第3章　长江中下游比降与河床演变、河道整治关系的探索

3.1　概述

一条冲积平原河流的比降，表达了水流在克服阻力和输送泥沙以及在塑造河床形态过程中所消耗的势能的坡度。在一定的来水来沙、边界和侵蚀基准面（以下简称“基准面”）条件下，河道会形成一定的河型及其相对平衡的纵、横剖面形态，与之相应，河流也会有其一个相对平衡的比降。比降在河流系统中是一个十分重要的因素，与其他水力因素、形态因素具有密切的关系。我们大致可以用多年平均水位下的比降来表达河道的相对平衡比降。一般来说，堆积性的宽浅河流具有较大的比降，而纵向输沙相对平衡或准平衡的窄深河流具有较缓的比降。在河床演变中，比降又是一个十分活跃的因素。在周期性变化的水文过程中，河流比降也呈周期性变化，并作为水流动力作用的变化对河床演变施加影响，与此同时，比降也在河床演变中不断自行调整。在实施河道整治工程时，因边界条件的改变而使原有的纵、横比降产生变化，从而改变河道水流结构与河床冲淤机制，对河床演变产生影响。可见，比降在河流理论研究、河床演变分析和河道整治工程实践中的重要性。然而，迄今在长江中下游河床演变和河道整治的研究中，人们尤其是工程技术界很少提及水流比降的作用及其影响，很少根据比降这一要素来解释河床演变的现象与揭示其本质，更少将其运用于河道整治工程模型研究、规划设计和工程技术的实践中。

人们之所以在分析研究中很少注重比降，究其原因有以下三个方面。一是人们在认识和实践中更多地注意到直接与河床演变和河道整治有关的河床地形冲淤变化和水深、流速等水力因素的作用，在感性中不易认识到比降的作用；二是长江中下游的比降很小，特别是长江下游更为平缓，比降之小而不足以使人们认为它有多大的作用和影响，人们宁愿更多地关注水文站水位的变化，从实用的角度关注建筑物附近的水位变化及其可能的影响，而不愿更多涉及比降大小的问题，甚至忽视它的存在；三是影响比降变化的因素十分复杂，除非在深入研究某些敏感的重要问题时涉及比降，一般情况下人们往往回避比降的问题，即使有长系列的资料也仅做些统计而很少作进一步分析，在认识上不去做深入研究。虽然如此，但比降的研究无论在学科理论上还是在工程技术方面都已经显示出是十分重要并得到一定的运用。众所周知，最小能耗率（VJ）理论已被用于河型成因、水流泥沙运动和河床演变研究的诸多方面。

作者认为，作为与河宽、水深、流速一起的四要素之一的比降，在来水来沙、边界和基准面条件等变化的情况下会产生什么样的变化和调整，而比降的变化和调整又会对水流泥沙运动和河床冲淤产生什么样的作用和影响，都是河床演变中十分重要而需要进一步研究的课题；比降的变化及其作用更是河道整治中应重视而需要深入研究的问题。

本章首先概述了长江中下游干流河道比降情况，分析了影响长江中下游比降的因素；在研究相对平衡条件下比降与水流、泥沙、河床形态因素关系的基础上，进一步研究了来水来沙条件变化下的河床调整方向和基准面变化下的河床冲淤趋向，并就三峡蓄水后水沙条件变化下的河床演变作了初步预估；对横比降在单一河道和分汊河道的不同河型中与水流运动的关系和比降的变化对河床演变的影响进行了较新的研究；最后分析了河道整治中比降的变化及其重要作用。