泛滥平原中小河流淤塞成因及减淤措施——以抚河故道为例

doi:10.18307/2025.0553

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doi: 10.18307/2025.0553

张松¹ ，杨中华¹ ，张为¹ ，杨柳¹ ，刘方平² ，苏甜²

1. 武汉大学，水资源工程与调度全国重点实验室，武汉 430072

2. 江西省灌溉试验中心站，南昌 330201

基金项目: 国家自然科学基金项目(U2340216，52020105006) ；江西省水利科技项目(202224ZDKT25) ；湖北省科技创新计划重点研发专项（2023BCB110）联合资助

Causes and countermeasures of sediment deposition of small and medium-sized rivers in the floodplain—A case study of the old course of the Fuhe River

Zhang Song¹ ， Yang Zhonghua¹ ， Zhang Wei¹ ， Yang Liu¹ ， Liu Fangping² ， Su Tian²

1. State Key Laboratory of Water Resources Engineering and Management, Wuhan University, Wuhan 430072 , P.R.China

2. Jiangxi Provincial Centre of Irrigation Experiment, Nanchang 330201 , P.R.China

摘要

基于河道洲滩变化特征、来水来沙条件和滩地植被的促淤效应，分析了鄱阳湖流域抚河故道的淤塞成因。研究发现，1985—2022年，抚河故道上游河段洲滩面积持续扩张、主河槽淤塞萎缩。上游河段滩地植被生长茂盛，受滩地植被阻水影响，滩地流速降低，泥沙浓度沿程衰减，促进了上游河段泥沙淤积。上游河段来水来沙进入中、下游河段后，由于断面宽度扩大，平均流速沿程降低，导致中、下游河段发生泥沙淤积。此外，抚河故道引水量呈逐年减小趋势，年内水沙条件搭配不合理，小流量时发生淤积，大流量时又无法冲刷小流量沉积下的泥沙，使得河道不断呈现淤积态势。基于平面二维水沙数学模型，通过设计多种水沙调控情景、不同滩槽构造及植被分布等工况开展计算分析，提出了减淤措施：当抚河故道入口含沙量超过0.01 kg/m³时，增加一定历时的大流量过程，控制流量在85~125 m³/s区间，可以有效促进上游河段的由淤积转为冲刷。在中、下游河段实施切滩治理和植被分布调整，提高中、下游河段的水流挟沙能力，以减缓中、下游河段滩地泥沙的淤积态势。

关键词

抚河故道 / 淤塞成因 / 减沙控淤 / 滩地植被

Abstract

This paper analyzes the causes of siltation in the old course of the Fuhe River (OCFR) based on the sandbar evolution, water and sediment inflow conditions, and the impacts of siltation by the sandbar vegetation. It was found that from 1985 to 2022, the area of sandbars in the OCFR upstream continued to grow and the main channel silted up. The sandbar vegetation in the upstream grows luxuriantly. Under the influence of water blockage by floodplain vegetation, the flow velocity decreases, and the sediment concentration decays along the reaches, which promotes sediment deposition in the upper reaches. After the incoming water and sediment of the upper reaches enter the middle and downstream reaches, the average flow velocity decreases along the reaches due to the widening of the section width, resulting in sediment deposition. Moreover, the diversion OCFR water volume shows a decreasing trend year by year. The water and sediment conditions in OCFR are suboptimal. During periods of low flow, siltation occurs frequently, while with high-flow events, the river still lacks sufficient power to flush away the sediment. This dynamic results in a continuous accumulation of sediment within the channel. Based on a two-dimensional mathematical model, we designed multiple water-sediment control scenarios, incorporating various sandbar structures and vegetation distributions. Through detailed calculations and analyses, we proposed the following countermeasures: When the sediment concentration at the inlet of the Fuhe River exceeds 0.01 kg/m³, introducing controlled high-flow events with flow rates maintained between 85 and 125 m³/s can effectively transform the upstream section from a state of siltation to scouring. In the middle and downstream reaches, applying sandbars-cutting techniques and adjusting vegetation distribution can enhance the sediment transport capacity, thereby slowing down the rate of siltation in these areas. These countermeasures aim to provide a valuable reference for similar small and medium-sized rivers, improving their siltation conditions and restoring and maintaining the health and stability of river ecosystems.

Keywords

The old course of the Fuhe River / causes of sediment deposition / sediment reduction and silt control / sandbar vegetation

1 研究区域概况 2 抚河故道淤塞成因分析 2.1 河道洲滩变化 2.2 植被的促淤作用 2.3 来水来沙特性 3 数学模型参数选取及验证 3.1 等效曼宁系数 3.2 紊动扩散系数 3.3 数学模型验证 4 抚河故道减沙控淤措施研究 4.1 不同引水调度方案下的减淤效果分析 4.1.1 临界水沙条件 4.1.2 滩槽冲淤特征 4.2 不同滩槽构造及植被分布条件下水动力及河床冲淤变化分析 4.2.1 水动力变化分析 4.2.2 滩槽冲淤特征 5 结论与展望

河道淤塞是河道治理中普遍面临的问题^[1-2]，严重制约着河流防洪除涝、灌溉供水、环境、生态等功能的发挥^[3]。河道淤塞受诸多因素影响，包括水沙变化、河道特征以及人类活动^[4-5]。尽管已有大量研究聚焦于大江大河及水库的减淤成因分析及治理^[6-7]，例如黄河下游游荡性河段的泥沙淤积问题^[8-9]、水沙不同步变化以及水沙异源导致的水库泥沙淤积问题^[10-11]，然而中小河流，尤其是承担灌溉任务的河道，同样面临不容忽视的泥沙淤积问题^[12]。引水河道在取水灌溉的同时引入泥沙，随着时间推移，泥沙逐渐沉积，导致河道淤塞，严重影响灌溉效率^[13-15]。为解决这一问题，李智^[16]和董晓知^[17]基于平面二维水沙数学模型，对泥沙运移特性进行探究，设计典型工况对水流特性及泥沙淤积分布规律进行模拟预测，筛选了保水输沙的最佳方案。李葛飞等^[18]采用资料分析、理论分析和数值实验结合的方法，系统研究了某江5种来流条件下某灌区引水渠的引水流量、水位和局部水流态，预测了灌区引水河道的泥沙淤积趋势。近年的研究表明，针对平原引水河道，集中大流量引水，提高渠道挟沙能力，能够有效缓解泥沙淤积问题。此外，人工切滩、拓宽主河槽也是一种行之有效的河道淤塞治理措施。与此同时，随着河流湿地生态系统保护意识的加强，人们越来越关注河漫滩植被的生长动态及其对水沙输移的影响规律^[19]。在短时间尺度上，植被改变了水流结构，影响了泥沙悬浮和沉积的平衡。由于水生植物的动量吸收作用降低了床面剪切力，输沙能力也随之降低，悬浮泥沙更容易沉降并滞留在滩地上，这在一定程度上加重了滩地的淤积程度^[20-21]。因此，处理中小河流泥沙淤积问题时，需综合考虑水沙变化、河道形态特征和滩地植被的促淤作用等^[22]。

本文选取抚河故道作为研究案例，其不仅是赣抚平原灌区水资源的重要净化池和调蓄区，而且河道洲滩内分布着丰富的水生植物，如莲、菰、水蓼等挺水植物以及苦草、篦齿眼子菜等沉水植物。首先，基于河道洲滩变化特征、来水来沙特性和滩地植被的促淤效应，分析抚河故道的淤塞成因；其次，采用平面二维水沙数学模型，设计多种水沙调控情景、不同滩槽构造及植被分布等工况开展计算分析，提出减淤措施。本文旨在为类似中小河流的淤塞防治、通畅保持以及生态平衡提供科学依据和实践参考。

1 研究区域概况

本文研究对象为抚河故道全河段，该河段起于晏家滩，止于岗前，全长约20 km。抚河故道原为抚河下游左岸的一个分支，后经河道治理，在箭江口堵塞该支流。如今，抚河故道作为西总干渠一段天然河道被利用，主要承担农业灌溉和生活用水的输送任务（图1a）。抚河水经焦石引水闸引入西总干渠，然后在晏家滩流入抚河故道。抚河分河前，焦石拦河闸以上河段多年平均流量约为394 m³/s；分河后，约有15%抚河来水量（多年平均流量约为61 m³/s）流入抚河故道（图1a），剩余85%的流量（约333 m³/s）则继续沿抚河流动。西总干渠在取水灌溉的同时难以避免引入泥沙，随着时间推移，增加了抚河故道内泥沙淤积的风险。抚河故道整体上呈现上窄下宽的特点：入口段晏家滩处河宽60 m左右，主槽向左弯曲在许坊处进入分汊河段，分汊段放宽至180 m左右，左汊为主汊。至上垄李家处河宽再次缩窄至60 m左右；自汤家向下游，河道宽度增大，三江位置处河宽300 m左右，岗前位置处河宽430 m左右。

依据《水道观测规范》（SL257—2000）和《工程测量规范》（GB 50026—2007）等对抚河故道进行地形测量，范围为河道两岸堤防以内的区域，测量精度为5~8 m一个地形散点，总计测量210550个地形散点。抚河故道的水位、流速经现场测量得到。2022年5月底，在焦石、晏家滩、东垣、三江和岗前5个位置布设了含沙量在线监测仪，焦石监测点位于焦石引水闸，其余4个监测点均位于抚河故道。水位监测点、流速测验断面位置以及含沙量监测点具体位置见图1b。

2 抚河故道淤塞成因分析

2.1 河道洲滩变化

本文采用已完成分类的Landsat系列卫星遥感影像栅格数据集^[23]分析抚河故道洲滩的演变趋势。该数据集使用各个年份同时期遥感影像，提取代表性季节特征，确保各年遥感影像获取时的水位一致。由图2可以看出：1985—2022年期间，晏家滩-东垣左岸边滩向下游方向不断淤长；许坊-蔡家右岸边滩面积略有增加，主河槽宽度缩窄、整体向右岸移动；蔡家-汤家河段局部区域也有淤积，主河槽位置在东垣处由右岸向左岸偏移。整体来看，抚河故道呈现洲滩持续发育、主槽不断萎缩的演变趋势。

图1研究区域及抚河故道概况

Fig.1The study area and the overview of the old course of Fuhe River

图2抚河故道历史遥感影像（1985—2022年）

Fig.2Historical remote sensing images of the old course of Fuhe River (1985-2022)

2.2 植被的促淤作用

抚河故道上游滩地植被类型丰富，菰、空心莲子草等植被混合生长（图3）。野外调查期间，在晏家滩-东垣河段设置两个试验区，用于分析洲滩植被作用下悬移质浓度和粒径的沿程变化规律。其中，试验区1内植被类型为空心莲子草，茎密度为64根/m²，茎秆直径为0.4 cm，植株平均高度约0.4 m；试验区2内植被类型为菰，茎密度为71 根/m²，茎秆直径约1.7 cm，植株平均高度约1.3 m。经过分析，试验区1、2进出口泥沙浓度变化分别为0.202 和1.186 g/L；可以看出，植被密度越大，泥沙浓度沿程衰减程度越大，两个试验区进口悬沙中值粒径分别为42.54和45.47 μm，出口悬沙中值粒径分别为27.33和28.17 μm，试验区1、2悬沙粒径沿程减小，粒径较大的泥沙优先沉积。

图3滩地植被覆盖区的泥沙沉积

Fig.3Sediment deposition in vegetated floodplain

2.3 来水来沙特性

在箭江分洪闸不启用时，抚河故道引水量主要受焦石引水闸调控，引水规程主要兼顾下游南昌市城区排涝、生态补给和灌溉用水需求来确定。汛期运行要求，抚河水位超过警戒水位32.0 m时，关闭进水闸防洪；非汛期运行要求保持抚河景观水位，引水闸保持正常调度状态。1979—2022年抚河故道年引水量变化过程如图4a所示，年均水量约18.72亿立方米，1979年后抚河故道引水量呈减小趋势。1979—2022年的月均流量年内变化过程如图4b所示。抚河故道来流量集中分布于4—10月，最大流量可达125 m³/s（2022年7月18日）；1—3月、11—12月为枯水期，平均流量约为25 m³/s。由2022年6月-2023年5月抚河故道各监测断面含沙量资料（图5a）可知，抚河故道全年含沙量变化范围为0.008~0.046 kg/m³，丰水期平均含沙量为0.020 kg/m³，枯水期平均含沙量为0.010 kg/m³。

图4抚河故道引水量年际及年内变化特点

Fig.4Characteristics of inter-and intra-annual variations in flow conditions at the old course of Fuhe River

2022年6月1日-2022年8月20日期间，抚河故道上游流量逐渐增大，而抚河故道各站点含沙量上升时刻却滞后于流量上升时刻，更为重要的是当上游流量开始转为下降时，含沙量仍然在持续上升，这种引水引沙方式对于河道泥沙输移较为不利，增加了河道泥沙淤积的可能性；其余时段内，流量与含沙量的变化趋势基本一致，抚河故道来沙系数大致接近，如图5a所示。使用沙量平衡法分析抚河故道各监测断面之间河段的平均输沙率变化，结果如图5b所示。抚河故道段（晏家滩-岗前）断面平均输沙率沿程降低，在2022年6月-2023年5月期间，抚河故道沿程发生淤积。结合抚河故道河势特征进行分析，抚河故道上游（晏家滩-东垣河段）河道宽度在50~150 m范围内，洲滩发育且植被生长旺盛，当上游流量增大、滩地过水时，滩地区域水流流速因受到植被阻力作用而减缓，滩地水体泥沙在此淤积，此外，主槽和滩地植被区流速的差异会增强滩槽水体中物质的横向交换，导致水体泥沙在滩地淤积；抚河故道中游（东垣-三江河段）河道宽度在150~300 m范围内，滩地减少，水面宽度较晏家滩-东垣河段增加，水流流速下降，导致水流挟沙能力降低，水深条件与来水来沙条件的不适应导致该河段随后发生淤积；抚河故道下游（三江-岗前河段）河道断面宽度扩大至300~430 m范围内，该河段水流流速进一步减缓，导致泥沙淤积。

图5抚河故道2022年6月-2023年5月流量、含沙量和断面输沙率变化

Fig.5Changes in flow rate, sediment concentration, and cross-section sediment transport rate from June2022 to May 2023 in the old course of Fuhe River

3 数学模型参数选取及验证

针对抚河故道的地形与河势，选取晏家滩-岗前长约20 km的河段作为数学模型计算河段，建立了平面二维水沙模型。模型包括水流连续性方程、动量方程、泥沙输移方程以及河床变形方程等^[24]。

3.1 等效曼宁系数

抚河故道滩地生长有不同类型的植被，且植被密度较大（图3）。模型中采用等效曼宁阻力系数来表征植被与河床对水流的综合阻力作用，其被应用于水深平均模型并与实验数据有较好的拟合效果。考虑植被区二次流所引起的等效附加阻力影响，槐文信等^[25]引入二次流附加阻力影响系数k，提出了等效曼宁系数计算公式：

n_{v} = (1 + k) \sqrt{(1 - c) n^{2} + \frac{2 C_{D} α_{v} c m i n (h_{v}, h) h^{1 / 3}}{g π d}}

(1)

式中， c为植被密度; n为等效曼宁系数; C_D为拖曳力系数; α_v为形状修正系数，当植株为圆柱体时，通常取1.0; h_v为植被高度; h为水深; d为植株直径。二次流附加阻力系数k的取值与断面形状尺寸、河段滩槽的糙率等因素相关，在部分植被覆盖的矩形河道中，k的取值范围为0~0.3，对部分植被覆盖的复式断面渠道，k的取值范围为-0.4~0，在实际应用中可以参照此经验取值。

3.2 紊动扩散系数

为了准确反映河道内植被对悬浮泥沙输移的影响，数学模型中引入了修正的紊动扩散系数。根据Xu 和Nepf的研究^[26]，挺水植被根茎间的紊动扩散系数 ν_t主要受植被密度和植株茎秆直径的影响。具体来说，紊动扩散系数可以通过湍流动能 k_t和湍流长度尺度l近似计算，公式为：

ν_{t} = l \sqrt{k_{t}}

(2)

在滩地植被区域内，湍流长度尺度l取值为植株茎秆直径d和茎秆间距Δs的较小值，即min（d，Δs）；滩地植被区内紊动的产生速率P_w等于从平均流动中提取速率，即水流克服植被阻力做功的速率^[27]：

P_{w} = \frac{1}{2} C_{D} a {\bar{U}}^{3}

(3)

考虑到紊动的耗散ε与紊动能k_t和紊动特征尺度l有如下关系：

ε \sim k_{t}^{1.5} / l

(4)

可以得到挺水植被作用下的紊动扩散系数计算公式：

ν_{t} = α \sqrt[3]{C_{D} a} m i n (d, Δ s)^{\frac{4}{3}} \bar{U}

(5)

式中，α为比例系数，a为植被密度，

\bar{U}

为水深平均流速。

3.3 数学模型验证

为了验证抚河故道二维水动力模型的准确性，布设了3个流速测量断面（DM1~DM3）以及10个水位监测点，具体位置见图1b。

在模型验证过程中，实测流量断面位于水流过程的进口处（晏家滩），采用走航式ADCP进行流量测验。经测定，入流边界的实测流量为65 m³/s。该流量下水流同时存在于主槽和滩地，这使得该条件适用于验证河道主槽和滩地的糙率分布。下游水位测验断面位于水流过程的出口处（岗前），经测定，实测水位为24.54 m。经过验证，抚河故道滩地植被区糙率值在0.1~0.15之间，主槽糙率值在0.02~0.04之间，计算得到的P1~P10水位变化范围为24.55~24.72 m（图6），纳什效率系数（NSE）达到0.95，均方根误差（RMSE）为0.015 m，表明模型具有较高的预测精度。图7列出了计算河段内DM1~DM3断面垂线平均流速分布验证结果，可以看出，计算断面流速分布与实测情况基本一致。

图6P1~P10监测点水位实测值与计算值对比

Fig.6Comparison of measured and calculated water levels at measuring points P1-P10

为了验证含沙量分布，选取了抚河故道2022年6月-2023年5月作为验证时段。在此期间，对于流量变化较小的时段，取其平均流量值，持续天数则为该时段内的总天数。整个时段的流量可概化为65个流量序列。对于含沙量和进出口水位数据，也采用相同的处理方法。

图7DM1、DM2和DM3计算与实测流速分布对比

Fig.7Comparison of calculated and measured velocity distribution of DM1， DM2 and DM3 sections

图8展示了DM1~DM3 3个监测断面的平均含沙量计算值与实测值的对比结果。从图中可以看出，含沙量过程的模拟较为准确，部分时刻计算值与实测值误差较大，尤其在中下游河段（DM2~DM3断面）。这主要是因为抚河故道河段中下游三江-岗前河段村镇分布密集（DM2与DM3断面之间），两岸存在农业面源污染以及城镇和村庄生活污水排放口。两岸污水的排放会在一定程度上增大水体浑浊度，这导致部分时刻DM2、DM3断面实测含沙量较模型计算值偏大。

图8DM1、DM2和DM3断面计算与实测含沙量对比

Fig.8Comparison of calculated and measured sediment concentrations in DM1, DM2 and DM3 sections

4 抚河故道减沙控淤措施研究

4.1 不同引水调度方案下的减淤效果分析

为了制定抚河故道的减沙控淤方案，基于来水来沙特点，分析不同流量和含沙量条件下的河段冲淤量，确定河道由淤积转为冲刷所需的水沙条件阈值。基于这些阈值，可以合理调整水沙序列，从而有效减少河道淤积。根据抚河故道上游水沙过程特点（图4a），设置多种水沙条件（表1），详细分析各河段在不同条件下的冲淤情况。

表1水沙条件设置

Tab.1Water and sediment scenario setting

4.1.1 临界水沙条件

表2给出了抚河故道冲淤转换临界水沙条件，图9给出了不同水沙条件下模型计算的冲淤量。当流量为30~80 m³/s、含沙量为0.01~0.03 kg/m³时，整个河道主要表现为淤积态势。当流量增加到85~125 m³/s、含沙量为0.01~0.02 kg/m³时，晏家滩-东垣河段转变为冲刷状态，冲刷量在0.49~6.35 t之间；东垣-三江河段和三江-岗前河段仍处于微弱淤积状态，三江-岗前段在相同水沙条件下也表现为微弱的淤积状态，但淤积量相对较小。总之，通过调整水沙条件，可以有效促进晏家滩-东垣段由淤积转为冲刷。

4.1.2 滩槽冲淤特征

为对比水沙条件变化对抚河故道滩槽地形冲淤的影响，图10给出了3组不同流量（85、110、125 m³/s）和两组不同含沙量（0.01和0.03 kg/m³）下的地形冲淤变化。

从冲淤分布来看，当流量从85 m³/s增加到125 m³/s时，主槽区域的冲刷程度逐渐加剧。相比之下，许坊至蔡家边滩等缓流区则表现出明显的淤积趋势，这主要是因为边滩植被对流速的减缓作用，边滩的流速相对较低，泥沙更容易沉降。在蔡家至东垣、东垣下游河道放宽段也存在不同程度的淤积现象（图10a~f）。当含沙量从0.01 kg/m³增加到0.03 kg/m³时，许坊至蔡家边滩等缓流区的淤积程度增加（图10g~i）。两侧滩地植被对泥沙的捕获和滞留以及阻水作用使得主槽区域保持较大流速，减少泥沙沉积的可能性，从而维持主槽的相对稳定。

4.2 不同滩槽构造及植被分布条件下水动力及河床冲淤变化分析

为分析不同滩槽范围和植被分布下抚河故道泥沙输移及河床冲淤变化规律，在现有洲滩布局的基础上，提出3种情景的洲滩治理和植被分布措施。情景1设置为：保持滩槽和植被现状；情景2设置为：许坊-蔡家左岸边滩外侧植被去除；情景3设置为：东垣大桥右岸滩地、许坊-蔡家段左岸切滩，地形降低2~3 m。具体位置如图11所示。

4.2.1 水动力变化分析

3 种情景下P7和P8监测点的水位变化值如图12所示。可以看出，与情景1相比，去除植被和切滩后P8和P7点水位均降低。流量为125 m³/s时，3种情景下DM1~DM2断面流速分布如图13所示。DM1~DM2断面主槽流速在0.6~0.8 m/s范围内，滩地流速在0~0.25 m/s范围内。去除植被和切滩实施后，断面最大流速降低，最大垂线平均流速所在位置发生偏移，滩地流速增加，有利于减缓滩地泥沙的淤积。

表2抚河故道冲淤转换临界水沙条件

Tab.2Critical water and sediment conditions of erosion-deposition conversion in the old course of Fuhe River

图9不同水沙条件下河段冲淤量模型计算结果

Fig.9The calculation results of the river erosion and deposition model under different water and sediment conditions

4.2.2 滩槽冲淤特征

由图13可知，流量为125 m³/s时，对于断面DM1，现状条件下断面主槽冲刷，最大冲刷深度为0.15 m，滩地淤积，最大淤积厚度为0.07 m；去除植被和切滩后，断面最大冲刷深度降低，最大淤积厚度降低；断面冲刷范围扩大，起点距100~150 m范围内滩地由淤积状态转变为冲刷状态。对于断面DM2，现状条件下断面主槽冲刷，最大冲刷深度为0.14 m，滩地淤积，最大淤积厚度为0.08 m；去除植被后，断面最大冲刷深度降低，左岸滩地最大淤积厚度降低；切滩后主槽由冲刷状态转变为冲淤平衡态，滩地呈现微弱淤积状态。

图10不同水沙条件下地形冲淤及变幅

Fig.10Topographic erosion-deposition and amplitude under different water and sediment conditions

图11切滩和去除植被位置示意图（虚线区域）

Fig.11River floodplain cutting and vegetation removal location diagram (dashed line area)

5 结论与展望

基于河道洲滩变化特征、来水来沙条件和滩地植被的促淤效应，分析得到抚河故道的淤塞成因主要包括：（1）上游河段洲滩面积持续增长、主河槽淤塞萎缩：1985—2022年抚河故道上游段洲滩面积持续增长，上游河段滩地植被生长茂盛，受滩地植被阻水影响，滩地流速降低，泥沙浓度沿程衰减，促进了上游河段泥沙淤积。（2）中下游段断面宽度扩大与流速降低：上游主河槽淤塞萎缩，来水来沙进入中、下游河段后，断面宽度扩大，水流挟沙能力降低，导致中、下游河段发生泥沙沿程淤积。（3）抚河故道引水量逐年呈减小趋势，水沙条件不合理：小流量时发生淤积，大流量时又无法冲刷小流量沉积下的泥沙，使得河道不断呈现淤积态势。

图123种情景下P8（a）和P7（b）监测点水位随流量序列的变化过程

Fig.12Change process of water level of P8 (a) and P7 (b) monitoring points with flow sequence under three scenarios

图133种情景下DM1和DM2断面流速及冲淤分布

Fig.13Sectional velocity distribution and erosion-deposition distribution of DM1 and DM2 under three scenarios

基于平面二维水沙数学模型，设计多种水沙调控情景、不同滩槽构造及植被分布等工况开展计算分析，提出以下减少抚河故道淤积的措施：（1）增加大流量过程促进上游冲刷：当抚河故道入口含沙量超过0.01 kg/m³时，增加一定历时的大流量过程，控制流量在85~125 m³/s区间内，可以有效促进上游河段由淤积转为冲刷。（2）切滩治理与植被分布调整：在中、下游河段实施切滩治理和植被分布调整，提高中、下游河段的水流挟沙能力，以减缓中、下游河段滩地泥沙的淤积态势。

综上所述，通过综合考虑水沙变化、河道形态特征以及滩地植被管理，本研究为抚河故道及其他类似中小河流提供了科学有效的减淤控淤策略，确保河流畅通与生态健康。

图1研究区域及抚河故道概况

Fig.1The study area and the overview of the old course of Fuhe River

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图2抚河故道历史遥感影像（1985—2022年）

Fig.2Historical remote sensing images of the old course of Fuhe River (1985-2022)

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图3滩地植被覆盖区的泥沙沉积

Fig.3Sediment deposition in vegetated floodplain

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图4抚河故道引水量年际及年内变化特点

Fig.4Characteristics of inter-and intra-annual variations in flow conditions at the old course of Fuhe River

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图5抚河故道2022年6月-2023年5月流量、含沙量和断面输沙率变化

Fig.5Changes in flow rate, sediment concentration, and cross-section sediment transport rate from June2022 to May 2023 in the old course of Fuhe River

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图6P1~P10监测点水位实测值与计算值对比

Fig.6Comparison of measured and calculated water levels at measuring points P1-P10

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图7DM1、DM2和DM3计算与实测流速分布对比

Fig.7Comparison of calculated and measured velocity distribution of DM1， DM2 and DM3 sections

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图8DM1、DM2和DM3断面计算与实测含沙量对比

Fig.8Comparison of calculated and measured sediment concentrations in DM1, DM2 and DM3 sections

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图9不同水沙条件下河段冲淤量模型计算结果

Fig.9The calculation results of the river erosion and deposition model under different water and sediment conditions

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图10不同水沙条件下地形冲淤及变幅

Fig.10Topographic erosion-deposition and amplitude under different water and sediment conditions

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图11切滩和去除植被位置示意图（虚线区域）

Fig.11River floodplain cutting and vegetation removal location diagram (dashed line area)

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图123种情景下P8（a）和P7（b）监测点水位随流量序列的变化过程

Fig.12Change process of water level of P8 (a) and P7 (b) monitoring points with flow sequence under three scenarios

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图133种情景下DM1和DM2断面流速及冲淤分布

Fig.13Sectional velocity distribution and erosion-deposition distribution of DM1 and DM2 under three scenarios

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表1水沙条件设置

Tab.1Water and sediment scenario setting

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表2抚河故道冲淤转换临界水沙条件

Tab.2Critical water and sediment conditions of erosion-deposition conversion in the old course of Fuhe River

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图1研究区域及抚河故道概况

Fig.1The study area and the overview of the old course of Fuhe River

图2抚河故道历史遥感影像（1985—2022年）

Fig.2Historical remote sensing images of the old course of Fuhe River (1985-2022)

图3滩地植被覆盖区的泥沙沉积

Fig.3Sediment deposition in vegetated floodplain

图4抚河故道引水量年际及年内变化特点

Fig.4Characteristics of inter-and intra-annual variations in flow conditions at the old course of Fuhe River

图5抚河故道2022年6月-2023年5月流量、含沙量和断面输沙率变化

Fig.5Changes in flow rate, sediment concentration, and cross-section sediment transport rate from June2022 to May 2023 in the old course of Fuhe River

图6P1~P10监测点水位实测值与计算值对比

Fig.6Comparison of measured and calculated water levels at measuring points P1-P10

图7DM1、DM2和DM3计算与实测流速分布对比

Fig.7Comparison of calculated and measured velocity distribution of DM1， DM2 and DM3 sections

图8DM1、DM2和DM3断面计算与实测含沙量对比

Fig.8Comparison of calculated and measured sediment concentrations in DM1, DM2 and DM3 sections

图9不同水沙条件下河段冲淤量模型计算结果

Fig.9The calculation results of the river erosion and deposition model under different water and sediment conditions

图10不同水沙条件下地形冲淤及变幅

Fig.10Topographic erosion-deposition and amplitude under different water and sediment conditions

图11切滩和去除植被位置示意图（虚线区域）

Fig.11River floodplain cutting and vegetation removal location diagram (dashed line area)

图123种情景下P8（a）和P7（b）监测点水位随流量序列的变化过程

Fig.12Change process of water level of P8 (a) and P7 (b) monitoring points with flow sequence under three scenarios

图133种情景下DM1和DM2断面流速及冲淤分布

Fig.13Sectional velocity distribution and erosion-deposition distribution of DM1 and DM2 under three scenarios

表1水沙条件设置

Tab.1Water and sediment scenario setting

表2抚河故道冲淤转换临界水沙条件

Tab.2Critical water and sediment conditions of erosion-deposition conversion in the old course of Fuhe River

图1研究区域及抚河故道概况

Fig.1The study area and the overview of the old course of Fuhe River

图2抚河故道历史遥感影像（1985—2022年）

Fig.2Historical remote sensing images of the old course of Fuhe River (1985-2022)

图3滩地植被覆盖区的泥沙沉积

Fig.3Sediment deposition in vegetated floodplain

图4抚河故道引水量年际及年内变化特点

Fig.4Characteristics of inter-and intra-annual variations in flow conditions at the old course of Fuhe River

图5抚河故道2022年6月-2023年5月流量、含沙量和断面输沙率变化

Fig.5Changes in flow rate, sediment concentration, and cross-section sediment transport rate from June2022 to May 2023 in the old course of Fuhe River

图6P1~P10监测点水位实测值与计算值对比

Fig.6Comparison of measured and calculated water levels at measuring points P1-P10

图7DM1、DM2和DM3计算与实测流速分布对比

Fig.7Comparison of calculated and measured velocity distribution of DM1， DM2 and DM3 sections

图8DM1、DM2和DM3断面计算与实测含沙量对比

Fig.8Comparison of calculated and measured sediment concentrations in DM1, DM2 and DM3 sections

图9不同水沙条件下河段冲淤量模型计算结果

Fig.9The calculation results of the river erosion and deposition model under different water and sediment conditions

图10不同水沙条件下地形冲淤及变幅

Fig.10Topographic erosion-deposition and amplitude under different water and sediment conditions

图11切滩和去除植被位置示意图（虚线区域）

Fig.11River floodplain cutting and vegetation removal location diagram (dashed line area)

图123种情景下P8（a）和P7（b）监测点水位随流量序列的变化过程

Fig.12Change process of water level of P8 (a) and P7 (b) monitoring points with flow sequence under three scenarios

图133种情景下DM1和DM2断面流速及冲淤分布

Fig.13Sectional velocity distribution and erosion-deposition distribution of DM1 and DM2 under three scenarios

表1水沙条件设置

Tab.1Water and sediment scenario setting

表2抚河故道冲淤转换临界水沙条件

Tab.2Critical water and sediment conditions of erosion-deposition conversion in the old course of Fuhe River

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