两类多河道河流的形式模式及河道稳定性比较

在多河道河流中，网状河流作为有别于分汊河流和辫状河流的河型而提出已经引起人们的注意，但它与分汊河流的区别常常被忽略。为了阐明二者的根本差别，力求从多河道形成模式上对二者进行比较研究。通过对长江下游分汊河流及荆江风状河流特定河段形成历史及方式的探索，提出河道内的江心洲化模式和河漫滩上的河道化模式分别是分汊河流和网状河流形成的基本途径。由此而决定了网状河道具有分汊河流更高的稳定性。     

高弯曲与低弯曲河流比较沉积学研究--以长江上、下荆江段为例

以长江上、下荆江河段为例,运用比较沉积学的方法阐述了高弯曲流河与低弯曲流河的沉积单元及沉积特征。由于河流特性、流量及河流边界条件的不同,①虽然上、下荆江都发育了大量的点坝沉积,但在形态、分布位置、成熟度、粒度分布、沉积构造、剖面结构、微地貌特征等七个方面存在明显差别;②虽然上、下荆江都发育有江心洲 (心滩 ),但是其成因、规模、演化规律及沉积结构均不同;③决口扇沉积仅仅发育在上荆江河段,且两岸发育程度几乎均等,下荆江不发育决口扇沉积;④牛轭湖沉积仅发育在下荆江,而且主要分布于下荆江北岸。     

长江荆江河段滩槽演变与航道水深资源提升关系

长江是中国的"黄金水道", 通过系统性航道整治和疏浚维护, 长江荆江河段航道水深已由2002年的2.9 m提升至2020年的3.5~3.8 m, 但仍低于上游三峡大坝库区(4.5 m)及下游河段(4.5~6.0 m), 航道水深与上下游不衔接且制约长江航道综合效益发挥。为了适应上下游航道水深, 需提升荆江河段航道尺度, 亟需明确航道水深资源、碍航特征与河道演变等关系。以长江荆江河段为对象, 分析1960—2020年水沙及地形等资料, 开展长江中游荆江河段滩槽演变与航道水深资源提升关系研究。研究表明: 三峡工程运行后荆江河段以枯水河槽冲刷为主, 冲刷量占全部冲刷量的90.97%, 江心洲和边滩面积减少18.3%, 其中江心洲、边滩面积减幅分别为9.4%和24.9%;在河床冲刷与航道整治工程实施条件下, 以4.5 m×200 m(水深×宽度)进行航道尺度核查, 荆江河段碍航总长度占全河段5.3%;4.5 m水深碍航特征包括砂卵石河段枯水位下降幅度高于河槽下切深度引起航道水深不足, 沙质河床内弯曲河段"凸岸侧边滩冲刷、凹岸侧深槽淤积"引起滩槽形态及航道边界不稳定, 以及分汊河段内洲滩萎缩与汊道间不均衡冲刷引起枯水航路不稳定及水深不足。     

长江荆江河道演变与崩岸关系分析

荆江位于长江中游的上段,因其流经荆州而得名.新中国成立后.护岸工程的实施,增强了荆江河岸抗冲能力.抑制了近岸河床的横向发展,但局部河势出现了一定程度的调整,有的河段河势变化剧烈,荆江河道崩岸仍然十分频繁.本文分析总结了荆江近期河道演变的特点;分析研究了河道演变过程中主流线的变化、河道冲刷对崩岸模式的影响.从而得出:主流线的变化、河道的冲刷变化可能诱发崩岸产生,崩岸如果得不到有效控制将会影响河势的发展.     

荆江河段泥沙冲淤对三峡水库汛期排沙的响应

三峡水库汛期排沙研究大多关注库区的减淤效应,对坝下游河道的冲淤影响尚需进一步研究,对优化水库调度和河道保护利用具有重要意义。以三峡水库下游荆江河段为对象,建立了荆江长河段二维水沙数学模型,并结合实测资料分析,基于三峡水库2018年7月排沙调度,通过设置不同的排沙比(7%～100%),计算分析了荆江河段冲淤对三峡水库排沙比的响应。结果表明：虽然荆江河段全年总体冲刷,但排沙比较大时汛期仍可能淤积,上荆江河段受排沙调度影响相对较大;总体而言,2018年汛期水沙条件下,30%左右的排沙比是荆江河段洪季冲淤的临界点;排沙比提高后,汛期淤积部位大部分为边滩等缓流区,以及弯曲河段凹岸等,主槽仍冲刷,对维护滩槽高差具有积极意义。     

近400多年下荆江河段古河道演变过程及特征

为研究下荆江河段古河道演变过程及特征,利用20世纪30年代和50年代的历史地形图、1954年航片、1968年美国KH-4B军事卫星影像及2016年国产GF-1卫星影像,结合古籍资料,全面分析了下荆江古河道的演变特征并反演了其明万历年以来400多年的历史变迁过程.下荆江河段的古河道横向摆动频繁,受河道坚硬岸坡和人工护岸工程约束,空间上为20~32 km的古河道平面摆动带,形态上分为沿主泓线侧向渐变式摆动和河道突变迁徙两种古河道类型,它们是反演下荆江河段古河道的定位依据.历史上,下荆江塑造经历了漫流、支汊分流、单一顺直河道形成和曲流演化发展等复杂过程.明弘治年间,曲流主要出现在监利-城陵矶段,石首至监利段仅微弯;明末清初,东港湖弯道和濠河弯道均自然裁弯取直,下荆江蜿蜒型河道已全面上溯到石首境内,并形成了一系列河曲弯;19世纪中叶,下荆江的河曲发展突出表现在横向移动、河曲颈变窄、凹岸环流侵蚀后退、凸岸堆积淤高推进等特点.此后,下荆江没有出现大的变迁.下荆江河段近代河弯的演变模式有凸岸淤积推进、凹岸崩坍后退型,凸岸撇弯切滩、弯顶消减型和心滩漂移并岸、凹岸串沟过流型.河流的本身作用是其演变的主要原因,但人工修建大堤与大规模围垸是重要外因.      

水沙调节后荆江典型河道横向调整过程的响应——Ⅱ.上、下荆江调整差异初探

三峡水库2003年6月蓄水运用后,下游河道水沙过程已发生大幅变化,对于岸滩抗冲性较弱的荆江河道来说,河道的横向调整过程势必受到影响。采用考虑岸滩崩塌的河势研究数值模型,针对三峡水利枢纽工程运行所引发的水沙变异过程,初步探讨了荆江典型河道横向调整及河势变化对水沙条件变化的响应。对于下荆江石首河段来说,来沙减少后,冲刷加剧,局部河岸坍塌及平面变形加剧,主要发生在受弯道水流顶冲的位置,但河势演变趋势及平面变形总体上基本一致,并未发生较大变化。对于上荆江沙市—新厂河段来说,来沙量减小后,河道平面变形幅度总体上减小,局部最大减幅可达50%左右。     

现代荆江江心洲沉积

江心洲与边滩和心滩的主要差别在于其表面植被发育和长期稳定。河道规模的水力强度决定了由上游江心洲向下游江心洲沉积物粒度的不断细化,砂坝规模的局部水流条件决定了江心洲表面上由粒度和岩石相类型所指示的微相具有分带性。江心洲上部层序主要是溢岸水流沉积的结果,但其厚度和分布范围却受江心洲大小的限制,与正常溢岸沉积具有不同的指相意义。江心洲的沉积过程形成(1)正常向下游加积(NDA),(2)汇流区向下游加积(DAC),(3)反向双侧积(CABB)和(4)向上加积(UA)等四个三维建筑结构主要素,由此构成了江心洲砂体的三维建筑结构。     

江心洲平衡形态水动力条件的理论分析

江心洲在何种水动力条件下具有稳定的形态一直是河床演变学中的核心问题,采用河道形态变分分析方法,综合分析分汊型河流在水流连续方程、阻力方程、推移质输沙方程和总流能量方程控制下的自动调整机理。以长江中下游两汊不对称的江心洲为研究对象,将其形态概化为规则的等腰三角形,详细数理分析发现,主汊的分沙比大于分流比是这类江心洲达到平衡的必要条件。当分汊河道达到平衡状态时,江心洲的形态会随着汊道间水沙分配比例的调整而变化,且分流比与分沙比越接近,江心洲越窄长。另外,利用长江中游监利汊道的实测水沙资料对理论分析进行验证,结果表明,江心洲形态的理论计算值与相应的实测值符合程度较好,相对误差为9.0%左右。     

三峡水库蓄水后下荆江急弯河道凸冲凹淤成因

三峡水库蓄水后沙量骤减使得荆江河段河床剧烈冲刷调整,下荆江急弯段“凸冲凹淤”,部分弯道凹岸侧淤积形成水下潜洲。这种不同于弯曲河道一般性演变规律的异常现象势必给下荆江的行洪、航运及江湖关系变化等带来新的影响,其内在成因急需揭示。基于原型观测资料分析,通过研究滩槽冲淤量及分布、滩体及河道形态特征等,全面揭示了近期下荆江急弯段“凸冲凹淤”的演变特征及河道形态响应。结果表明,流量年内过程重分配、来沙量及组成突变是下荆江急弯段“凸冲凹淤”的决定性因素。     

长江下荆江段分形学特征与河道演化

采用盒数维法对长江下荆江各不同时期河道岸线的分形学特征进行探讨。研究表明,下荆江河道岸线的盒数维介于1078~123之间,较黄河、海河、滦河等河流的维数要小,相当于黄河下游和长江下游平原区的维数,反映出下荆江河段是高成熟度的河段。这与长江中游地区的其他河段不相称,可能是由江汉-洞庭湖平原长期沉降所造成。河道裁弯之后,河道岸线由复杂变简单,分维数显著减少。裁弯取直事件发生在分维数值为119~123之间,即分维数可作为河道突变事件发生的一个预警参数。     

曲流串沟型江心洲形成机制与演化探讨

曲流串沟型江心洲是现代河流水利学研究关注的重要河流要素,不同于曲流河点坝和辫状河心滩,但在油气储层沉积学研究中鲜有关注。选取现代松花江典型河段,开展基于水动力学的沉积数值模拟,恢复曲流串沟型江心洲的演化过程,建立了曲流串沟型江心洲演化模式。研究结果表明:1）洪水期曲流河发生漫滩冲刷,串沟发育扩张,截弯取直,形成分汊河道及江心洲地貌;2）分汊偏移角、相对梯度优势可用于预测短期汊道存在的稳定性;3）串沟型江心洲形成于曲流点坝残余沉积之上,发育洲头侵蚀、洲尾加积、翼部双侧积,但垂向加积主要发育在顶部,不构成沉积主体结构。通过上述研究建立了曲流江心洲沉积模式,揭示了曲流河江心洲内部结构及分汊河道水动力特征,对现代河流治理和地下河流沉积储层刻画有指导意义。     

西江和北江三角洲区的水沙特点及河道演变特征

通过对珠江三角洲区有关水文泥沙资料的分析, 初步揭示了西江和北江在流速与流量、水位、含沙量、断面宽深比之关系方面的差别。结合河道平面及断面形态和河道冲淤特性, 探讨了其河型特点及成因。认为研究区西江为典型的网状河流, 而北江仍处于网状河流的发育初期。该区网状河流多河道的形成遵循冲裂机制, 人工堤围加速了河道沉积、抑制了河漫滩地的淤积, 从而使河道及河漫滩地的加积表现为不均一性。     

湖南麻阳铜矿含矿岩系岩相分析与找矿方向

文中分析了麻阳铜矿含矿岩系的岩相,探讨了矿化富集与岩相的关系.认为含矿岩层属河口水上三角洲网状河流环境沉积;工业矿体主要分布在网状河道上;矿体的长轴方向与古河道延伸方向一致.生产探矿应注意沿古河道寻找隐伏矿体.     

网状河流的构型、流量-宽深比关系和能耗率

网状河流作为一类新河型,已经受到研究者的关注,但对其研究还不充分.该研究基于目前已经报道过的资料及新近取得的研究成果,从河流构型、河道过水断面宽深比与流量关系及能耗率等方面对该河型展开论述,期望引起大家对该河型的兴趣.网状河流在许多方面表现出了独有的特色.从平面构型来看,它以相互连通的多河道围绕非常稳定的泛滥盆地为特征,其中泛滥盆地上植被发育、沼泽湖泊可见.从河道纵、横剖面来看,它具有非常小的河道比降和一般小于40的河道宽深比,总体上属于各类河型中最小的.从沉积体系的剖面构型来看,它以多个孤立的河道砂体"漂浮"在细粒泥质沉积物中为特征.在河道过水断面宽深比与流量的半对数图中可见,其宽深比随流量的增大而减小,并且其散点位于各类河流的最下部.由于其河道比降一般很小,多河道体系中的单个河道的流量相对于其决口前的老河道显然较小,从而其能耗率就相对很小.文中所讨论到的长江三口分流网状河道:东松滋河、西松滋河、虎渡河、藕池河、北藕池河和松澧合流,其能耗率分别为3.0 W/m2,5.5 W/m2,2.8 W/m2,6.4 W/m2,3.7 W/m2和2.7 W/m2,显然都小于10 W/m2,这与长江主河道在枝江附近的140 W/m2相比,差两个数量级.所有这些特征都预示着网状河流与以长江中下游为代表的分汊河流之间有着完全不同的特性,与其他河型更是大相径庭.     

洞庭湖水沙变化分析及影响初探

水沙变化是洞庭湖演变和江湖关系调整的关键因子。综合运用数理统计、小波分析、Mann-Kendall法和累加过滤器等方法,分析1956～2008年洞庭湖入湖和出湖径流和输沙量的变化特征。结果表明:①洞庭湖入湖水量以湘、资、沅、澧四水入流为主,洞庭湖入湖泥沙以荆江三口分沙为主。四水年均入湖水量约占洞庭湖出湖总水量的59.2%;三口入湖沙量约占入湖总沙量的80.9%。②由于荆江裁弯、葛洲坝工程运用、三峡水库拦蓄以及长江上游的水土保持措施的影响,从三口河道进入洞庭湖的水沙呈现明显的衰减趋势,入湖水量所占比重已由荆江裁弯前的42.6%下降到了三峡水库运用初期的21.7%;入湖沙量所占比重已由荆江裁弯前的87.7%下降到了三峡水库运用初期的59.6%。③近50年洞庭湖的泥沙沉积总量达52.9×108t,但泥沙沉积比已由荆江裁弯前的73.3%下降到了三峡水库运用初期的34.0%,洞庭湖泥沙淤积的趋势明显减弱,有利于保持洞庭湖的调洪湖容,延长洞庭湖的寿命;但三峡水库运用初期,三口分流的衰减将加剧洞庭湖区西部地区枯水供水的紧张态势,并使水环境容量下降;同时城陵矶下游长江河道的淤积导致洞庭湖洪水位抬升。     

湖北松滋关洲遗址沉积环境演化及长江河道变迁

关洲古文化遗址位于长江松滋段江心洲地表之下,是江汉平原地区迄今最早的新石器时期文化遗址,也是同时期规模最大的遗址,是长江中游史前文明化进程的重要佐证.江心洲何以引来古人类栖居,尚未得到很好的解释.为了探讨该古文化遗址与长江关洲段河道变迁历史及其沉积环境演化过程之间的关系,对关洲遗址典型剖面的沉积物样品进行了14C测年和粒度分析.结果表明:剖面沉积年代为约12 783 cal.a B.P.至近现代;剖面下部（11.65~6.70 m）沉积物粒度偏细,粒度曲线反映出水动力较弱、低能的河流漫滩沉积环境;中部（6.70~2.10 m）沉积物粒度粗细互层交替出现,粒度曲线反映水动力较强的边滩-漫滩交替沉积环境,属于河床堆积;上部（2.10~0 m）沉积物粒度偏细,粒度曲线反映水动力较弱、低能的河流漫滩沉积环境.基于以上分析,关洲遗址沉积演化及长江关洲段河道变迁可分为3个阶段:第一阶段（11.65~6.70 m）,约12 783 cal.a B.P.至明清,关洲与陆地相连,且城背溪文化期至明清之间古人类倚河而居,该阶段关洲位于长江主河道南侧的高河漫滩环境;第二阶段（6.70~2.10 m）,明清后期,为动荡的河道沉积环境,关洲处于河流凹岸,侵蚀作用加剧,长江主河道逐渐往南迁移,河道河床沉积出现,关洲逐渐演化成心滩;第三阶段（2.10~0 m）,近现代期间,关洲正式演变成江心洲,长江主河道迁移至关洲岛南侧.      

江西长江河道演变及其对水患灾害形成的影响

对江西长江河道的演变特征进行了详细研究,基本查清了近代江西长江河道的发展演变历程。自清代以来未发生重大的变迁事件,但其也处于不断演变中,其演变主要表现在河道的冲淤作用,即岸线的冲刷侧蚀后退和边滩的淤胀,江心洲、心滩、浅滩的增生淤胀、消亡和移动,河道的淤塞等。为研究洪涝灾害成生背景、致灾作用,以及防灾治灾提供科学依据。     

苏里格大气田多成因河道砂体的分布模式研究

以鄂尔多斯盆地苏里格大气田二叠系下石盒子组盒8段河道砂体为研究对象,开展盒8段河道砂体成因类型及分布模式的研究。详细的岩心观察和相标志研究表明,盒8下段为辫状河砂体,盒8上段为曲流河砂体,局部发育网状河砂体。岩性、岩相与砂体的含气性的关系密切,含气砂体与砂岩中的粗岩相单元有良好的对应关系,粗岩相主要发育在高能辫状水道、心滩及曲流河下部边滩内。河道砂体分布模式研究表明,盒8下段发育高能辫状河砂体与低能辫状河砂体模式,盒8上段具有北部网状河、南部曲流河的分布模式。     

赣江南昌段江心洲沉积特征

通过赣江南昌段一江心洲的实地考察,分析了江心洲不同部位沉积物特征、落淤层发育特征、江心洲发育过程。江心洲头部水动力最强,沉积物较粗,连续性最好;侧翼也以粗粒沉积物为主,但含有大量泥砾;顶部和尾部发育横向连续的落淤层。落淤层易板结,边缘龟裂,被河水打碎搬运。保留下来的落淤层分布局限,头部和侧翼均不易保存,顶部和尾部保存较好。另外,保存下来的落淤层近于水平,对非均质性的影响主要为垂向的,侧向连通性好。