微专题 | 冲淤平衡原理及其应用

01

冲淤平衡原理

1. 定义：冲淤平衡是指在一定时间内，河段上游来沙量等于本河段水流挟沙力，下泄的沙量与进入河段的沙量基本保持相等的现象。

2. 理解：时空尺度

根据定义，冲淤平衡取决于两个变量，一是上游来沙量，二是河段的水流携沙力（河段泄沙量），冲淤平衡需求这两个变量基本相等。

河床的冲淤是由于上游来沙量与本河段的水流挟沙力不平衡而引起。当来沙量大于水流挟沙力，河床则发生淤积；而来沙量小于水流挟沙力时，河床则被冲刷。

短时间尺度下，平衡只是相对的、暂时的，冲淤不平衡才时常态。

当然，就较长时间内的平均情况来说，河床形态经过调整有可能与流域的来水来沙条件相适应，河段趋于相对的冲淤平衡状态。

3. 思维导图

02

河流冲淤原理

(1)淤积原理：当上游来沙量大于本河段的水流挟沙能力时，产生淤积，河床升高。

(2)冲刷原理：当上游来沙量小于本河段水流挟沙能力时，产生冲刷，河床下降。

(3)交替原理：同一河段，河流的侵蚀与堆积往往是“你强我弱”，交替进行；流量大时(汛期)，以侵蚀为主；流量小时(枯水期)，以堆积为主。

03

河流冲淤平衡的类型

（1）纵向平衡：即来水含沙量与河段挟沙能力平衡。分为不冲不淤平衡以及冲淤平衡；主要研究的是河水深度的变化问题。

（2）断面平衡：断面平衡是指在对抗流水侧蚀与堆积过程中，由于河段情况特殊，断面形状并没有改变。主要研究是汛期河流水面宽度的扩张问题。

（3）平面平衡：主要指的是游荡型河流的稳定问题。其呈现的主要是辫状河道整段或局部无明显的摆动变化。

04

河流不同部位的冲淤表现

（1）河床演变：河道输沙不平衡是河床演变的根本原因。冲淤作用导致流程方向上河床高程的变化称纵向变形，影响河床的深浅；与水流垂直的水平方向的变化，则称横向变形，影响河床的宽度变化及河流在平面上的摆动。溯源侵蚀使河床变长，下蚀使河床变深，侧蚀使河床变宽；堆积使河床变浅，河床变窄。

（2）河口河床：河流和潮汐(海浪)的共同影响，两者的强弱“此消彼长”；汛期，上游下泄的径流冲刷河床；枯水期，以潮流海浪(顶托)带来的泥沙淤积为主；同时也引起了海岸线进退变化。

（3）河口海底：汛期，流水作用强时，流入海底泥沙多，海底以淤积为主；枯水期，流水作用弱，流入海底泥沙少，海底以侵蚀为主。

05

试题中的冲淤平衡

下图表示某河段在自然状态下河岸的变迁状况

1.有关该河段河岸的叙述，不正确的是

A．甲时期河岸形成时间晚于乙河岸

B． ②处河岸为凹岸， ①③为凸岸

C． ②处河岸以侧蚀作用为主， ①③以堆积为主

D．河岸变迁主要与地转偏向力有关

答案：D

解析：该题思维方法是以河流一个断面为考查对象，它考虑的不是纵向冲淤平衡，而是断面横向冲淤平衡问题。对于该断面而言，上游来沙量以及水流挟沙力这两个变量中，上游来沙量是一致的。所以，它仅需要考虑的是凹凸岸流速差异引起的水流挟沙力差异。在地形平坦的弯曲河道，由于流水下蚀作用不明显，河流以侧蚀和堆积为主。由于凹岸水流速度快，水流挟沙力强，泄沙量大，而凸岸水流速度慢，水流挟沙力弱，泄沙量小，所以最终形成‘凹岸冲刷，凸岸淤积’的冲淤横向不平衡现象。所以，河道变迁与河流冲淤有关。

（2019届全国一卷）黄河小北干流是指黄河禹门口至潼关河段，全长132.5千米。该河段左岸有汾河、涑水河，右岸有渭河等支流汇入。河道摆动频繁，冲淤变化剧烈，为典型的堆积性游荡河道。图3为黄河小北干流河段示意图。

2. 黄河小北干流为堆积性游荡河道，是因为该河段河流

A. 流量大，含沙量季节变化小

B. 流量大，含沙量季节变化大

C. 含沙量大，流量季节变化小

D. 含沙量大，流量季节变化大

3. 黄河小北干流河道中段摆动范围较小的主要影响因素有

①河水流量 ②支流汇入

③沿岸地貌 ④两岸岩性

A. ①② B. ②③ C. ③④ D. ①④

答案：D C

解析：该组题目其实应该先做10题。第10题先考查了断面横向冲淤平衡。横向来看，平坦河段竟然没有发生侧蚀与淤积问题，那只能与两侧地貌与岩性有关，该题目思维与三卷37题（1）题一模一样。第9题其实考了辫状河道成因，考了纵向冲淤平衡问题。辫状河道成因大致是该河段河流纵比降大，上游坡度大，而该河段地形平坦且河床较浅；洪水季节，流水就会从上游带来大量的泥沙，该河段流速减慢，泄沙量明显下降，泥沙沿深泓线堆积，形成水下浅滩；枯水季节，许多浅滩出露水面，成为沙岛，沙岛与沙岛之间是多股的河道，它们忽分忽合，交织如辫；洪水再来时，有些沙岛不被淹没，有些被淹没的可能被水流斜切而过，其上形成新的槽道。总之，沙与水互不相让地较量，丰水季节，水占上风，枯水季节，沙为主导。

读我国北方某区域河流示意图。

4. 支流含沙量较大，但支流汇入干流处，没有形成三角洲，最不可能的原因是

A. 汇入处落差大 B. 位于干流凹岸

C. 冲刷作用强 D. 支流流速慢

答案：D

解析：支流含沙量大，说明上游来沙量大。而如果该河段的泄沙量较少，支流汇入干流处应该发生淤积，从而形成三角洲。但地理事实是，该处没有形成三角洲，则说明该处来沙量还是小于水流挟沙力时，河床被冲刷。那么，为什么该处的水流挟沙力和泄沙量如此之大呢？落差大，水流急是有可能的；凹岸，流水速度快，冲刷作用强也是对的。支流速度慢，泥沙容易淤积，则是错的，不可能的。所以答案选了D。

扇三角洲是由邻近高地推进到稳定水体中的冲积扇，下图为某扇三角洲示意图。

5. 如果图示扇三角洲前缘每年向水体方向推进0.5米，则说明

A. 图示河流年输沙量稳定

B. 图示河流含沙量稳定

C. 图示水体水位上升

D. 图示河流年输沙量稳定增加

答案：D

解析：由所学知识可知，扇三角洲前缘向水体方向推进，前缘岸线变长，如果扇三角洲前缘每年向水体方向推进0.5米，推进的面积逐年增多，则需要的泥沙逐年增多，说明河流年输沙量增加，D符合题意；图示河流年输沙量稳定、含沙量稳定，则扇三角洲每年推进的面积稳定，每年向水体方向推进的距离会变短，A、B不符合题意；图示水体水位上升，淹没扇三角洲面积减小，“扇三角洲”前缘则会后退，C不符合题意。故选D。

磨刀门水道是西江的主要八海水道，多年来受上游来水来沙和人类活动的影响，其水沙条件发生了较大变化。图1为磨刀门水道上游马口水文站1960-2007年年径流量和输沙量偏离平均值变化示意图。

6. 1994～2007年马口水文站

A. 径流量持续增加

B. 径流量持续减少

C. 输沙量先增加后减小

D. 输沙量呈波动性减小

7.造成1994--2007年马口水文站输沙量变化的主要原因包括上游

A. 植被破坏 B. 降水量减少

C. 河道采砂 D. 蒸发量增加

8. 1994-2003年水、沙的变化会导致磨刀门水道

A. 河床变宽 B. 河床变深

C. 弯曲度增加 D. 分叉增多

答案：6. D 7. C 8. B

解析：题组第一问先问泥沙是变多了还是变少了。然后再问为什么变少了。最后才问河流冲淤问题。泥沙减少，河床被冲刷。

图4示意在黄河三角洲近岸海域的某监测剖面上，不同年份水深2米的位置与监测起始点的距离。起始点是位于海岸一侧的固定点。

9. 1975-2004年，该剖面近岸海域海底侵蚀、淤积的变化趋势是

A. 持续淤积

B. 先侵蚀、后淤积

C. 持续侵蚀

D. 先淤积、后侵蚀

10. 推测1992-1997年期间

A. 黄河流域年均降水量增加

B. 黄河入海年径流量减少

C. 黄河流域植被覆盖率降低

D. 黄河沿岸农业灌溉面积减少

答案：9. D 10. B

解析：
9. 本题考查外力作用对地理环境的影响及读图分析能力。随着距海岸的距离增加，海水深度增加。根据图中1975~2004年的水深2米的位置与监测起始点的距离变化，1975年至1990年，水深2米的位置与监测点的距离增加，说明近岸海域海底淤积严重，海水深度减小；1990至2004年，水深2米的位置与监测点的距离减小，海水深度增加，说明近岸海域海底以侵蚀为主，所以1975~2004年，该坡面近岸海域海底先淤积、后侵蚀，故选D。

10. 本题考查自然地理环境的整体性。1992~1997年期间，水深2米的位置与监测起始点的距离下降，说明海水深度增加，泥沙淤积减轻。黄河入海径流量减少，河口处泥沙淤积减少，水深加大，B正确；黄河流域年均降水量增加，导致河流的冲刷作用加强，水土流失加剧，泥沙淤积加重，河口处水深减小，A错误；黄河流域植被覆盖率降低，水土流失加剧，泥沙淤积严重，河口处水深变浅，C错误；黄河沿岸农业灌溉面积减少，河流流量增加，流速变快，泥沙淤积增大，河口处水深变浅，D错误。故选B项。

11. 阅读图文材料，完成下列要求。

长江流域水电站众多。2003年长江三峡大坝建成并开始蓄水；2010年金沙江梯级电站陆续建成、运行。香溪河为长江一级支流，位于三峡库区，汇口距三峡坝址约30 km。拦门沙坎是河口附近凸出于上下游河段河底连线之上的成型堆积体。深泓线即沿河流方向最大水深处的连线，沿此线的剖面为河流的纵剖面。图1示意香溪河汇入长江分布，图2示意香溪河河口段纵剖面冲淤变化情况。

（1）分析深泓线PQ段弯曲的原因。

（2）说明2004～2017年香溪河河口段泥沙淤积的时空变化特点。

（3）有人推断香溪河河口泥沙淤积量与长江干流来沙量呈正相关，指出其推断依据。

（4）香溪河河口形成拦门沙坎的可能性较小，推测其原因。

参考答案：

（1）该段河道弯曲，河流凹岸受流水侵蚀而水深较大，故深泓线向凹岸弯曲。

（2）时间变化特点：淤积速度呈下降趋势；2010年以后淤积明显减缓。空间变化特点：越往上游（随距河口里程越大），泥沙淤积厚度变化越小。

（3）2010年以后，长江上游多个水电站相继运行造成干流含沙量显著下降时，该河河口段的泥沙淤积也趋缓；三峡工程建成并蓄水后，干流水位升高，顶托作用强，干流泥沙更易倒灌进入支流；该河口河水汇入长江的朝向容易发生干流泥沙倒灌。

（4）上游干流水电站拦截泥沙，三峡工程减淤调度等，使河流含沙量减小；流域植被条件不断改善。

12.（2019届全国三卷37题）某河发源于美国内陆高山，河流上游河段受季节性融雪和大气降水补给。7月后主要受降水补给，降水多为暴雨。该河段流量和含沙量年内变化大，但河面宽度变化不明显。图7示意该河段典型河流断面不同时间的水体形态。

（1）对该河段河面宽度变化不明显的现象作出合理解释。(6分)

（2）指出4～6月该断面河水深度的变化特征，并说明原因。(8分)

（3）分析8月该河段河底淤积的原因。(8分)

答案：

（1）答：（地壳抬升，）河流下切（未摆动）；单一岩性（岩性相近）河岸，河岸直立。

（2）答：变化特征：深度增加。原因：融雪补给为主，流量持续增长，水位上升；融雪补给为主，含沙量低，流速持续加快，侵蚀河床。

（3）答：降水补给，（坡面侵蚀强，）河水含沙量高；径流量与流速变率大，流速降低时泥沙快速淤积。

13. 深圳河发源于牛尾岭，在深圳湾入海，是深圳和香港的界河，其干流中下游地势低平，因河底低于海平面导致潮流可上溯，排水不畅易引发洪涝，研完发现河道淤积是洪涝灾害多发的重要原因之一，深圳河河道的冲淤变化受潮流涨落和径流变化的共同影响。2018年12月深圳市对部分河通进行了清淤。2019年12月研究人员发现河道回淤明显。图一为深圳河中下游干流及主要支流示意图，图二为回淤期间三类沙源对总淤积量的贡献率统计图。

（1）指出2019年深圳河回淤期间淤积沙主要来源的变化。

（2）深圳河汛期中下游淤积量大，分析其原因。

（3）清淤后枯水期潮流的涨落加剧了河道淤积，请说明其过程。

（4）结合材料信息，说明深圳市为防治深圳河洪涝灾害可采取的措施。

答案：

（1）2~6月前以潮流来沙为主，6~11月主要以上游地表来沙为主。

（2）汛期（以上游地表来沙为主），上游降水多且强度大，雨水和地表径流侵蚀能力强，导致河流含沙量高；河流流量大，对泥沙搬运能力强；深圳河中下游地势低平，流速慢，且受潮流顶托，导致大量泥沙淤积在河道。

（3）清淤后河床降低，枯水期河流水位低；涨潮时，潮流从海洋带来更多泥沙，上溯到河流中下游；退潮时，潮流流速减慢，利于泥沙在河道中淤积。

（4）上游地区加强植树造林等生态工程，减少水土流失；中下游河道定期清淤；修整河道，加高堤坝；下游河口修建拦沙坝，减少潮流来沙；利用下游湿地，建设滞洪区；设立专门机构，进行港深协调，共同防治洪灾。