游蕩型河道河勢突變調(diào)整的內(nèi)涵與研究方法

張向萍，江恩慧，李軍華，王遠(yuǎn)見，萬 強(qiáng)

（1.黃河水利科學(xué)研究院，河南 鄭州 450003；2.河海大學(xué) 水利水電學(xué)院，江蘇 南京 210098；3.水利部黃河下游河道與河口治理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河南 鄭州 450003）

1 研究游蕩型河道河勢突變調(diào)整的現(xiàn)實(shí)意義

游蕩型河道是天然河流中最難治理的河型之一。游蕩型河道具有獨(dú)特的地貌形態(tài)和極其復(fù)雜的演變規(guī)律，如斷面寬淺、洲灘密布、汊道交織、水流散亂、主槽遷徙不定等。一般情況下游蕩型河道河勢以漸變的形式進(jìn)行調(diào)整，而在大洪水期或者邊界約束變化較大的地方，會(huì)出現(xiàn)較大幅度的突變。

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，為了滿足不斷增長的生存和發(fā)展需求，人類開始大規(guī)模修建大壩，大大改變了進(jìn)入河流的水沙過程。同時(shí)，在河流兩岸修建了大量的河道整治工程，原有天然（或約束相對較弱）的河道邊界逐步演變?yōu)橛珊拥勒喂こ膛c天然河岸共同組成的軟硬邊界，天然河道演變?yōu)閺?qiáng)人類干擾下的有限控制邊界河道。有限控制邊界的游蕩型河道河勢在小水時(shí)期有節(jié)點(diǎn)工程約束的地方也會(huì)表現(xiàn)出突變。

游蕩型河道河勢突變調(diào)整給河流防洪、供水安全及河流治理帶來了很多不利的影響。如黃河下游洪峰過后落水期局部河段河勢突變，多產(chǎn)生畸形河灣，導(dǎo)致“橫河、斜河”等不利河勢出現(xiàn)，嚴(yán)重影響防洪工程及灘區(qū)居民安全，如圖1（a）所示。2013年黃河下游花園口河段河道發(fā)生劇烈調(diào)整，主流從原來鄭州白廟水廠花園口取水點(diǎn)位置向北偏移了2 km，致使2013年11月底至2014年1月取水泵站無法正常引水，鄭州市半城只能降壓供水，至今仍采用清淤開挖引河的方法解決引水問題，如圖1（b）所示。

圖1 河道突變調(diào)整對防洪、供水等影響

此外，在防洪方面，可以利用改變水沙條件或者局部邊界條件助推局部河勢發(fā)生突變調(diào)整，加速將不歸順的河勢向有利方向轉(zhuǎn)化，提高應(yīng)對洪水災(zāi)害的韌性，減輕災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)。

本文以游蕩型河道河勢突變?yōu)檠芯繉ο?，探討河勢突變的?nèi)涵、研究方法和臨界條件，為下一步開展河勢突變研究厘清方向，為預(yù)防河勢突變產(chǎn)生的危害或利用河勢突變增強(qiáng)河勢穩(wěn)定性提供幫助。

2 游蕩型河道河勢突變調(diào)整的內(nèi)涵

河勢突變是指游蕩型河道局部河段或整體河段河勢在很短的時(shí)間內(nèi)發(fā)生了大幅度的調(diào)整。河勢突變調(diào)整是相對于河勢漸變調(diào)整而言的，河勢漸變是指河勢緩慢連續(xù)相對較小的變化過程，河勢漸變調(diào)整中河勢的趨勢或狀態(tài)未發(fā)生根本的變化，主流或水邊的位置處于動(dòng)態(tài)微調(diào)當(dāng)中。河勢突變是河勢由一種動(dòng)態(tài)漸變狀態(tài)向另外一種動(dòng)態(tài)漸變狀態(tài)調(diào)整的突變過程。游蕩型河道河勢變化通常表現(xiàn)出漸變特征，而在水沙發(fā)生劇烈變化或者邊界約束作用發(fā)生較強(qiáng)變化的地方，如河道邊界受到人為活動(dòng)的強(qiáng)烈干擾時(shí)，河勢調(diào)整可能表現(xiàn)出突變特征。

在工程應(yīng)用上，河勢突變不只會(huì)給河流防洪、供水安全、河道工程管理等帶來重大的挑戰(zhàn)，反過來，如果在某些情況下對河勢突變適當(dāng)加以利用，可有效提高河道整治工程的控導(dǎo)能力，增強(qiáng)河勢穩(wěn)定性。

以黃河下游為例，為了穩(wěn)定河勢，對黃河下游游蕩型河道目前采用微彎型整治方案進(jìn)行工程布局，通過河道整治工程的控流、導(dǎo)流功能，使水流能夠按規(guī)劃流路演進(jìn)，如圖2所示。在此將工程本身的有效送流距離用X表示，已有研究表明其主要與流量、工程靠流長度、工程彎曲半徑、送流角度等因素有關(guān)；河道整治工程末道壩的壩頭切線至下一處工程的距離用e表示。若X與e值接近，說明工程配套較好，能有效地控制兩河灣工程之間的河勢；若X小于e過多，說明工程送流能力較弱（如小水期主流下?。?，難以送流至下一工程，導(dǎo)致下一工程不靠流或靠流概率大大減小，不能按規(guī)劃流路控制河勢［1］。要消除這一影響，必須調(diào)整工程布設(shè)方案，使其突破現(xiàn)有河道整治工程有效送流能力的閾值。

圖2 河道整治工程送流距離示意

例如20世紀(jì)90年代初，修建黃河下游馬渡下延工程的目的之一就是改變原有河勢，將主流穩(wěn)定送至對岸武莊控導(dǎo)工程，以保證對主流的強(qiáng)有力控導(dǎo)，并穩(wěn)定送流至對岸趙口控導(dǎo)工程，保障供水安全。江恩惠等［1］通過開展多組次的物理模型試驗(yàn)后，提出了減小馬渡下延工程送流半徑的建議，但是并未引起工程界的重視，導(dǎo)致在工程實(shí)踐中多年未能奏效。2000年開始的新一輪黃河下游游蕩型河道整治工程建設(shè)中，適度減小了原有工程河彎半徑，有效提高了工程的送流能力，引發(fā)河勢突變調(diào)整，將主流順利送至武莊工程，且近20 a來武莊工程始終穩(wěn)定靠流，如圖3所示。

圖3 馬渡—武莊工程河段河勢突變

河勢突變的內(nèi)涵是由水沙劇烈變化或者具有約束作用的邊界發(fā)生較大變化而引起的游蕩型河道河勢由一種動(dòng)態(tài)漸變狀態(tài)向另外一種動(dòng)態(tài)漸變狀態(tài)調(diào)整的突變過程。在不同的時(shí)空尺度上，河勢突變的表現(xiàn)形式不同。從宏觀尺度上，河流改道和河型轉(zhuǎn)化是沖積河流系統(tǒng)河勢突變的兩個(gè)典型現(xiàn)象。在較小空間尺度上，如針對某一河段，裁彎取直、畸形河灣形成、橫河斜河同樣是河勢突變的結(jié)果。

3 游蕩型河道河勢突變調(diào)整的研究方法

在水沙和邊界條件的控制下，河流在平面、縱橫斷面上的調(diào)整是河床演變學(xué)研究的主要內(nèi)容。單就河勢而言，在人類活動(dòng)日益加劇的今天，水沙條件、河床自然邊界和工程邊界條件在時(shí)空上的不同組合構(gòu)成了千差萬別的外部影響條件，導(dǎo)致了復(fù)雜多變的河勢演變過程和形式［1］。這其中，水沙條件是影響河勢演變幅度和劇烈程度的根本因素，河床條件提供了河勢演變的發(fā)展空間，影響河勢的變化幅度和劇烈程度。兩者相互作用，使得河勢朝著與來水來沙相適應(yīng)的平衡狀態(tài)發(fā)展。

早期河床演變學(xué)的研究多關(guān)注在自然狀態(tài)下水沙與河床形態(tài)之間的定量關(guān)系，如河相關(guān)系、水力幾何形態(tài)關(guān)系等。隨著流域水沙條件的變化和人類活動(dòng)對河床邊界的大規(guī)模改造，強(qiáng)人工干預(yù)下河流的河床演變過程逐漸成為新的研究熱點(diǎn)。這種演變調(diào)整過程遵循由量變到質(zhì)變、由漸變到突變的變化規(guī)律。根據(jù)變化的形式，將游蕩型河道的河勢演變過程分為河勢漸變調(diào)整和河勢突變調(diào)整。目前，對游蕩型河道河勢漸變過程及規(guī)律的研究較多，而對于突變過程，常用的研究方法主要有理論研究、數(shù)值模擬和物理模型試驗(yàn)。

3.1 游蕩型河道河勢突變理論研究

現(xiàn)有河床演變理論的研究建立在基于時(shí)空連續(xù)性假設(shè)的微積分學(xué)和牛頓力學(xué)理論體系之上。一般情況下，河床演變是一個(gè)漸變過程。這個(gè)漸變過程可采用基于時(shí)空連續(xù)性假設(shè)的微積分方程來描述。流體在可動(dòng)邊界中的運(yùn)動(dòng)滿足非線性NS方程，沖積河流的河床是由松散的泥沙組成的，因此其河床演變也存在非線性過程。當(dāng)水流條件發(fā)生變化或者河床邊界受到擾動(dòng)時(shí)，河流隨之發(fā)生自調(diào)整過程。這種自調(diào)整或者是向原有的平衡態(tài)恢復(fù)（穩(wěn)定平衡），或者是向新的平衡態(tài)調(diào)整（不穩(wěn)定平衡）。對這一調(diào)整速率的研究是建立現(xiàn)有河道漸變理論模型的關(guān)鍵。

需要指出的是，在自然或人工擾動(dòng)使河道形態(tài)在舊平衡態(tài)附近波動(dòng)時(shí)，調(diào)整速率的線性假設(shè)是近似成立的；而在強(qiáng)不平衡水沙條件下，河床發(fā)生劇烈的沖淤演變，此時(shí)河床演變的非線性規(guī)律更加突出。吳保生等［2-6］將非線性特征應(yīng)用于河道調(diào)整進(jìn)程，指出沖積性河流的河床在由不平衡態(tài)向平衡態(tài)演進(jìn)的過程中，調(diào)整變化速度隨時(shí)間呈指數(shù)衰減的趨勢。這些研究從系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的層面揭示了河流系統(tǒng)的漸變規(guī)律，但在河勢突變上仍缺乏理論認(rèn)識(shí)。

游蕩型河道河勢演變具有由漸變到突變的特性，當(dāng)水沙動(dòng)力或邊界條件突破一定的臨界時(shí)，就會(huì)引發(fā)河勢的突變現(xiàn)象。由于對河勢突變現(xiàn)象力學(xué)機(jī)理和理論研究的欠缺，因此目前對河勢突變調(diào)整的研究，多針對某種特定的條件和某種具體的突變現(xiàn)象，重點(diǎn)研究突變發(fā)生的臨界條件。

宏觀尺度上，河型轉(zhuǎn)化和河流改道是游蕩型河道河勢突變的兩種典型現(xiàn)象。基于對實(shí)測資料的分析，多位學(xué)者基于地貌臨界假說、水流能耗率極限假說、穩(wěn)定性理論、隨機(jī)理論、突變理論等就河型轉(zhuǎn)化提出了相應(yīng)的河勢穩(wěn)定性指標(biāo)與不同河型轉(zhuǎn)化的臨界參數(shù)［7-17］。肖毅等［18］利用突變理論中的尖點(diǎn)突變模式分析并提出了河型轉(zhuǎn)化的臨界判別條件。趙麗娜等［19］基于非平衡態(tài)熱力學(xué)理論的超熵構(gòu)造出超能耗率，推導(dǎo)出河型穩(wěn)定判別式和河型轉(zhuǎn)化的臨界條件。

在河道遷移改道方面，Slingerland等［20］應(yīng)用一維模型研究了彎曲型河流發(fā)生改道的必要條件，指出對于從細(xì)沙到中等粒徑的泥沙，當(dāng)決口坡度大于其所在的主河道坡度8倍時(shí)，決口就會(huì)吸引整個(gè)主流流量。王萬戰(zhàn)等［21］分析了現(xiàn)代黃河口河道的演變規(guī)律，揭示了黃河口流路由單股河道逐漸轉(zhuǎn)為出汊的過程，認(rèn)為在多重因素影響下，河口河道縱剖面逐漸形成臺(tái)階狀，灘地橫比降發(fā)展成為倒比降，河口河道中段由順直型河道逐漸轉(zhuǎn)為彎曲型河道，下段為相對順直、游蕩型河道，當(dāng)中段比降減小到一定程度時(shí)，開始出現(xiàn)漫灘、卡冰、出汊等。Wang等［22］利用歷史文獻(xiàn)資料結(jié)合改道速度、流路方向、分流點(diǎn)位置、縱比降、彎曲度等分析了有文獻(xiàn)記載以來黃河下游數(shù)次改道的地理變化特征，結(jié)果顯示河道行河時(shí)間與河床縱比降呈正相關(guān)，與彎曲度呈負(fù)相關(guān)。在王兆印等［23］的研究中也提到黃河三角洲河流的延伸減小了其縱比降和河道的過流、輸沙能力，導(dǎo)致河流改道，新的河道長度為先前河道長度的1／3～1／2，而比降是先前的2～3倍。

在較小空間尺度上，如針對某一河段，橫河斜河、畸形河灣形成同樣是河勢突變的表現(xiàn)形式。

橫河、斜河被定義為游蕩型河段水流在無工程控導(dǎo)下，全河或其中主股急轉(zhuǎn)彎，其流向與宏觀流向或堤、岸相垂直或近于垂直，并穩(wěn)定一定時(shí)段的河勢狀態(tài)。橫河、斜河為河勢突變的典型代表，方宗岱［24］探討分析了淺水河流河床演變的斜河現(xiàn)象；李希寧等［25］分析了山東黃河河道發(fā)生橫河、斜河的原因及其防御生險(xiǎn)的措施；王愷忱等［26］基于黃河下游河勢演變資料總結(jié)了橫河、斜河的多發(fā)部位、原因及防治措施。吳騰等［27］初步探討了黃河下游斜河現(xiàn)象的形成原因和機(jī)理；胡一三［28］總結(jié)了黃河下游橫河的多發(fā)河段和時(shí)段，并指出了橫河的形成原因及其與河道整治的關(guān)系。

畸形河灣是河勢突變的另一種重要表現(xiàn)形式。胡一三等［29］對黃河下游高村至陶城鋪過渡型河道的畸形河灣裁彎現(xiàn)象進(jìn)行了詳細(xì)分析，認(rèn)為河道邊界中出露的耐沖黏土層（膠泥嘴）在畸形河灣的形成中起著重要的作用，河道整治是控制畸形河灣的重要措施。20世紀(jì)80年代以后，黃河下游游蕩型河段因長期小水，也出現(xiàn)了大量畸形河灣。許炯心等［30］對黃河下游畸形河灣的形成、演變過程及機(jī)理進(jìn)行了研究，認(rèn)為游蕩段畸形河灣的形成機(jī)理與過渡段相同，但促使游蕩段畸形河灣形成的節(jié)點(diǎn)常常是人工節(jié)點(diǎn)（河道整治工程），是水沙過程改變后與人為工程邊界條件不適應(yīng)而出現(xiàn)的一種劇烈河勢調(diào)整，這一認(rèn)識(shí)與實(shí)際情況有不符之處。江恩惠等［1］對黃河下游的畸形河灣進(jìn)行系統(tǒng)分析后指出：黃河下游河道的淤積物成層分布及陡漲陡落的洪峰過后長期的中小水作用，使水流坐彎淘刷岸灘并持續(xù)發(fā)展，是畸形河灣形成的主要原因。胡一三［31］利用黃河下游的河勢演變資料，比較全面地描述畸形河灣的發(fā)展過程及不利影響。萬強(qiáng)等［32］分析了黃河下游在長期小水作用下產(chǎn)生的畸形河勢，并提出了改善畸形河勢的調(diào)度方式。

開展河道自調(diào)整規(guī)律研究已有百余年的歷史，學(xué)者們大都基于微積分學(xué)和牛頓力學(xué)理論體系從系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)層面研究河流系統(tǒng)的漸變規(guī)律。隨著非線性科學(xué)的發(fā)展，河床演變的非線性現(xiàn)象受到關(guān)注?，F(xiàn)實(shí)中游蕩型河道河勢突變現(xiàn)象是河床演變的重要組成部分，關(guān)于這些現(xiàn)象在理論上仍缺乏認(rèn)識(shí)，關(guān)于它們演化的機(jī)理研究也十分欠缺，目前這一領(lǐng)域迫切需要引入新的理論和方法，為解決游蕩型河道河勢突變相關(guān)工程問題提供科學(xué)支撐。

3.2 游蕩型河道河勢突變數(shù)值模型研究

現(xiàn)有河床演變學(xué)研究多采用定量的力學(xué)分析方法和定性的邏輯推理方法，一般是根據(jù)觀測資料尋求定性或定量的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系、數(shù)學(xué)模型模擬、實(shí)體模型模擬等。目前關(guān)于游蕩型河道河勢突變的研究方法和手段也多是這幾種，傾向于針對某一個(gè)問題或現(xiàn)象采用兩種或兩種以上的方法進(jìn)行研究，隨后用其他手段進(jìn)行驗(yàn)證。

在利用數(shù)學(xué)模型開展河勢突變研究方面，解析模型、元胞自動(dòng)機(jī)模型以及水沙動(dòng)力學(xué)模型等被嘗試用于河勢模擬。Thorne等［33］基于解析模型模擬了高彎曲度的河道演變過程和河道裁彎現(xiàn)象。Asahi等［34］完整模擬了河道由順直到彎曲再發(fā)生裁彎的過程。元胞自動(dòng)機(jī)模型可模擬地質(zhì)時(shí)間尺度的河道演變，Douglas等［35］利用元胞自動(dòng)機(jī)模型模擬沖積性河流的改道過程，認(rèn)為一個(gè)單一的超高閾值可以引發(fā)多種不同大小和類型改道。元胞自動(dòng)機(jī)模型基于隨機(jī)游移，假定較多，且參數(shù)物理意義不明確，所以在模擬河勢突變上不甚理想。

水沙動(dòng)力學(xué)模型可以分為一維、二維、三維的水流和泥沙數(shù)學(xué)模型。一維模型利用公式（方程）直接求解，無法模擬水流的橫向和垂向變化，因此在模擬河勢突變方面存在嚴(yán)重不足。二維模型克服了一維模型的不足，能夠反映河道河勢的平面變化，且計(jì)算效率較高，因此得到了廣泛應(yīng)用。河床的橫向變形、灘岸崩塌被認(rèn)為是造成河勢突變的原因之一，Huang等［36］認(rèn)為河床橫向變形是泥沙的側(cè)向沖刷和河岸淘蝕綜合作用的結(jié)果，引進(jìn)土力學(xué)中有關(guān)河岸力學(xué)平衡的基本關(guān)系，提出了黃河下游河床橫向變形的數(shù)值模擬方法；夏軍強(qiáng)等［37］提出了基于河寬調(diào)整力學(xué)模擬技術(shù)的平面二維模型，模擬計(jì)算河床縱向沖淤過程和三類土質(zhì)河岸的坍塌與淤長過程，反演游蕩型河段在復(fù)雜地形條件下河床演變的物理過程；鐘德鈺等［38］在游蕩型河流平面二維水沙數(shù)學(xué)模型中引入適合游蕩型河流的塌岸模式，解決了河岸變形模擬和河道整治工程導(dǎo)致網(wǎng)格再生、床沙級配變化模擬等關(guān)鍵性技術(shù)問題，開發(fā)了模擬游蕩型河流河床演變及可反映河道整治工程作用的平面二維水沙數(shù)學(xué)模型，并用于黃河下游游蕩型河道河勢變化的模擬計(jì)算；周剛等［39-40］采用考慮彎道二次流影響與邊岸崩塌過程的平面二維河流數(shù)學(xué)模型模擬得到了初始比降、流量、入口含沙量增大和河岸抗沖性減弱時(shí)河流從彎道向分汊、游蕩河型轉(zhuǎn)化的過程。隨著模擬技術(shù)的進(jìn)步和計(jì)算效率的提高，更為復(fù)雜的三維模型逐漸被發(fā)展起來，它能夠比較準(zhǔn)確地模擬彎道泥沙輸移的細(xì)部結(jié)構(gòu)，如假冬冬等［41］以荊江監(jiān)利河段為例構(gòu)建了考慮邊岸、洲灘崩塌的分汊型河道演變?nèi)S數(shù)值模型，宋曉龍等［42］分析提出既能反映非線性又能反映突變性特征的分?jǐn)?shù)-泊松擴(kuò)散模型。隨著科技手段的進(jìn)步，3S技術(shù)、無人機(jī)、大數(shù)據(jù)、人工智能等新技術(shù)和新手段將被用于河床演變研究，針對河勢變化研

究的數(shù)學(xué)模型將得到不斷完善和發(fā)展。

3.3 游蕩型河道河勢突變物理模型研究

實(shí)體模型試驗(yàn)一直是開展河床演變研究的主要手段，在研究河勢突變方面，倪晉仁［13］概化試驗(yàn)表明，由初始順直開始發(fā)展的河流，無一例外地或遲或早經(jīng)過流路彎曲形成彎曲型河流，如果邊灘穩(wěn)定則保持彎曲型河流，否則切灘形成游蕩型河流。Bryant等［43］在一個(gè)小型水槽（1.6 m×3.0 m×0.3 m）中模擬沖積扇上河道的演化，發(fā)現(xiàn)河流改道頻率和沉積速率成正比。張紅武等［15］以黃河下游游蕩型河段為模擬對象開展了自然河工模型試驗(yàn)，結(jié)果表明上游來沙量的大小與河道穩(wěn)定性有極為密切的關(guān)系。江恩慧等［44］曾制作了一系列模型小河，通過試驗(yàn)研究認(rèn)為，只要水流保持相應(yīng)的強(qiáng)度，任何可動(dòng)河床邊界條件下都可能形成游蕩型、分汊型及彎曲型河流。Meredith等［45］利用1 m×1 m×3 m的試驗(yàn)水槽模擬沖積扇和三角洲上河道改道分流過程，并構(gòu)建了改道周期的公式，提出改道周期等于淤積速率與河道深度的比值。Clarke等［46］通過一個(gè)3 m×3 m×0.7 m水槽和高清攝像頭來模擬和觀察3種不同水沙情景下沖積扇的演化過程以及扇面上河道的遷移。Zhang等［47］模擬得出泥沙供給減小的條件下沖積扇上河道化加快，河流改道循環(huán)的時(shí)間更長。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，雖然實(shí)體模型的一些功能被數(shù)學(xué)模型所取代，但是在模擬河道的自組織演化、河勢突變、復(fù)雜行為過程、未知規(guī)律等方面仍然具有優(yōu)勢。萬強(qiáng)等［32］根據(jù)實(shí)體模型試驗(yàn)結(jié)果系統(tǒng)研究黃河下游游蕩型河段4處畸形河灣不同流量條件下河勢變化特點(diǎn)及規(guī)律，指出目前僅依靠小浪底水庫泄放中常洪水的水動(dòng)力改善畸形河灣并不現(xiàn)實(shí)。

4 結(jié)論與建議

游蕩型河道河勢突變調(diào)整是河流自組織調(diào)整過程中的一類典型現(xiàn)象。它表示游蕩型河道河勢在相對較短的時(shí)間內(nèi)發(fā)生較大幅度的變化，以此來適應(yīng)流域來水來沙條件和河流邊界。

游蕩型河道河勢突變一般對應(yīng)著特定的水沙動(dòng)力和地貌臨界條件，如果達(dá)到或超過這一臨界條件，就會(huì)引發(fā)河勢突變現(xiàn)象。基于現(xiàn)有河床演變理論對河勢突變的機(jī)理認(rèn)識(shí)尚不清晰，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：①對游蕩型河道河勢突變調(diào)整的現(xiàn)象和過程多是定性的描述和總結(jié)，缺乏定量的認(rèn)識(shí)以及明確的數(shù)學(xué)表達(dá)形式；②河勢突變現(xiàn)象比較復(fù)雜，目前對河勢突變調(diào)整的路徑和模式也不明確，對引發(fā)突變現(xiàn)象背后物理機(jī)制認(rèn)識(shí)還不足，因此還不能在理論上描述河勢突變；③從工程意義上來說，正是這種理論上的缺失使目前的河道整治工程設(shè)計(jì)無法定量評估河勢突變發(fā)生的可能，應(yīng)用工程手段進(jìn)行河勢控制的效果仍存在較大的不確定性。

對于游蕩型河道河勢突變調(diào)整現(xiàn)象，亟須進(jìn)一步開展深入和系統(tǒng)的研究。在研究過程中需要著重關(guān)注以下問題：①針對不同類型的河勢突變，遴選不同的影響因子，構(gòu)建不同的數(shù)學(xué)表達(dá)式；②厘清游蕩型河道河勢突變發(fā)生的模式、調(diào)整路徑以及可能的響應(yīng)方式；③提出適應(yīng)于不同條件下不同類型河勢突變的臨界條件，評估游蕩型河道發(fā)生河勢突變的可能，提出防止或引導(dǎo)突變發(fā)生的工程措施。

此外，在研究中將數(shù)學(xué)領(lǐng)域?qū)ｉT用于研究不連續(xù)過程的突變理論、系統(tǒng)科學(xué)領(lǐng)域其他分析方法以及傳統(tǒng)的牛頓力學(xué)等研究方法相結(jié)合，數(shù)學(xué)模型與實(shí)體模型等研究手段相結(jié)合，適時(shí)引入3S技術(shù)、人工智能、大數(shù)據(jù)分析等新技術(shù)，揭示游蕩型河道河勢突變調(diào)整的機(jī)理，為防止或引導(dǎo)河勢突變調(diào)整提供有效的科學(xué)支撐。