(长江科学院 水利部江湖治理与防洪重点实验室，武汉 430010)

水利枢纽尤其是水库在发挥防洪兴利等综合效益的同时，也改变着下游河道的来水来沙条件。由于水库的拦蓄与调节作用，进入水库的泥沙大量淤积于库内，下泄水流含沙量明显减小，水流挟沙能力处于严重次饱和状态，沿程的泥沙交换、补充和含沙量恢复，将导致不平衡输沙与河床再造，对坝下游河道的防洪、航运、生态与环境、岸线保护与利用等均会产生影响。水利枢纽下游河道的河床冲刷与再造过程，从微观的水沙运动而言，具有床沙冲刷—粗化—交换—悬移质恢复等多过程耦合的特性；从宏观的形态变化而言，则表现出泥沙冲淤—床面形态变化—纵比降改变—河型河势调整等多尺度复杂响应的特点。国内外相关研究主要通过实测资料分析、理论研究、实体模型试验和数值模拟等手段，从微观机理和宏观规律2个主要方面开展。本文对国内外水利枢纽下游河床冲刷与再造过程研究进行了归纳和总结。

1 枢纽下游河道不平衡输沙特性研究

天然河流上游修建水库后，“清水”下泄，下游河道水流挟沙不饱和，出现不平衡输沙过程，河床将发生冲刷。冲刷过程中床沙组成不均匀，细颗粒先被冲走，粗颗粒遗留下来，河床发生粗化，同时伴随河床比降调整、水位降落与河势调整等。关于水库下游不平衡输沙特性，国内外主要从含沙量恢复、泥沙输移及床沙冲刷粗化等方面开展相关研究。

1.1 含沙量恢复

水库修建后，坝下游河道会发生长时间和长距离冲刷，水体悬移质含沙量将沿程恢复。钱宁等[1]、谢鉴衡[2]认为水库下游长距离冲刷是由于水流挟沙力沿程增加，水流挟沙力沿程增加的根本原因是床沙粒径沿程变细。尤联元和金德生[3]指出水库下游河道纵向冲刷不断下移的一个重要原因是沿程悬沙和床沙间的不断交换，冲刷距离的长短与床沙组成的沿程变化以及流量的大小等因素有关。Li和Chen[4]根据实测资料分析指出，床沙补给不足是导致细颗粒泥沙发生长距离恢复的根本原因。韩其为[5]从含沙量与挟沙力的关系出发，认为含沙量向挟沙力靠拢的过程为含沙量的恢复过程，并认为此过程中含沙量与挟沙力始终存在一定的距离，因此这种情况与挟沙力沿程不变条件下的恢复饱和是不一样的。陈建国等[6]分析黄河三门峡水库下游实测资料得到，水库下游含沙量恢复的距离随水库下泄流量的增加而增加。沈磊等[7]利用实测资料分析认为，水库下游低水流量级与高水流量级含沙量恢复速度较快，而中水流量级含沙量恢复速度较慢。近期郭小虎等[8]通过水槽试验研究认为，随着冲刷距离发展，近底处含沙量与垂线平均含沙量比值α1递减，而近底处挟沙能力与垂线平均挟沙能力比值α2略有增加，且在冲刷发展过程中α1逐渐向α2靠拢。

综上可见，已有研究大多围绕含沙量恢复的原因、过程与现象等开展，并取得了一定的进展，但在含沙量恢复过程中泥沙浓度与流速、床沙等之间的定量关系等方面的研究仍需进一步加强。

1.2 悬移质泥沙输移特性

目前对水库下游悬移质输移特性的认识多源于已建水库下游冲刷发展的现象及规律分析。韩其为[5]通过对汉江丹江口水库下游资料分析认为水库下游存在“淤粗悬细”的现象，且不只在河段处于冲刷状态时存在，在平衡条件甚至微冲微淤条件下也同样存在。谢鉴衡[2]在丹江口水库下游冲刷研究中，发现汉江襄阳以下河段存在细颗粒冲刷同时粗颗粒淤积的粗细交换现象，并指出形成水库下游长距离冲刷的最根本原因是床沙级配沿程变细以及冲刷过程中上段输送的悬移质中的粗颗粒与床沙中的细颗粒发生交换。

李义天等[9]指出丹江口建库后下游特定河段存在分界粒径，且不同河段分界粒径不同，表明粗沙的淤积在一定河道边界条件下才会发生。郭小虎等[10]根据实测资料分析认为，三峡水库下游粗颗粒泥沙恢复达到饱和主要集中在荆江河段，而细沙恢复远远没有达到饱和，其主要原因是荆江河段河床中存在大量的粗颗粒泥沙，而细颗粒床沙补给严重不足。

在水库下游“清水”冲刷计算过程中，Mei[11]、张启舜[12]均对水流泥沙扩散方程进行过研究，且均假定泥沙在垂线上的交换系数εy可以取其垂线平均值而不考虑在不同高程上的变化。Hjelmfelt和Lenau[13]进一步考虑泥沙交换系数εy不是一个常数，而是水深的函数，并对比其与Mei[11]的研究结果，发现εy随水深的变化考虑与否，总的来说结果差别不大。Zhong等[14]将分子动力学理论与统计物理学引入水库下游泥沙运动中，既能反映颗粒运动的个性，又能体现颗粒运动的统计特征。

综上所述，通过分析淤粗悬细、分界粒径、细沙补给等，水库下游悬移质泥沙输移特性研究取得较多认识，但目前关于水库下游不同粒径组泥沙输移量与恢复距离的模拟预测结果与实际情况仍存在一定差距。

1.3 床沙冲刷粗化

床沙冲刷粗化是水库下游河床冲刷、阻力变化研究的关键问题。河床冲刷一方面使水深加大，流速减小，另一方面当床沙不能充分补给时，床沙不断变粗，当这2个条件相平衡时抗冲粗化层便形成。不少学者认为，沙质型河床极限冲刷终止于输沙率为0的平衡比降，即河床经过较长时期的清水冲刷后，河床上的泥沙基本静止，处于起动平衡状态；另一种观点认为终止于相对稳定的沙波运动状态，即沙质河床冲刷粗化后，床面不能形成稳定不动的抗冲粗化保护层，仍然可动输沙，最终形成稳定的沙波运动[15]。

雷明慧等[16]通过概化的粗化层结构模型，将粗化保护层厚度与床面可动层厚度建立关系，提出了一个清水冲刷粗化层极限冲深计算方法。陆永军和张华庆[17]选用煤屑及天然沙在变坡水槽内进行清水冲刷河床粗化试验，将床面粗化分为普遍冲刷阶段、沙波发展及衰减阶段和粗化层阶段。

20世纪50年代谢鉴衡[18]曾经指出，沙波是沙质型河床的稳定形态，提出沙质河床粗化层厚度应取等于小型沙波高度。

美国科罗拉多河由马水文站在上游枢纽修建前后的实测资料表明：床沙中值粒径D50由0.15 mm增至0.30 mm左右，流量同为565 m3/s时的曼宁糙率n由0.013增至0.036[19]。在三门峡水库清水下泄期间(1960—1964年)，黄河花园口河段床沙D50由0.1 mm(1960年)增至0.24 mm(1964年)，流量为1 500 m3/s时的曼宁糙率n由0.01增至0.016，床沙质输沙率减小65%。乐培九等[20]根据水槽试验研究发现：沙质河床在遭受清水冲刷下，上游河段出现比降调平、床沙粗化、沙波发育、河床阻力增大、水深增大、流速减小的现象，导致河床供沙能力削弱，输沙能力降低，冲刷向不冲刷转化。

2 枢纽下游河道演变规律研究

水库修建后将极大地改变其下游河段的水沙条件。由于河流的形成及发展条件各异，水库下游河道的演变特点各不相同。有关学者通过理论阐释、实测资料分析、水槽试验及数值模拟等手段开展了大量关于河道演变规律方面的研究，且主要集中在水库下游河道的纵向冲刷发展规律、横断面形态调整以及河型转换等方面。

2.1 河道形态调整

2.1.1 纵断面形态调整

水库下游河床纵断面调整主要表现为河床自上而下普遍冲刷、纵比降调整等方面。根据Williams和Wolman[21]对美国河流的统计，水库下游河床与水沙条件之间的不适应性在建库初期最大，之后随着河床粗化和比降调平，冲刷幅度逐渐减缓。水库下游河道调整在趋向平衡的过程中，还会因为水文条件的变化出现间歇性的变缓和加速现象，完全达到平衡状态甚至可能需要上百年时间[22]。

(1)比降变化。水库蓄水后下游河道调整的总方向是要降低河道的挟沙能力，使其与上游来沙量大幅减少的情况相适应。根据Mackin[23]“平衡河流”的概念，调整挟沙能力的最有效途径是调平比降。资料显示，建库初期以近坝段河床迅速调平为特征，之后逐渐向下游缓慢发展[24]。但从国内外已建水库下游的实际情况来看也有例外，如丹江口水库下游黄家港—老河口段[25]、官厅水库下游的局部河段[26]以及美国胡佛坝下游近坝河段[27]均呈现坡降逐渐变陡或先降缓再变陡的变化。冲刷过程中比降能否调平与原始河床物质组成、粗化过程、冲淤变化速率以及冲淤形式等有关。

(2)纵向冲刷发展特点。水库下游河道再造床过程具有典型的时空演替特点[28]。随着时间的推移，河道冲刷具有明显的阶段性。冲刷自上而下逐渐发展，距坝越近，冲刷越大；距坝越远，冲刷越小。当上游段剧烈冲刷时，下游段可能不冲甚至淤积，各段达到最大冲刷量的时间依次从上游向下游推迟[29-30]。卵石夹沙组成的河床，其冲刷发展十分迅速；细沙组成的河床，其开始阶段的冲刷也十分迅速，以后逐渐减缓，直至达到相对平衡为止。水槽试验及实测资料结果均表明冲刷率与冲刷历时之间呈指数关系衰减[21, 31]。总体来看，河道纵断面形态调整基本遵循“先上后下、先快后慢”的规律，但由于涉及因素众多，也不乏例外情况。

2.1.2 横断面形态调整

水库下游河道的横断面形态调整涉及主流摆动、河势变化、河道宽度和曲率变化等。这些调整变化除取决于来水来沙之外，与原有的河型、河床形态等环境条件也存在关系[32]。断面形态的变化则由河床纵向冲刷和横向冲刷共同决定。在国内外已建水库下游，横断面调整既有单向性的窄深化或者宽浅化发展[33]，也有非单向性的复杂变化[34]。即由于河床、河岸相对抗冲性的不同，断面可能以下切河床为主，也可能以侧向侵蚀滩岸为主[35]，即宽深比可能增大也可能减小。如小浪底水库运用初期，下游受整治工程控制较好的河段横断面以下切为主，反之则伴随着滩地塌失，河宽增加，横断面形态散乱[36]。Huang和Chang[37]研究发现输沙参数是影响河道平衡形态的主要因素，对较大河流的影响尤为显著。吴保生[38]建立了滞后响应模型用于描述冲积河流由非平衡态向平衡态的调整过程。李凌云[39]将该滞后响应模型应用到黄河流域主要冲积河段，取得了较好的效果。章运超等[40]将该滞后响应模型应用于长江中游，较好模拟了水沙条件变化后主要水文断面形态的调整过程。李文文等[41]利用实测资料，采用人工神经网络方法分析了黄河下游河道断面形态的调整规律。

针对水库下游河道横断面的调整，不同学者基于实测资料结合一定的理论分析，建立了描述横断面调整过程的相关函数，但总体来看，目前尚未取得较统一的认识，且各函数关系的适用范围存在一定局限性。

2.2 不同河型转化规律

冲积河流的河型是水流与河床泥沙相互作用的结果，取决于水流强度及河床周界的综合稳定程度[42]。早期不少学者根据天然河流及水槽试验提出多种河型判别指标及转换模式[43-44]，但这些理论及指标运用于水库下游河型转换的有效性还需进一步检验。水利枢纽修建后，河道通常是向降低水流能量、减弱输沙强度的方向发展。一定的河流平面形态对应着一定的能量状态，因此水库修建后，不同平面形态河流的变化趋势可能不同。模型试验及理论分析表明，流量不变而增加比降，或者比降不变而增加流量，即水流能量的增加均将导致河型趋于分汊游荡[45]。因此，从建库后水流能量变化的角度看，弯曲河道难以向分汊游荡发展，但水库下游河道曲折率增加的现象时有发生[46-47]，同时也存在撇弯切滩的现象[48]。

对于游荡型河道来说，水库的滞洪沉沙作用使下泄水流含沙量减小、泥沙粒径变细、洪峰调平，使下游游荡河型有向弯曲型转化的趋势，主河槽弯曲系数增大[49]。总体而言，目前关于水库下游河型转化的研究主要是对已发生现象的分析总结，对于引起河型转化的深层机制尚有待进一步研究。

3 枢纽下游河床再造模拟技术

3.1 实体模型模拟技术

水利枢纽运用后下游河道一般要经历长时间、大范围的河床再造过程，因此运用实体模型研究下游河道演变规律和趋势时，往往涉及到河床滩槽地形剧烈变化(包括横向变形)模拟、超长实体模型应用等关键问题，需重点解决模型沙选择、超长实体模型时间变态影响处理与河道动岸模拟等技术难题。

3.1.1 模型沙选择

保证实体模型和原型泥沙运动及河床变形相似的关键之一是选择合适的模型沙。目前，已开发的模型沙有10余种，主要包括：煤粉、粉煤灰、电木粉、木屑、酸性白土粉、核桃壳粉、滑石粉、拟焦沙、塑料沙、亲水性树脂基复合模型沙、朱粉、阳离子树脂等。对模型沙特性的研究主要包括：①物理特性如颗粒几何形态、密度及干密度、流变特性、水下休止角等；②力学特性如抗压抗剪特性、固结特性等；③运动特性如沉降特性、起动流速、阻力特性等。此外，细颗粒模型沙表面的物理化学特性也常为人们所关注[50-51]。

对于以研究河床冲淤问题为主的实体模型，决定模型沙选择的一个首要条件是起动流速相似[52]。王延贵和王兆印[53]通过试验得到散粒模型沙的起动流速可以用沙莫夫公式描述，并得出常用模型沙各起动阶段的沙莫夫系数。唐立模等[54]对一种复合塑料模型沙的运动特性进行了试验研究，并通过调整相关系数，运用沙莫夫公式较好地表述模型沙个别起动和少量起动的情况。

长江科学院[55]根据三峡水库下游河床冲淤模拟需求，在对国内外6种常用模型沙分析比较的基础上，研制一种新型亲水性树脂基复合模型沙，详细研究了其密度、休止角、起动、沉降等物理力学特性和阻力特性，并进行了大量应用实践。枢纽下游河道常以冲刷为主，河床滩槽变化幅度较大，试验中如模型沙休止角过大沙波易起伏明显，对河道地形的精确模拟有较大影响；休止角偏小则难以反映河床内滩槽的高程大幅变化，目前该问题仍然是模型沙选择的难点。

3.1.2 超长实体模型时间变态影响处理技术

为满足泥沙沉降和起动相似，实体模型试验一般采用轻质模型沙。轻质模型沙引起的河床冲淤时间比尺与水流运动时间比尺不一致，使得模型水流运动过程发生扭曲、河道槽蓄及泥沙传播发生偏离，从而导致模型河床冲淤变形不相似，且实体模型越长，该影响越明显，因此，时间变态率是否满足试验成果精度要求、偏离程度以及如何改善，是实体模型试验必须解决的关键技术难题之一。

王兆印和黄金池[56]对推移质泥沙模型时间变态问题进行了试验研究，结果表明落水时输沙率的偏大比涨水时输沙率的偏小要显著得多。陈稚聪和安毓琪[57]对悬移质泥沙模型的时间变态问题进行了试验研究，认为影响模型水流挟沙力并使其产生误差的主要因素有轻质沙、河道槽蓄量、流量概化过程线台阶历时等。吕秀贞和戴清[58]采用数学模型计算分析了不同时间变态率对模型沿程水位、流速、挟沙力、泥沙浓度、冲淤累计误差等影响程度。虞邦义等[59]认为模型出口流量、水位、流速变化过程相似性随时间变率增大而减小，并指出水力因子偏离的实质是模型内外边界条件的时间变化率加快，而模型的槽蓄和对洪水过程的变化率的响应滞后，使非恒定流运动方程中各项量值发生了变化。渠庚等[60]和李发政等[61]结合长江防洪模型试验研究了长河段实体模型时间变态对水流运动和河床冲淤变形的影响，探讨了时间变态影响改进措施，提出了超长实体模型时间变态影响处理技术。实体模型的时间变态影响，是试验中引入轻质模型沙造成的，只能采取一定措施减小而无法消除，因此模型设计时，在满足试验目的和要求的基础上尽量选取密度较大的模型沙，结合相关实体模型时间变态影响处理技术开展试验研究。

3.1.3 河道动岸模拟技术

上游水库运用后，下游河道局部岸滩将发生不同程度的冲刷崩退，河道横向变化较大。由于一般平原河道宽度远大于水深，多数实体模型为几何变态模型，这导致模型中河岸坡比远较原型大，部分试验中模型岸坡角度可能接近甚至大于一般的模型沙休止角，引起模型岸坡在试验之初过早坍塌，影响后续模型模拟精度。因此，为准确模拟河岸横向变形过程，需在河道崩岸过程和机理研究基础上，进一步开展实体模型动岸模拟技术研究。

余文畴[62]、卢金友等[63]、岳红艳等[64]、张幸农等[65]对不同结构崩岸成因、机理进行了研究。Osman和Thorne[66]、夏军强等[67]提出了岸坡崩塌物理模式及数值模拟方法。在动岸模拟技术方面，姚仕明等[68]研制了一种河工模型试验的动岸模拟材料，由特殊固沙胶粘剂与模型沙按照一定比例混合，在动床模型中采用分层制模的方式，即上层采用考虑固化胶接的新材料、下层依据相似理论选择合适的模型沙，达到了较好地模拟河工模型动岸变形的目的，但也存在材料成本较大和制作工艺较为复杂等问题。

总体而言，目前河道动岸模拟技术研究多以数值模拟为主，实体模型中的动岸模拟技术尚未成熟，后续有必要在降低材料成本、简化制作工艺和材料可重复利用等方面继续深入研究。

3.2 数值模拟技术

近年来，河流数值模拟技术迅猛发展，在枢纽下游河床再造研究中已得到广泛应用[69]。但河床再造过程十分复杂，模拟效果受众多因素影响，提升数值模拟精度，涉及到恢复饱和系数取值、混合层厚度取值、非均匀沙分组挟沙力等关键技术问题。

3.2.1 泥沙恢复饱和系数

泥沙恢复饱和系数反映悬移质不平衡输沙时，含沙量向饱和含沙量即挟沙能力调整的速度，在泥沙数学模型中对沿程含沙量变化及河道冲淤量的计算有重要影响。泥沙恢复饱和系数的确定是非平衡输沙计算中的焦点问题，其代表性成果分为以下几类[70]：

第1类是在建立一维非平衡输沙方程时，通过引入方程边界条件时产生的，如窦国仁[71]在相关研究中将泥沙恢复饱和系数作为泥沙的沉降概率引入，其值<1。 张红武等[72]通过引入泥沙非饱和系数和附加系数的概念，给出了平衡含沙量(相对于恢复饱和系数)的理论计算公式。

第2类是在求解立面二维泥沙扩散方程时导出的。如张启舜[12]推导了恢复饱和系数的表达式，根据其表达式计算的值恒>1。周建军和林秉南[73]考虑了流速分布的影响，将恢复饱和系数沿断面进行横向积分以降低其数值。韩其为[74]在进行求解时，假定不平衡输沙和平衡输沙的河底含沙量梯度相同，积分二维扩散方程得出的恢复饱和系数也>1。

第3类是根据泥沙运动统计理论建立不平衡输沙的边界条件方程，进而得出恢复饱和系数的理论表达式[75]。韩其为和陈绪坚[70]通过引进底部恢复饱和系数，进一步推导了非均匀沙平均恢复饱和系数的理论计算式，并计算了黄河下游的恢复饱和系数值。

此外，部分学者根据经验或实测资料对恢复饱和系数进行了反算。韦直林等[76]认为恢复饱和系数反映了各种复杂因素对河床变形速率及悬移质超(或次)饱和含沙量恢复速率的影响，给出了恢复饱和系数的经验关系式。刘金梅等[77]基于所建立的不平衡输沙立面二维数学模型，计算了不同情况含沙量扩散恢复过程。葛华等[78]根据三峡水库蓄水后荆江河段的实测水沙资料对非均匀沙恢复饱和系数进行了反推，认为其数量级可达10-3～10-1。

总体而言，由于不同河流的水沙条件千差万别，无法完全满足各种假定条件，因此泥沙输运过程也无法用各简化条件下得到的参数准确表达。目前针对恢复饱和系数的理论认识尚未完全达成共识，各家得出的恢复饱和系数值差别较大[79]。

3.2.2 混合层厚度

混合层厚度与泥沙数学模型中河床冲淤调整的速率密切相关，影响着计算结果的可靠性和准确性。目前，混合层厚度的确定主要有2类方法，一类根据经验取值，另一类基于一定理论推导求得。

经验确定法主要是参考实际计算过程的冲刷厚度来取值。钱宁[80]在黄河下游的河床粗化研究中认为，河床的可动层厚度约为2.3～3.5 m。韩其为[81]认为，河床活动层的厚度应比实际冲刷厚度多1 m。

理论推导大多根据床面表层泥沙运动情况和河床形态来计算混合层厚度，常见的如沙波运动、粗化保护层等概化方法。Karim等[82]从沙坡运动角度阐明了床面混合层的物理过程，在泥沙数学模型中引入了混合层概念模式，并建议混合层厚度取波高的一半。王士强[83]认为计算时段内的床沙活动交换层厚度大体应为此时段内沙波高度变幅，当计算时段超过沙波运动周期以后，取混合层厚度等于沙波高度。赵连军等[84]将混合层分为直接交换层和床沙调整层2部分，其中直接交换层的厚度仍与计算时段内的冲刷厚度有关。葛华[85]考虑时间步长在混合层厚度确定过程中的影响，推导出基于沙波运动的混合层厚度计算方法。

Broah等[86]认为混合层下边界以下的泥沙不受水流扰动的影响，从形成保护层的角度出发间接得出混合层的厚度。李义天和胡海明[87]在给定床沙组成和水力条件下，分析了不同输沙条件及冲刷时间或冲刷厚度条件下混合活动层下界面的确定问题。韦直林等[76]把河床淤积物概化为表、中、底3层，表层为泥沙的交换层，中间层为过渡层，底层为泥沙冲刷极限层。吴卫民等[88]建立了描述冲淤过程中床沙组成变化的一般数学方程式，并提出了采用非耦合解求解混合层组成方程式的有效数值方法。

3.2.3 非均匀沙分组挟沙力

对非均匀沙分组挟沙力的研究已有较多成果，大致可归为以下几类[89]。

(1)直接分组计算法。该方法依据非均匀沙的运动规律，直接计算不同粒径组泥沙的输沙能力，以Einstein床沙质函数[90]、Laursen公式[91]和Toffaleti公式[92]为典型代表。该方法物理概念比较清晰，但由于对关键问题的研究尚不充分，计算精度较差。

(2)剪切力修正法。该方法通过引入剪切力修正系数，将适用于均匀沙的输沙能力公式延伸到非均匀沙的分组输沙能力计算中。 剪切力修正系数通常与相对粒径、床沙级配等泥沙参数及水流参数有关[93-95]，常用于推移质分组输沙能力计算中。

(3)床沙分组法。即分组输沙能力由可能挟沙力与相应粒径组泥沙在河床上所占百分比确定。因其概念简单，在一定条件下计算精度尚可，因此在泥沙数学模型中得到了广泛的应用，如HEC-6模型[96]和BRI-STRAS模型[97]等。该方法的不足在于未考虑非均匀沙中不同粒径组泥沙之间的相互影响，计算结果对粒径分组数目也较敏感。

(4)输沙能力级配法。该方法利用输沙能力级配函数将总床沙质输沙能力分配到各粒径组，进而得到分组挟沙力。较多学者围绕输沙能力级配函数开展了研究，窦国仁等[98]在忽略水流条件以及床沙的不均匀性影响的前提下，根据来沙级配建立了适用于悬移质泥沙的输沙能力级配的计算公式。Karim和Kennedy[99]基于实测悬移质泥沙级配资料建立了输沙能力级配与相对粒径及水深的函数关系。李义天[100]通过分析水流条件和床沙组成对挟沙力的影响，根据统计理论建立了平衡条件下适用于悬沙床沙质的输沙能力级配函数。韦直林等[76]充分考虑悬沙级配、床沙级配及水流要素等的综合影响来确定挟沙力级配。此外，杨国录[101]、余明辉等[102]、刘兴年和曹叔尤[103]给出了各自输沙能力级配的表达式。总体来说，该方法一方面将分组输沙能力的误差控制在一定范围内，另一方面消除了由于分组数目不同及直接计算分组输沙能力时给总输沙能力带来的误差。但上游来沙对各粒径组输沙能力或输沙能力级配的影响尚不清楚，输沙能力级配的表达式及机理也还有待进一步研究[89]。

4 结 语

水利枢纽下游河道来水来沙条件的显著变化引起河床冲刷与再造，主要涉及微观的水沙运动和宏观的河道演变两方面，而实体模型试验和数值模拟计算作为枢纽下游河床冲刷与再造研究中2种重要的模拟手段，其模拟的关键技术是实现较高模拟精度和获得可靠模拟结果的重要保障。以往已开展了大量研究工作，取得了丰富的成果和进步，但由于枢纽下游河床冲刷与再造问题的复杂性，在已有研究进展和成果基础上仍有很大探索空间，需进一步加强研究的重点和亟待解决的技术难题主要包括：

(1)加强原型观测资料的跟踪分析研究。利用丰富的、不断积累的河道地形和水沙实测资料，从原型尺度，分析揭示枢纽下游不平衡输沙特性和河道演变规律。

(2)深化枢纽下游不平衡输沙机理研究。利用不断发展的实验量测与控制技术持续改进和完善精细化实验，结合理论分析，从微观机理和机制阐释的角度对不平衡输沙问题开展进一步研究，逐步完善不平衡输沙理论。

(3)不断改进和完善实体模型试验与数值模拟技术。特别是河床边界动岸模拟技术、不饱和水沙数值模拟技术等，从模拟方法的角度不断提升模拟水平，提高河床冲刷与再造过程模拟预测精度。

(4)加强枢纽下游河道演变和平衡状态研究。上游建库后，下游河道的冲淤演变特别是达到平衡后的状态事关防洪、供水和生态安全，应从宏观规律角度进一步加强枢纽下游河道演变,特别是其平衡状态研究。