河道在自然条件下或受人工建筑物影响时所发生的变化过程，包括河床在垂直和水平方向上的变形以及河型的转化。河流一般可分为山区河流和平原河流两大类型。由于它们所处的自然地理、地质、地貌和气象条件的不同，其形成过程有明显差异，演变规律也各有自己的特点。

山区河流流经地势陡峻、地形复杂的山区。河谷的发育受到地壳构造和水流侵蚀的共同作用，河床在构造运动所形成的原始地形上不断侵蚀而逐步发展形成。在水流以下切为主的作用下，河谷断面往往呈“V”字形或“U”字形。中水河床与洪水河床之间无明显的形态差异。沿程河谷宽窄相间，平面形态复杂，两岸和河床常有巨石突出并多出现急弯、卡口。河床纵剖面较陡，形态亦极不规则。山区河流在岩石风化不严重和植被较好的地区，悬移质含沙量小；在相反的情况下，洪季坡面受冲刷，河流含沙量大，山洪暴发时，还有可能形成泥石流。山区河流悬移质大部分是中细沙和粘土，由于比降和流速大，一般处于不饱和状态，可全部认为是冲泻质。推移质多为卵石和粗沙。一般在大洪水时卵石才能输移，运动速度较低，枯水期则很少运动。由于洪水期短，因此输沙量不大。山区河流坡陡流急，含沙量不饱和，有利于河床向冲刷方向发展，但河床抗冲性强，因此河床变形很缓慢。在一些汛期受峡谷壅水影响的河段，汛期大量沙石在此落淤，枯水期壅水消失，落淤的沙石又可能被冲走，局部冲淤幅度较大。若山洪暴发溪沟冲下的沙石堆积在溪口，形成冲积扇，以及山崩、滑坡等堆积物侵占河床，都将引起河道的变化。

平原河流流经地势平坦、土质疏松的平原地区。它的形成过程主要表现为水流的堆积作用。河谷中形成深厚的冲积层。平原河流具有宽广的河漫滩，河漫滩在洪水时被淹没，中枯水时出露水面。在水流与河床的相互作用下，中水位以下的主槽中形成一系列的泥沙堆积体。靠岸边的称边滩。位于河心的称心滩。连接上边滩与下边滩的水下泥沙堆积体称为浅滩。边滩中比较狭长的与水流斜交的部分称为沙嘴。这些泥沙堆积在水流作用下不断移动和变形。平原河流是河床演变研究的主要对象。

由于各地区的水文条件、地质构造和来沙条件等的不同，在不同的地区常形成不同的河型。不同的河型有不同的河床演变规律。

顺直（微弯）河型 其河型特点为，中水河槽比较顺直或略有弯曲，河床中有犬牙交错边滩，深槽与浅滩相间，但滩槽水深相差不大，这种河型多存在于狭窄、顺直的河谷中或河流滩地高，河岸由粘土所构成的情况下，如图1所示。

图1 顺直（微弯）型河段的平面形态

顺直（微弯）河型的演变特点为：深槽和浅滩冲淤交替，枯水期浅滩水面的比降大，发生冲刷，冲下的泥沙堆积在下一个深槽河段；洪水期深槽的比降增大，发生冲刷，将泥沙又带到下一个浅滩河段淤积。这种河型的边滩在水流作用下，不断向下游移动，其结果使深槽，浅滩和深泓线不断地交换位置。

顺直（微弯）河道由于深槽，浅滩等经常改变位置，对布置引水设施和港口、航道建设均为不利。

弯曲河型 中水河槽左右弯曲，两个相反弯道间由过渡段连接，弯顶为深槽，弯顶对岸为边滩，过渡段为浅滩。弯曲型河道多存在于河床两侧均为可冲刷土质的河谷中。中国的长江荆江河段，南运河、渭河以及汉江下游均是弯曲型河道。如图2所示。

图2 弯曲型河段平面形态

弯道环流是弯曲河道水流的重要特征之一。弯道环流在弯道顶部和弯道后半部最强，往上下游分别减弱。在弯道进口段和弯道上游的过渡段，主流常偏靠凸岸。进入弯道以后，主流则逐渐向凹岸转移，至弯顶稍上部位，主流才偏靠凹岸。枯水期水流动量小，主流线曲率大，靠近凹岸；洪水期水流动量大，惯性作用强，主流曲率小，偏离凹岸，与此相应，高水期，水流顶冲点位置一般在弯顶以下；低水期顶冲点的位置一般在弯顶附近或弯顶稍上。

弯道泥沙运动与环流密切相关。表面含沙量较小的水流不断流向凹岸并转入河底，而底层含沙量大的水流不断流向凸岸并爬向边滩，形成横向的输沙不平衡。再加上纵向水流对凹岸的顶冲作用，使凹岸岸坡崩塌，崩塌下来的泥沙又被底部横向水流带向凸岸，从而形成凹岸不断崩退，凸岸边滩不断淤长延伸的弯道演变特征，如图3所示。凹岸崩退和凸岸淤长使得弯道在平面上发生位移，这个位移在整个弯道上并不是均匀分布的，而是比较集中在弯道下半部。这与主流经常在弯道下半部靠近凹岸（且这一部分河段环流强度较大）分不开的。其结果将使弯道曲率变大，河道加长，整个弯道呈现向下游蠕动的趋势。

图3 弯道横向冲淤变化

随着弯道的发展，河道愈来愈弯曲，终至形成很长的河环。当河环的起点和终点相距很近，一遇洪水漫滩时，即可能在此冲开并发展成新河，这就是自然裁弯。裁弯后，新河由于比降大，流速大，水流挟沙力也大，因此受到强烈冲刷，断面迅速展宽加深；老河则与此相反，由于比降小，流速小，水流挟沙力也小，因此发生淤积，断面迅速减小，老河完全断流以后，新河就发展成为通过全河流量、河长较短的单一河道，新河形成以后，又逐渐向弯曲发展。

弯道的发展和消亡不是唯一的演变过程。由于地质的原因，遇到河岸难冲的土质就限制了弯道发展，而形成长期较稳定的弯道。若凹岸土质很不均匀，河弯发展受到限制，形成曲率较大的锐弯时，往往在凹岸出现撇弯现象，主流改向凸岸，凹岸逐渐淤积，凸岸边滩则相应被切削。

平顺的弯曲型河段，由于崩岸强度较小，且位置固定，便于重点防守，滩槽位置与其他河型相比，较稳定，对取水和航运都较有利，是一种较理想的河段。如果河道过分弯曲，不仅崩岸强度大，使大量土地塌失，并且危及堤防农田和村镇的安全；同时，过份弯曲的河流泄水不畅，对防洪不利，且增加了航行里程，需要采取整治措施，包括护岸和人工裁弯等。

分汊河型 中水河床呈宽窄相同的莲藕状，窄段为单一河槽，水深较大，宽段则存在有江心洲，将水流分成一股或多股河道如图4所示。汊道段由于河宽加大，其水深较单一河槽小，分流区河床高程比分流前有不同程度的提高，而形成倒坡与上游河床相连接。汊道成因在于泥沙在宽河段的堆积。一种是泥沙直接堆积成心滩，再淤高成江心洲；另一种是水流切割边滩，由边滩转化为心滩，再淤高为江心洲。

图1 分汊型河段平面形态

分汊河段的分流区，由于江心洲的壅水作用和两汊阻力的差异，以及因分流弯曲而产生的离心力作用，往往形成横比降和环流。分流区的横比降和环流的方向与强度决定于一系列因素，如分流口门的河床形态，上游主流的走向，流量变化以及各汊道内相对阻力的大小等情况相当复杂。在各汊道的入口处，由于受环流的作用，往往使泥沙落淤形成边滩。

汇流区，由于两汊的水流交汇时相互冲击，在洲尾处的水流结构非常复杂。一方面在洲尾处形成一低压区促使泥沙落淤；另一方面视两股交汇水流特性的差异，可在一岸或两岸淤成边滩。

研究汊道河床演变的重要任务之一，就是预测各汊道变化的趋势，亦即趋向发展、衰亡或稳定。其决定的基本因素是各汊道的输沙能力与来沙的关系。如果来沙量小于某汊道的输沙能力则某汊道发展，反之则衰亡；若来沙量与输沙能力正好相等，则说明某汊处于不冲不淤的平衡状态。因而必须研究各汊道的分流和分沙情况。

各汊道的分流比，主要决定于各汊道的比降、过水断面、糙率和流速等，分流角和总流量大小也有一定影响。各汊道的分沙比与分流区的河床形态密切相关，底沙方向与底流的流向有关，一般来说分流区横向水面比降指向的汊道，常常是底沙进入较多的一汊。由于分水分沙情况的变化，各汊道间也会发生兴衰交替。

分汊河道，由于水流分散，各汊道内水深较小，各汊之间有兴衰交替的变化过程，汊道进出口还有边滩等泥沙堆积，因而布置引水工程和航道设施时应慎重考虑，必要时应采取整治工程措施。

游荡河型 河身比较顺直，往往宽窄相间；窄段水流集中，对下游河势有一定的控制作用；宽段河身浅，水流湍急，沙滩密布，汊道交帜，河床变化迅速，主流摆动不定。河床比降大于弯曲型河段，如图5所示。

图5 游荡型河段平面形态

游荡型河段洪水暴涨暴落，年径流量相对较小，而输沙量及含沙量却很大。由于河道冲淤变化迅速，同流量下的含沙量变化大，流量与含沙量之间的关系不明显。游荡型河段的平均水深一般较小，但由于比降大，江心滩、边滩、沙波等相对突出，因而流象比较险恶。

游荡河段较前述的几种河型演变更为复杂，主要特点为在多年平均情况下，河床不断淤积升高；受滩地的影响，在年内一般为汛期主槽冲刷，滩地淤积，非汛期则相反。在平面上体现为主流大幅度频繁的摆动，引起主槽位置和河势的剧烈变化。

水流散乱和主流摆动不定是游荡型河段的最基本特征。河床比降陡和河床组成为松散的泥沙，易冲易淤是其特征形成的条件。

游荡型河段由于河床不断淤积抬高，洪水位也相应上升，对防洪不利。主流摆动不定，河势变化迅速，常常造成堤防出险、引水工程脱溜而无法引水和航行困难。水流含沙量高，又会造成引水口门和渠道的淤塞。就排水而言，有些河床高出地面两侧，渍水无法排入河道，将造成内涝和土地盐碱化。

河流河床演变的根本原因是输沙不平衡。若上游来沙量与本河段的输沙能力不相适应，本河段河床就要发生变形。上游来沙量大于本河段输沙能力时，水流不能将上游来沙全部输送走，部分泥沙就将在本河段发生淤积；上游来沙量小于本河段输沙能力时，来沙量不能满足本河段输沙能力的要求，从而将使河床发生冲刷。河床纵向变形是由纵向输沙不平衡所引起，横向变形是由横向输沙不平衡所引起，局部变形是由局部输沙不平衡所引起。河床冲淤使水流和泥沙条件发生了变化，从而又会引起水流输沙能力的变化。河床淤高使本河段断面减小，比降增大、流速增大，床沙变细，因而水流输沙能力逐渐增大，上游河段由于受本河段淤积的影响而产生壅水，水深增大，比降和流速都将减小，水流的输沙能力也相应减小。结果将出现上游来沙量逐渐减少，而本河段的水流输沙能力则逐渐增大，因而淤积将逐渐停止。反之，河床冲刷使得本河段断面增大，比降减小；而上游河段断面减小，比降增大。结果使得上游来沙量增大，本河段输沙能力减小，终至达到输沙平衡，使冲刷停止。这就是河床和水流的“自动调整作用”，即在冲刷和淤积的发展过程中，河床和水流进行调整，通过改变河宽、水深、比降和床沙组成等使本河段的输沙能力与上游来沙条件相适应，从而促使冲淤向其停止方向发展。由于输沙不平衡所引起的河床变形是绝对的，而输沙平衡使河床处于稳定状态则是相对的。这一方面是上游的来沙情况总是不停的变化着，将引起输沙平衡的破坏，而河床上的大小沙体运动是始终存在的，从而使河床经常处于不断变化之中。影响河床演变的因素非常复杂，主要的影响因素可概括为：由于气候及流域等条件造成的来水量及其变化过程；来沙量、来沙组成及其变化过程；河床形态和地质条件以及人类活动等。

对天然河道的实测资料进行分析，分析河道的历史演变过程；从目前的河道形态、水流和泥沙特征，推断出今后一个时期的发展趋势。应用泥沙运动的基本理论和河床演变的基本原理，对未来的河床变形进行理论计算。通过模型试验，对河床演变进行预测。