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。     

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.      

上荆江马羊洲网状河沉积特征及其形成机理

长江枝城至城陵矶段称荆江,以藕池口为界分上荆江和下荆江。上荆江历史上表现为纵横交错的网状水系,至今仍具网状河(anastomosed)特征:其河道断面呈“W”型;江心洲滩发育,且以江心洲居多;河道最大曲率2.23,最小曲率1.23,河床坡降0.538;     

黄河大禹渡至稠桑河段裁弯流路及工程布置研究

黄河三门峡库区大禹渡至稠桑河段2002年发生自然裁弯后,河道长度缩短9km,为防止该河段再次形成"Ω"形河湾,维持或扩大自然裁弯的效果,减缓潼关高程的抬升,拟尽快开展河道治理,实施裁弯工程.本文详细介绍了裁弯工程流路及治导线规划方案.     

中国现代网状河流沉积特征和沉积模式

中国境内的许多河流发育有网状河段,从长江、黑龙江、珠江等这样的大型河流到嫩江、赣江等中小型河流都有。依据这些网状河的地理和构造背景的不同,可以把它们划分为:平原网状河流、山谷网状河流、入湖三角洲平原网状河流和入海三角洲平原网状河流四大类型。作者通过实地挖掘探槽、密集采样,对嫩江齐齐哈尔平原网状河段、赣江入湖三角洲平原网状河段、珠江入海三角洲平原网状河段沉积特征进行了详细描述和研究,并建立了网状河的沉积模式,探讨了网状河的成因。认为网状河流体系的发育不受气候和地理位置的限制,低坡降是形成网状河的必要条件,相对稳定的网状河道不同于曲流河和辫状河,湿地环境是网状河流体系中最发育的地貌单元,堤岸植被繁茂、粘结性高是河道稳定的重要因素,与曲流河和辫状河相比,网状河出现的几率较低。     

黑河下游颈口裁弯后河道三维水流结构研究

黄河源黑河下游于2018年7月汛期发生1次颈口裁弯的极端地貌过程,裁弯河段的水流结构发生强烈调整,开展原型观测裁弯后河道水流结构具有重要科学意义。2019年和2020年采用声学多普勒流速剖面仪对裁弯河段共计45个横断面进行野外测量,对比分析裁弯后河道三维水流结构与环流强度。结果表明:受河道形态、边界条件、水文条件等因素影响,裁弯口上游顺直河段的水流结构受颈口裁弯的影响较小,而弯道段水流结构于裁弯后明显调整。具体表现为颈口裁弯对顺直河段的流速、环流强度空间分布无较大影响,会改变弯顶段最大流速的横向分布和环流结构的断面分布、影响分离区的规模和分布位置。研究结果加深了颈口裁弯后水流结构调整对牛轭湖淤积、分离区河床冲淤以及新河道冲刷影响的认识。     

沉积体系分析与河道砂岩型铀矿成矿条件讨论--以鄂尔多斯中新生代盆地东胜地区为例

本运用沉积体系理论，对东胜地区直罗组的沉积相及沉积体系归属进行系统分析，指出直罗组为河流相沉积，其河流演化经历了早期辫状河、中期低弯度曲流河和晚期高弯度曲流河3个阶段。根据气候演变特点将直罗组分为上、下两个岩性段：下段为温湿条件下的辫状河沉积和低弯度曲流河沉积，形成灰色沉积建造；上段为干旱炎热条件下的曲流河沉积，形成以红色为主的杂色沉积建造。本区铀矿化属河道砂岩型，矿化受辫状河道控制，主要赋存于辫状河沉积砂体中。同时，对河道砂岩型铀矿化的成矿条件进行了初步探讨。     

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。     

鄂西清江下游中更新世晚期以来的河流演化

随着水利水电和旅游经济的发展,清江流域已成为众多学科研究关注的热点,清江的形成与演化也得到了学术界重视。探讨清江的河流演化有助于研究地质灾害的发生机理,为当地减灾防灾工作提供理论支撑。在清江下游多处河段存在以双底谷中谷为代表的古宽谷,它们呈线状连续分布,与现今河道大致平行,是清江下游河道变迁的重要证据。通过古宽谷内的代表性河流阶地年龄数据,可以较为准确地梳理出河流演化过程的时间序列。从清江下游的双底谷中谷和其中的河流阶地的系统调查研究入手,通过自然历史分析法和类比法,结合阶地物质光释光年代测试方法,重建了中更新世晚期以来清江下游大致的河流演化过程,同时提出山地河流演化存在去直取弯、袭夺归并和变换的特点,指出地壳差异隆升是导致河道变迁的主要因素,提出通过河流演化过程的研究探讨岸坡稳定性的思路。     

黄河下游不同河型河道的水沙效应及演变趋势分析

黄河下游沿程出现的辫状河流（游荡型河流）、弯曲河流（弯曲型河流）、顺直河流（顺直微弯型河流）的转化现象引人关注,并有不同方面的专门研究。本研究针对以往研究的不足,通过对不同河型段的水沙演变、断面形态对流量的响应、河道断面演变、河床沉积速率及能耗率特征等方面,系统分析了不同河型段河道的水沙效应。认为黄河下游沿程出现的三类河型是由河道比降小、河床质细、洪枯水交替、粗泥沙输入少及大堤限制等因素起主导作用。其中顺直河流的出现是人工大堤的胁迫性产物。随着近年来水沙的阶段性减小,顺直河流在大堤的挟持下得以维持;弯曲河段河道的侧向摆动依然、宽度略微变窄,河床加积速率最大,但不会导致整个下游河道比降发生明显变化;辫状河段能耗率相对较大,冲淤强烈,滩槽更替频繁,但随着流量的减小,其能耗率明显减小,其比邻弯曲河流段的河道会逐渐曲流化,表现为弯曲河段的适度上延,但延伸有限。各类治理措施中,以中上游修建水库和淤地坝是最有效的,可拦截大量粗泥沙,从而降低下游河床的加积速率,以延缓悬河的发展。当然,针对决口险情的大堤建设是必要的,但要与不同河型段的河道稳定性相适应。     

The orientation of helical flow in curved channels

The planform patterns of meandering submarine channels and subaerial fluvial bends show many similarities that have given rise to strong analogies concerning the fluid dynamics of these channel types. Existing models of helical motion in open‐channel bends depict flow that is characterized by surface flow towards the outer bank, and basal flow towards the inner bank. This paper investigates and compares, through an analytical model and physical experiment, flows within fluvial meanders, and submarine channel bends that contain density‐driven gravity currents. The results indicate that the sense of helical motion can be reversed in submarine bends that contain density currents when compared with fluvial bends, and that the orientation of the helical flow is dependent on the vertical distribution of downstream velocity. Specifically, the sense of helical motion is reversed in bends when the maximum downstream velocity is near the bed, resulting in near‐bed flow towards the outer bank. These findings suggest that the dynamics of sediment transport and deposition in curved channels with such velocity profiles will be fundamentally different to those currently assumed from sinuous open‐channels.     

长江中下游近期河道演变及其主要影响因素

长江河道变迁直接影响其两岩的经济开发和人民生活。本文较详细地阐述了长江中下游近期江岸的冲淤变化、江心洲的演变及岸崩塌变形的特征及规律，分析了影响其演变的主要因素，进而预测了江岸的冲淤趋势。     

永定河沉积特征研究

永定河是华北海河水系的最大支流,在其上、下游的2个河段具有明显的沉积差异.通过对永定河上、下游河段的沉积物岩样的分析,探讨了不同河段的沉积构造类型,从粒度、层理和垂向层序方面,分析了上游至下游沉积特征存在的差异,并结合永定河同一历史时期的河道展布形态,根据辫状河的形成机理,分析了不同河道段的形成原因和演化规律.     

山西河曲黄河阶地序列初步研究

黄河干流奇特的"几"字形格局是其复杂发育历史的表现。由于流域内的地质与气候条件复杂多样,分段开展深入研究是全面认识黄河的基础。晋陕峡谷是研究黄河演化的关键地段之一,河流阶地忠实地记录着河流发育的历史。文章选择山西河曲县城附近黄河阶地发育典型的河段进行研究,在实测河流阶地地貌剖面的基础上,系统采集了20个年代样品进行光释光(OSL)测年。依据地貌类型、沉积特征以及定年结果,建立了该河段黄河阶地的演化序列,得出以下结论:1)河曲地区黄河曲流凸岸形成有4级阶地,T₄阶地的形成主要受构造控制,而T₃,T₂和T₁阶地的形成主要与气候变化有关,各阶地的年龄分别是T₄为90ka,T₃为30ka,T₂为20ka,T₁为3.4ka。2)河曲地区约140ka以来河流地貌的演化经历了5个阶段,各阶段以下切侵蚀开始,结束于各阶地堆积面的塑造。约90ka以来,该地区河谷谷底下降速度和曲流可能最大侧蚀速度的平均值分别为0.9mm/a和33.4mm/a。在不同阶段,二者的大小变化及组合状况各异,在构造相对稳定条件下,河流以侧蚀作用为主,其侧蚀速度与气候和岩性条件有关。3)河曲地区的黄河曲流是在河流下切过程中逐渐侧蚀、演化而成的,具有内生曲流的特点。4)T₄阶地的泥流沉积和加积堆积,可能记录了地方性气候变化,其范围和意义有待进一步研究,另外,T₃,T₂和T₁形成过程中气候变化的作用也有待探讨。     

长江上游水系变迁的河流阶地证据

以金沙江石鼓-巧家河段与川江宜宾-重庆丰都河段的阶地堆积物物质成分变化为着眼点研究了长江上游水系变迁。分河段对阶地堆积物重矿物成分进行时空对比后发现,金沙江下段沿岸各地的高位阶地重矿物成分差异较大,说明当时该地区尚未有贯通的金沙江,而可能是独立的小水系。白汉场、剑川、漾濞、元江等地古河谷堆积物样品重矿物成分的相似说明古金沙江可能是在石鼓、鸿文附近向南经过白汉场-剑川-漾濞盆地入红河的。川江各处高位阶地重矿物成分的差异说明当时该地区也存在分散的水系。金沙江下段以及川江贯通之后汇水东流,现代长江上游水系格局形成,并发育了重矿物成分相近的低阶地。     

黄河下游河型的特性及成因探讨

黄河下游具有辫状河流、弯曲河流和微弯顺直河流3种河型，从横断面上可见，辫状河段的河道变化最频繁且最不稳定，微弯顺直河段最稳定；而弯曲河段明显向上游延伸，随着输沙量在各河段的阶段性变化，冲淤 状况在各河段也表现出阶段性，但加积升高是各河段发展的总趋势，从河相关系可见，弯曲河段和微弯顺直河段基本相似，但和辫状河段有着本质的区别。辫状河段的演变主要受到中上游来水来沙等自然因素的综合影响，但其更大范围的摆动仍然受到人为作用的影响；弯曲河段是河流自动调整的必然结果，两岸河堤对它的形成及向上游的延伸具有促进作用，但对它侧向迁移的特性具有较大的限制作用；而微弯顺直河段是人力强迫下河流局部调整的产物。     

长江上游屏山至宜昌河道泥沙存贮量的变化及其地貌学意义

通过河流输沙分析研究了长江上游河道的悬移质泥沙存贮量及其变化。结果表明,1956～2000年屏山-宜昌河段历年的河道存贮量的变化可以划分为3个阶段,即两个泥沙存贮期和1个泥沙释放期。1956～1968年为第1个泥沙存贮期,河道泥沙存贮累积性增加,累计存贮量为4.0126×10⁸t,与这一时期人类活动导致的流域侵蚀加剧有密切的关系;1969～1983年为泥沙释放期,累积释放量为2.6533×10⁸t——支流水库大量修建,拦截了泥沙,下泄泥沙减少,进入长江干流的泥沙减少,含沙量降低,使得干流中前期存贮的泥沙发生侵蚀而释放;1984～2000年为第2个泥沙存贮期,累积存贮量为4.0733×10⁸t。金沙江下游重点产沙区产沙量增加,进入长江干流的泥沙增多,葛洲坝水库建成后投入运行,三峡水库大坝的建设,也导致长江干流河道中泥沙存贮量的增大。输入沙量、输出沙量和与流域面平均年降水量之间均存在较明显的正相关关系,而存贮量与降水量不相关,说明河道泥沙存贮对于降水量的变化不敏感。屏山-宜昌河道泥沙输移比的时间变化大致可以分为两个阶段,即在1956～1982年河道泥沙输移比呈增加趋势,1983～2000年则呈减小趋势。这种变化可以用河道泥沙存贮的变化来解释。长江上游屏山-宜昌河段河道泥沙存贮的时间变化与中游宜昌-武汉河段泥沙冲淤量的时间变化相位在一定程度上是相反的,说明上游河道泥沙存贮增多会导致中游河道泥沙存贮减少,上游河道泥沙存贮减少会导致中游河道泥沙存贮增多。     

龙门山典型河流形态变化的潜在地震因素分析

以岷江支流白沙河和涪江支流湔江为例,探讨了2008年汶川地震之后龙门山地区河流形态的变化及其可能的长期构造地貌效应。研究表明,2008年汶川地震地表破裂带穿越河流形成裂点（跌水）,地震触发的山体滑坡、泥石流堵塞河道形成堰塞湖,致使河流形态及河流水动力条件随之发生变化。河流同震裂点在震后迅速消失,部分河段出现“裁弯取直”的趋势,这可能与河流中激增的沉积通量有关。随着周期性大地震的复发,河流的沉积-侵蚀过程会不断改变,伴随着震间活动断裂持续的构造变形,龙门山河流形态可能会发生快速变化。      

Late-glacial sedimentological and morphological changes in a lowland river in response to climatic change: the Maas,southern Netherlands

The late Pleniglacial and Late-glacial Maas valley, south of Nijmegen, contains four terraces. Three river systems are described based on the morphology of channel scars on these terrace surfaces and by sediment characteristics. The River Maas reacted to climatic warming at the start of the Weichselian Late-glacial by changing its river system slowly, from a braided system to a transitional phase between braiding and meandering and finally to a highly sinuous meandering system. The Maas reacted rapidly to the Younger Dryas climate deterioration by again establishing a braiding system. At the onset of the Holocene, the river changed abruptly to a meandering river without a transitional phase. The triggering factor for change in the Maas river pattern is almost certainly the changing climate in the Late Glacial. Gradient lines on the terrace surfaces show that tectonic activity did not modify the morphology of the channels. A division of the terraces is shown, the morphological, sedimentological and petrographical characteristics are presented and the linking of changing fluvial patterns with climatic changes or tectonic movements is discussed. © 1997 John Wiley & Sons, Ltd.