘家峡水库从1968年开始进行防凌调度，随着1986年龙羊峡水库投入使用，两库开始联合防凌调度，力求进一步控制凌灾。

巴彦高勒到头道拐河段（以下简称巴头河段）是发生凌洪灾害最严重的河段。随着气温降低，三湖河口至头道拐河段（以下简称三头河段）由于纬度较高，首先进入封河却最后开河，导致上游巴彦高勒来水挟冰而下，加之三头河段属于游荡（三湖河口至昭君坟）、弯曲（昭君坟至头道拐）型河流，容易出现冰塞或冰坝，故本次研究主要针对巴头河段。共收集了1954—2013年巴彦高勒、三湖河口和头道拐3个国家级水文站实测的流量、输沙率和颗粒级配等相关资料，以及包头水文站2014—2015年非汛期断面数据（该站于2014年1月1日投运）。

图1 黄河内蒙古河段水文站布置图

3 巴头河段的输沙特征

3.1 输送泥沙的能力强 统计分析1954—2013年三湖河口和头道拐水文站的凌汛期实测输沙率资料可以看到流凌期和开河期的输沙率远大于封冻期（图2），尤以头道拐的开河期输沙率最大。同时开河期凌峰输沙率远大于伏汛同等流量洪峰和上站来沙时的输沙率。张晓华［16］曾就宁蒙河道伏汛期洪水的输沙率得出公式，其中头道拐的公式为：

式中：Qstou为头道拐的输沙率，t/s；Qtou为头道拐的流量，m3/s；Ssan表示三湖河口的含沙量，kg/m3。

公式的复相关系数为0.98，表明公式精度较高，可以用于预测伏汛期洪水的输沙率。将头道拐站凌洪实测水沙资料代入式（1），得出的计算结果可视为相同水沙条件下伏汛期的输沙率。将该值与凌洪期实测输沙率比较发现：头道拐的凌汛实测输沙率基本都大于计算得到的相同水沙条件下的伏汛期输沙率，其中最大相差6.6倍，平均2.53倍，见图3。造成流凌期和开河期的输沙率远大于封冻期的原因之一是封冻期的流量小于流凌期和开河期（图4）；造成凌峰输沙率远大于伏汛同等流量洪峰的输沙率的原因则与凌汛期特殊的输沙条件有关（将在第4节给出）。

图2 1992—1993年三湖河口、头道拐凌汛期输沙率过程

图3 头道拐站凌峰输沙率实测值与计算值比较

图4 1992—1993年三湖河口、头道拐凌汛期流量过程

3.2 输送泥沙的粒径粗 同样统计头道拐水文站凌汛期和伏汛期实测泥沙颗粒级配资料发现，凌汛期输送的泥沙粗于伏汛期，特点如下：①同流量下封冻期和伏汛期的中值粒径D50基本相当，分别为0.0117 mm和0.0123 mm，但在含沙量不大的条件下泥沙的D90却大于伏汛期时的D90，说明封冻期粗泥沙的含量增大；②流凌期和开河期的D50基本相当，分别为0.0340 mm和0.0344 mm，远大于封冻期和伏汛期同流量下的D50，D90存在同样规律（见图5）。

图5 头道拐凌汛期和伏汛期同流量下悬移质泥沙颗粒级配

为了进一步证明凌汛期输送的泥沙较伏汛期粗，根据实测资料计算了粒径大于0.031 mm泥沙在凌汛期（水温0.5～18℃）的悬浮指标，与秦毅的伏汛期（水温19～22℃）成果［17］进行比较（见表1）。可以看到相同流量和粒径条件下，凌汛期的悬浮指标均小于伏汛期时，这说明凌汛期泥沙更容易悬浮而被水流带走。悬浮指标小于0.06时泥沙为冲泻质，可以全部悬浮至水面；在0.1～3时泥沙为悬移质；大于3时，90%泥沙的悬浮高度不超过0.1倍的水深，泥沙基本为床沙［18］。根据这一经验规律，从表1可看到，伏汛期0.05～0.055 mm的泥沙做悬移运动（三湖河口），而在凌汛期接近冲泻质；伏汛期0.25 mm的泥沙在巴彦高勒和三湖河口站为床沙，凌汛期成为了可被水流带走的悬移质。

这些现象不仅表明流凌期和开河期水流输送的泥沙粒径粗，而且表明粗泥沙输送能力较伏汛期更强。根据张洪武［19］粗泥沙粒径计算公式算出的粒径结果［20］，结合悬浮指标可推测：凌汛期巴彦高勒至三湖河口和三湖河口至头道拐河段临底运动的粗泥沙（床沙质）主体粒径大约为0.125～0.25 mm；头道拐河段则基本与伏汛期相当，为0.125～0.23 mm。这在一定程度上可以说明凌汛期粗泥沙对温度的响应。

表1 巴彦高勒、三湖河口和头道拐水文站伏汛期（水温19～22℃）和凌汛期（水温0.5～18℃）悬浮指标

4 输沙特征的产生机理

事实上，内蒙古河道这种现象是地处高寒地区河流的普遍现象［14，21］。Benoit等［22］依据众多学者的研究成果，对冰期输沙特征的形成原因给予了充分总结，可以认为是以下几个方面综合作用的结果。

4.1 冰作用下的流速变化 冬季河水中，冰在形成和融化过程中产生的冰晶，极易黏连聚集，其形成的体积、形状、坚固程度都随水力和热力因素的变化而变化，加之其比重不同于水和沙，因此冰期冲积河流中的水流是水、沙和冰的三相流，相互作用极其复杂。

流凌期气温持续降低，水流中不断产生小冰凌，它们之间相互碰闯、黏连和裹挟泥沙［7］形成大片冰块，使表层水流阻力增加，水流垂线最大流速点位置下移，导致冰凌在冰块的下部堆积，冰块厚度增加，减小了过流面积，最大流速点的位置进一步下移，造成河底的强烈冲刷（图7）。同时不连续冰盖周边阻力增加，过流断面收缩，也会导致床面附近的流速大于明流［23］，使得输沙率加大、粗颗粒床沙质悬浮，这是沙样颗粒级配变粗的原因。

封冻期整个河面结冰，冰凌的黏聚体不但增加了河流的糙度，使阻力大幅增加，同时也阻碍了水流运动，造成水流的动能转化为势能，水位大幅上涨（产生大量槽蓄水量）、断面平均流速减小。此时中粗颗粒泥沙因失去动力而由悬移运动状态变为推移或停止运动的状态，一部分细泥沙被冰凌裹挟，输沙率降到最低。

开河期冰层随着水温升高破碎消融，河流阻力减小，槽蓄水量释放，流量、流速和水流紊动增大。破碎冰边沿产生的紊流与河底紊流交换［8］，进一步加大了水流的紊动性，造成河床发生冲刷，同时消融的冰凌裹挟的泥沙被释放，输沙量再次加大。开河过程中，带冰凌的水流如遇到弯道、干支流交汇、河道构筑物等，会发生冰坝与冰坝溃决的情形，这也是开河期含沙量突然加大的关键要素。

可见形成凌汛期输沙特征的根本是冰作用下的流速变化。

4.2 水温的作用 泥沙因水流的紊动而悬浮在水中，舒安平［24］经过详细推导，得出水流用于悬浮泥沙的效率为悬浮功与紊动能之比，即：

式中：γs、γm分别是泥沙容重和浑水容重，kg/m3；Sv是体积比含沙量；ω是泥沙沉速，m/s；u是垂线平均流速，m/s；s是水面比降，kt是水流紊动能转化率，表达为：

式中：τ0和τBT分别是清水和高含沙水流（宾汉体）的剪切力，N；y0是高含沙水流的流核厚度，m；h是水深，m；kd是流速分布形状系数；μm是浑水的动力黏性系数，它正比于清水的动力黏性系数μ0和体积比含沙量Sv与极限体积比含沙量Svm的比值［25］：

由于随水温的降低，清水μ0增大，故μm增大，kt减小，悬浮效率es提高，进而输沙率增加。再则，水温对水流黏滞性的影响等同于高含沙水流对水流黏滞性的影响，水流阻力和泥沙沉速都因此减小，水流挟沙能力增大，也会使输沙率增加。

洪柔嘉等［26］通过室内水槽试验得出，当弗劳德数Fr大于某临界值时，底层泥沙浓度增加较大，阻力系数值虽较小但仍明显增加。统计分析表明水温在20～30℃时，温度对输沙量的影响不明显；水温低于20℃，温度影响不能忽略；水温低于4℃接近冰点时，温度对输沙量的影响最大。

为了探究在内蒙古河道水温对天然河流输沙量影响的具体规律，本次研究对比了内蒙头道拐水文站4—5月（低水温，约6℃）和8—10月（高水温，约22℃），洪水退水时日平均流量与日平均输沙率的关系（见图6）。选择这两个时段进行比较，既可以保证两者都具有较大含沙量，又同时排除了冰的影响。图6清楚表明，在相同流量下，头道拐低水温期输沙率Qsi显著高于高水温期输沙率Qss。利用建库后14年实测水文资料分析得出两者的比值（Qsi/Qss）随流量的增加而加大，有着如下的变化规律：

根据式（5）可得当流量大于900 m3/s时，Qsi与Qss的比值超过1.25倍，水温的影响开始明显地表现出来。以上的结果是在水温6℃和22℃之间比较时的结果，当温度小于6℃时，水温影响出现的临界流量尚不清楚。

图6 头道拐水文站水温对输沙率的影响

图7 凌汛期包头水文站测流断面的变化

图7展示了2014—2015年凌汛期内蒙河段包头水文站（三湖河口下游149 km处）测量断面的变化。从图中可看到，封冻期主槽最大冲深1 m，浅滩发生淤积。此时封冻期的平均流速为0.67 m/s，最大流速为1.05 m/s，而伏汛期相近最大流速下，主槽很少发生如此大的冲刷现象。这说明当封冻期中水流的剪切力［27］、垂向扩散率和纵向弥散率［12］减小时［28］，悬浮效率的增加对河床冲刷起到了重要作用。换句话说，增加的悬浮效率会补偿因流速减小引起的能量减小，从而携带推移质运动。当然，冰层厚度也可能是一个原因。Benoit等学者［22］推测随着冰层加厚，过流面积减小，流速增大到泥沙运动的临界值。但图7中流凌期的平均流速为0.51 m/s，最大流速为1.05 m/s，封冻期平均流速只比其增加了23.9%，最大流速保持不变，因此冰层厚度对主槽的影响不大，主槽冲刷更大程度上应该是水温增加了悬浮效率的缘故。

4.3 含沙量的作用 正如式（2）中所示，水流的黏性不仅受水温的影响，同时也会受含沙量的影响。当泥沙的中值粒径d50为0.04～0.06 mm时，Svm可达到0.48［29］。由式（2）可知，只有当Sv≥0.113即含沙量大于299 kg/m3时，μm≥1.15μ0。它说明虽然含沙量对泥沙的悬浮效率有影响，但这种影响在含沙量较低时并不显著。而根据式（4）计算可知，水温为6℃时的μ0是水温为22℃时的μ0的1.64倍。相比较而言，尽管含沙量对水流黏性有影响但远没有水温对水流黏性的影响大。

4.4 冻融效应 冻融是指气候的日、年和多年变化可能导致特定气候区域地球表层一定范围内土的冻结和融化现象。河流两岸及滩地的部分区域，其土壤空隙间通常会充满水，或说土壤含水量接近饱和。在冬季河流的冻结过程中，冻结的水分因膨胀产生形态变化使土体发生机械变化，破坏了原有土体结构，迫使土体松动，降低了土体强度。随着气温的升高，河流进入解冻过程，冻结的土壤解冻时，松动的土体因抗剪强度迅速降低而极易被水流冲刷挟带，在滩上产生冲刷沟。开河时，河流两侧岸易被解冻中流动的冰块刮擦，甚至会因为坡脚抗剪强度的减小而发生塌岸，导致大量泥沙进入河道，水流含沙量增加，输沙率提高。如果发生循环冻融，则土体强度减小更多［30］，输沙量会更大。由于冻融产沙影响因子复杂，物理机制尚未被认识清楚，故对冻融引起的产沙量估算还要走很长的研究之路。

除此之外，凌汛期输沙特征还与泥沙输运方式，例如冰凌携沙、冰凌漂砾、水内冰夹沙等有关［31］。

5 凌洪期河床变化特性及其带来的影响

逻辑上，冰影响下的流速变化和低水温共同作用产生的凌汛期输沙特征必然会引起沙质河床的变化，这种变化又会反作用于水流流速，再次影响到冰和泥沙的输送，产生新的河床形态。作为致灾因子，河床变化也会影响到凌灾。鉴于封冻期内输沙率很小，河床除主槽小范围冲刷下切外，其余部位基本稳定。而流凌期和开河期常是对河床变化影响最大的时期，考虑这两个时期输沙对河床的作用机理相同，故这里仅就开河期洪水引发的河床变化及影响进行探讨。

5.1 凌洪期横断面河床的变化

5.1.1 河底的变化 本文采用深泓点高程的变化过程反映凌洪期间粗泥沙的运动及产生的河床变化情况。一般来说，洪水过程中低水位横断面面积变化能够较好的反映河槽底部的冲淤变化［19-20］。在分析三湖河口站凌洪过程中横断面低水位（1017 m）面积变化时发现其与深泓点高程的变化呈较高的负相关关系，相关系数为-0.6～-0.96，均超过临界相关系数；进一步对比分析表明两者代表的河底冲淤变化趋势一致，即低水位横断面面积减小，深泓点高程增大，河床淤积；反之亦然。这是由于无论深泓点在横断面上何处，其附近区域都是水流单宽流量最大的区域，也是水流最易于携带泥沙的区域，从而易于冲淤。而深泓点高程更易获得，鉴于此，本文采用深泓点高程的变化过程反映凌洪期间粗泥沙的运动及产生的河床变化情况，凌洪过程中深泓点高程随时间的持续抬升表示了整个河底的抬升，即河底淤积。

图8展示了开河期不同凌洪过程形态下，三湖河口和头道拐断面深泓点高程的变化。可以看到3个特点：①随着涨水流量的增大，深泓点高程抬高；随着退水流量的减小，深泓点高程也在降低。这表明河床涨淤落冲，与伏汛期的涨冲落淤恰好相反。这与黄河水利委员会宁蒙局水情测报人员认识一致（一般凌洪期水位流量呈顺时针绳套关系，伏汛期洪水则呈逆时针绳套）。在多数情况下凌洪结束时的深泓点高程大于洪水起涨点的高程，表明河床底部发生淤积。②深泓点高程抬升的最大值多数滞后于洪峰出现，这与水流速度大于泥沙运动速度且大于止动流速有关。之后随着退水深泓点高程开始降低，河床发生冲刷。③洪水过程的形态明显影响深泓点高程的抬升和回落情况。洪水陡涨陡落时，深泓点高程抬升大（一般在1 m以上，个别在2 m左右）且回落慢，表明此时河床淤积严重且恢复慢；缓涨缓落时，抬升小回落快，即河床淤积较轻且易恢复。这些特征表明凌洪期，河床底部有大量推移质泥沙运动并堆积，这种情况也会发生在伏汛大洪水时期［20］。

图8 开河期洪水形态引起的河底高程变化（780322表示洪峰出现时间为1978年3月22日的洪水，其他亦然。）

产生上述现象的原因可以用前述凌汛期输沙机理来解释。开河涨洪时，一方面，低温水流的高悬浮效率es、冰盖破碎成浮冰所产生的紊动能和逐渐增大的洪水增加了含沙量，尤其是河底附近床沙质粗泥沙的含沙量，这些粗泥沙主要来源于河岸土壤侵蚀、各种冰凌沙的释放以及封冻期河底的冲刷带来的泥沙。许连臣［32］观察总结道：正常解冻行凌（文开河）和特殊解冻行凌（武开河）携沙现象非常普遍，且携沙量达到惊人程度。涨洪越迅速，床沙质运动量越大，加之随着冰的融化，破碎的冰块产生扰动，更多的床沙质粗泥沙进入近底水流，形成了粗泥沙运动层。另一方面，相较于伏汛期，除了沙波、沙粒等组成的河流阻力f1外，凌汛期还因冰的存在（水内冰凌、不连续冰块、卡冰结坝等）形成了阻力f2，使凌汛涨洪期阻力增加。涨洪过程中，河流阻力f2削弱了低温效应的减阻作用，且随着水流由封冻期的管流逐渐成为开河期的畅流，垂线最大流速位置升高，近底流速减小，河底运动的粗沙层极易因失去动能而沉积，抬高河床。退水过程中，冰凌消融，河流阻力f2随之减小直至消亡，低温下水流阻力减小，泥沙的悬浮效率增加明显，河底发生冲刷。退水越迅速，水流动力减小越迅速，粗沙因失去动能越快而更不容易被带走，河底恢复越慢；反之，退水缓慢，由于低温的高悬浮能力，混在粗泥沙中的中粗和细颗粒泥沙有机会被冲走，河床淤积相对减轻。

上述河底变化过程也表明，凌洪峰顶或过后的退水初期，因河床淤积最严重，洪水水流阻力最大，不仅水位达到最大，横向流速也加大，容易发生堤脚或岸坡坡脚冲刷、漫堤等灾害，故更应关注峰顶和退水初期的险情。

表2 开河期3个水文站河床形态变化及相应发生概率

河底易淤的原因及影响因素已在4.1.1节中述及。冲刷河岸的原因一是由于冻融作用，二是f2使河流阻力增大削弱了低温引起的减阻作用。秦毅等［34］在水槽试验中发现河流阻力增加时，水流的纵向流速减小，横向流速增加，水流因此靠近侧岸流淌，致使河岸冲刷。

巴头河段的河底易淤与河岸易冲使得河段横断面形态趋向于宽浅。Parker曾联解水流连续方程、水流阻力方程和推移质挟沙力方程导出一组河相关系［34-35］。在此基础上，可得到宽深比与推移质输沙量的关系：

其中：R=（γs-γ）/γ；D50为边界组成物质的中值粒径，m；Qn为平滩流量，m2/s；G为平滩流量下推移质的输沙量（以体积计），m3；g为重力加速度，m/s2。该公式是基于伏汛洪水得到的，应用于受低温影响的凌汛期时需要进行相应的转换。以头道拐为例，其凌汛期D50为0.0344 mm的泥沙，与伏汛期D50为0.0123 mm的泥沙运动状态相同，两者与对应水流的相互作用关系也相同。因此，D50为0.0123 mm的伏汛期泥沙等同于D50为0.0344 mm的凌汛期泥沙。此时根据式（5）和图（6）可知，凌汛期的悬移质量大于伏汛期的悬移质量，假定推悬比不变，那么，相较于伏汛期，凌汛期的推移质输沙量有所增加，由式（6）可知河道变宽浅。这也就说明凌汛期更多粗泥沙的运动是引起河段横断面趋向宽浅的重要原因，与Khan的研究结果［33］一致。

5.2 凌汛期输沙对河段冲淤及凌情的影响 凌洪输沙能力强，尤其能够输送大量粗泥沙，同时内蒙河道上游粗泥沙富集，可以为下游河道提供大量物质，因而导致凌汛期河段冲淤情况与伏汛期冲淤情况有很大不同，主要表现为：①相同流量下开河期洪水造成河段发生冲刷的概率和冲刷量都大于伏汛期洪水（见图9），表明开河期洪水对塑造三头河段河床起着重要作用。②凌汛期悬移质泥沙在巴彦高勒以下河段全部冲刷，推移质泥沙则淤积在巴彦高勒到三湖河口河段（以下简称巴三河段），即凌汛期巴三河段淤粗冲细，三头河段一律冲刷（见表3）。伏汛期，则常表现为巴三、三头河段冲淤交替［36］。

图9 不同时期三头河段的冲淤量

表3 内蒙古河段凌洪推移质冲淤次数统计

凌汛期粗泥沙之所以会淤积在巴三河段，与三头河段封冻早于巴三河段有关。一般情况下，每年11月中旬巴彦高勒河段进入流凌期，此时低温水流能够携带大量粗泥沙进入下游河道，由于此时三湖河口河段流凌量较大或已进入封河，流速大大减小，故泥沙便沿程淤积下来。其中细颗粒泥沙在三湖河口开河时被冲刷，而中粗颗粒泥沙则因巴三河段开河期平均流量较小，一般在650 m3/s左右，小于发挥低温输沙效率的流量900 m3/s而继续沉积。可以推断，11月份巴彦高勒所携带泥沙越多，则巴三河段淤积越严重。

李超群等［3］的分析结果（见表4）指出巴三河段封、开河时的水位随年代不断提高。这不仅与三头河段近年来修建了许多桥梁等涉水建筑物有关，也与凌汛期巴三河段淤粗排细有关。粗泥沙在巴三河段的淤积促使该河段河底抬高，目前已成为“悬河”河段，同时促进了河段的浅滩、心滩、汊河发育，增加了河流阻力，加大了槽蓄水增量，也增加了水流侧向侵蚀引起塌岸的风险。

表4 内蒙河段各水文站封河期、开河期最高水位平均值统计 （单位：m）

6 结论

（1）冰的运动创造了特殊的水力学环境和输沙形式，在具有高悬浮效率的低温水流配合下，相较于伏汛同流量洪水，凌汛洪水的输沙率更大、输送的粒径更粗。

（2）在凌洪过程中河床底部随洪水过程经历了涨淤落冲的过程。因大量粗泥沙运动，涨淤落冲的程度敏感于洪水量级和洪水过程形态。陡涨陡落的洪水趋向于使河底高程抬高，河床横断面形态变宽浅；洪水量级越大，涨落缓慢，则河底抬升量越小，且淤积容易得到恢复，河床形态趋于窄深或不变。

（3）由于粗泥沙运动较慢而使凌洪期河道最大淤积发生在洪峰或过后时刻，因此更应关注凌峰峰顶和退水初期时的防洪险情。

（4）随凌洪进入巴头河段的粗泥沙在巴三河段多淤少排，直接导致河底抬高，如遇洪水过程形态不利的情况，则更增加了水流侧向侵蚀岸滩引起塌岸的风险；三湖河口到头道拐河段发生冲刷，凌汛险情相对较轻。

（5）基于同样的输沙和河床变形机理，以上结论也适用于流凌结冰期。

因此凌汛期输沙特性带来的河床变形应在防凌减灾措施中给予充分的考虑。

参 考 文 献：

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