水流流动过程中,会与床面沙粒表面产生摩擦,同时也会受到床面形态的阻碍作用。一般将冲积河流的阻力划分为沿程阻力和局部阻力。①沿程阻力包括床面阻力和岸壁阻力。床面阻力由沙粒阻力及沙波阻力两部分组成,沙粒阻力是河床表面的泥沙颗粒对水流产生的摩擦力;沙波阻力是河床表面的沙波运动对于水流运动产生的形状阻力,又称形态阻力。岸壁阻力是河岸壁面粗糙引起的水流阻力。②局部阻力指由于河流局部形态突变或出现孤石、洲滩和植被等引起的阻力。狭义上,动床阻力仅指沿程阻力中的床面阻力;广义上,动床阻力指冲积河流的总阻力。由于冲积河流的形态沿程不断变化,若在较大的空间尺度上观察,冲积河流的各种阻力皆可以沿程阻力来表述。
由于水流对泥沙的输运(主要是推移质运动)和床面形态的演变,和定床相比,动床条件下床面阻力变得异常复杂。一般随着水流强度由弱变强,床面从平整开始出现沙纹和沙垄,床面阻力不断增大;而当水流强度从低水流能态转为高水流能态后,床面出现平整状态,床面阻力迅速降低;随后床面形态再发展到出现驻波或逆行沙波,床面阻力变化更加复杂。在冲积河流中,水流强度和床面形态相互依存、相互制约,而水流强度属于矛盾的主要方面,也往往是研究动床阻力问题的起点。
动床阻力的计算方法还不完善,大致分为3类:第1类是将沙粒阻力和沙波阻力分开计算,然后相加得到总阻力。第2类是采用综合系数来表征动床阻力(如达西-魏斯巴赫摩擦系数),这一般需要基于实测资料来分析阻力与水流因子之间的关系,最终得出阻力系数公式或图表。第3类是把床面形态视为大尺度颗粒,建立沙波尺寸和有效粗糙度的函数关系。