马子普，张宝森，邓 宇，李春江

（1.黄河水利委员会 黄河水利科学研究院，河南 郑州 450003；2.水利部堤防安全与病害防治工程技术研究中心，河南 郑州 450003；3.中国水利水电科学研究院 泥沙研究所，北京 100048；4.大连理工大学 海岸和近海工程国家重点实验室，辽宁 大连 116024）

1 研究背景

高纬度地区河流在冬季常形成冰盖或冰塞，冰盖或冰塞的出现显著改变了水流的水力条件、热力条件及几何边界条件［1-2］，过水断面湿周和阻力明显增加，断面平均流速大幅减小［3］，产生了明显异于明渠流的特有泥沙输移现象［4］。冰盖流条件下，泥沙浓度及输移强度与明渠流相比很小［5-6］。

泥沙输移强度小，并不意味着泥沙颗粒在冰盖流条件下很难。以2014年冰期黄河头道拐断面套绘图（图1）为例［7］，该断面在1月4日至2月28日之间，发生强烈的冲淤变化。1月4日深泓点在540 m附近高程约983.68 m，1月19日深泓点则到了460 m 附近高程降低到982.44 m，1月22日则到了440 m附近高程降低到982.1 m，而560 m附近则大幅淤高2 m左右，1月28日深泓点仍在440 m附近，但高程继续降低到了981.65 m。该情形说明即使冰盖存在，但只要水动力较强，泥沙颗粒也可以起动，引起床面发生冲刷。

图1 头道拐水文断面2014年冰期不同时段河床断面套汇图

明渠流条件下的泥沙起动流速公式已有很多研究［8-11］，冰期泥沙颗粒的起动研究相对较少。王军和孙连进［3］通过水槽试验，研究了了冰盖流条件下的河床泥沙起动流速，认为冰盖下泥沙起动流速与冰盖及槽底糙率的相对比值有关。WANG［12］、SUI等［13］、WU等［14］建立了冰盖下散粒体泥沙颗粒起动的希尔兹曲线，并通过水槽实测资料进行了检验。……