黄河流域河型转化现象初探

黄河以其高含沙水流以及下游河道的高沉积速率而著称于世。迄今的研究, 主要针对黄河中下游流域的 侵蚀、水文泥沙和河床演变方面的研究, 而对黄河流域主支流发生河型转化的现象关注不够。在黄河的不同河段, 河型的变化频繁, 类型多样, 现象复杂, 是研究者不可回避的科学问题。本文选取黄河上游第一弯的玛曲河段、黄河 上游末段托克托附近河段及黄河下游高村上下河段来研究河型转化的形式及影响因素。玛曲河段沿流向发生网状 河型→弯曲河型→辫状河型的转化现象, 该系列转化呈现出由极稳定河型向极不稳定河型的转化, 这与世界上通 常可以观察到的沿流向不稳定河型向稳定河型转化的情况完全相反。这主要受到地壳的抬升、上下峡谷卡口、水动 力特征、边界沉积物特征及植被的区域分布等因素的控制。托克托附近沿流向发生了弯曲河型→顺直河型转化的 现象, 这是较稳定河型向极稳定河型的转化, 主要受到边界沉积物、水动力等因素的控制。高村上下河段沿流向发 生的辫状河型→弯曲河型转化的现象, 是由极不稳定河型向较稳定河型转化的现象, 河道边界沉积物及水动力是 其主要控制因素, 人工大堤只是限制了河道摆动的最大幅度, 对河型的性质影响不大, 但其上游河段修筑的水库导 致下泻的水流在辫状河段的侵蚀能力增强而使其边界沉积物粗化, 并将泥质物大量沉积在弯曲河段, 客观上促进 了河型的转化。     

基于水化学和稳定同位素定量评价巴音河流域地表水与地下水转化关系

以分析青海巴音河流域地表水与地下水转化关系为目标,2016年8月,沿巴音河采集了23组地表水样、13组地下水样和9组泉水样,室内分析得到了其对应的主要水化学离子和氘氧稳定同位素数据,运用统计分析、Piper三线图、Gibbs图分析了流域水化学特征;以溶解性总固体（TDS）、氯离子（Cl^-）和氧同位素（δ¹⁸O）作为示踪剂,定性分析了巴音河沿程地表水与地下水的转化关系;基于质量平衡法,运用δ¹⁸O定量计算了巴音河沿程地表水和地下水之间的转化量。研究结果表明：TDS、Cl^-、δ¹⁸O可用于定性分析巴音河流域不同河段地表水与地下水之间的转化关系,定量评估其转换强度;巴音河流域地表水和地下水的水化学类型主要为HCO₃·Cl-Ca·Mg,地下水水化学类型更为多样,地表水受控于岩石风化作用,地下水与泉水受到岩石风化与蒸发作用的影响;地表水与地下水水力联系密切,沿巴音河流向,二者相互转化频繁,上游河段,地下水主要接受地表水渗漏和沿途侧向径流补给,补给比例分别为65.33%、34.67%,至黑石山水库上游,地表水接受上游地下水和溢出泉水的补给,补给比例分别为49.54%、50.46%;中游河段,地下水接受地表水和北部山区侧向径流补给,补给比例分别为65%、35%;下游河段,地表水接受地下水和泉水补给,补给比例分别为53.12%、46.88%。研究结果有助于建立流域水循环模式、揭示水资源形成机制,可以为巴音河流域水资源可持续开发利用和生态环境保护提供理论和技术支持。     

全新世以来山东半岛东北部海面变化的河流地貌响应

对全新世以来山东半岛东北部沿岸的相对海面（基准面）变化,不同河流有截然不同的地貌响应方式。大沽夹河型河流的下游河谷中有分别与相对海面升降对应的溯源堆积期和溯源侵蚀期,但不同规模的河流仍有差异。黄水河型河流河谷未因基准面升降而发生侵蚀或堆积,河谷仅起了输沙通道的作用。此外,大沽夹河型河流的中下游河型在相对海面上升或下降时,还可能发生相应地网状化或曲流化。     

河型及其转化的判别

本文分析了影响河型的内外营力,建立了河型与河流能量、河岸不稳定系数、流域形状系数和地壳相对升降强度间的相关关系式。以汉江和黄河下游为例,用水力参数和河床形态指标,判别河型的转化趋势。     

1990年以来黄河第一湾齐哈玛河段砾质网状河的演变特征

黄河第一湾的网状河型因其砾石质的河床质而与砂床质网状河明显不同,但是其具体的冲淤特性、河道与河间地的稳定性等是否与砂质网状河具有相似之处,尚待揭示。以齐哈玛乡主河道长约为12 km的砾石质网状河段为研究对象,利用1990年、2001年、2013年和2016年共4期Landsat遥感影像数据和2011年与2013年两期Google Earth高分辨率图像数据,结合野外采样观测分析其1990-2016年间的平面形态变化与沉积特征。结果表明：砾石质网状河整体具有很高的稳定性,众多分支河道与河间地无明显冲淤现象。网状带面积仅增加2.43%,陆地与水体面积比例接近1∶1;网状带部分小型河间湿地及河间岛屿呈现碎片化现象,导致河间湿地个数逐渐增加,最大增加率为62.16%。河道主流线长期左右迁移交替变化,且变化率相对稳定,受主流线迁移的影响,主河道内部河间岛屿形态变化较大,其河岸变化率为5 m/a。网状河众多支河道非常稳定,平均河宽变化率仅为1 m/a左右。河岸沉积物以细砂或粉砂为主,黏土含量较高,粒度分布曲线呈现多峰,这与砂质网状河流河岸以泥质沉积物为主略有不同,但河岸及河间湿地茂密的植被保护了众多分支河道免受侵蚀、维持了河道的稳定性,这也是砾石质网状河流体系具有高稳定性的重要原因。     

科尔沁沙地西部响水河河水与其河岸相互作用的初步研究

近年来,半干旱地区的风水相互作用正成为风沙地貌研究的新热点,为探讨科尔沁沙地西部响水河河水与其河岸间的相互作用,通过对科尔沁沙地西部响水河的3个典型河段的6个断面的断面形态、流速进行现场实测,同步采集了31个水样,然后在室内对其泥沙含量进行测试,并推算断面流量。结果表明：由南向北3个河段瞬时流量和泥沙含量呈递增的趋势,集水效应十分明显;该河丰水期水量较为丰沛,河流与河岸间的相互作用明显且活跃,主要存在河水掏蚀河岸陡坡等5种相互作用的方式;当下风向陡岸弯道的法线方向与当地盛行风向一致时,气流发生明显汇聚,侵蚀加强,形成风蚀槽,且当风蚀槽接近谷底时,又为曲流的摆动创造了有利条件;河流受到沙丘前移的压迫与下风向河谷陡坡的阻挡,曲流较为发育但不完美,属于非自由曲流。     

1570—1971年长江镇扬河段江心沙洲的演变过程及原因分析

受黄河夺淮的影响,从1570年开始淮河下游由向东独流入海逐渐演变为南下入江,成为长江一条支流。这一变化为长江河流地貌的演变增加了新的变量,改变了长江镇扬河段原有的河槽特征和水流结构,洲滩冲淤、岸线进退随之发生变化。本文使用历史文献考证与古地图判读相结合的研究方法,对淮河入江口外沙洲群的形成年代与演变过程进行考证,认为裕民洲、南新洲等沙洲至少在17世纪前已经存在于淮河入江口外,是成化、弘治年间藤料沙等沦没后新淤长的沙洲。淮河入江后上述沙洲不断扩大、与新淤长沙洲一起向北并岸,致使镇扬河段北汊消亡,并由江心洲型河床向弯曲型河床转化。曲流的形成又使位于上游凹岸的瓜洲受到侵蚀,而位于凸岸的镇江不断淤积,长江镇扬河段逐渐演变为今天的面貌。     

长江中下游阻隔性河段作用机理

阻隔性河段能够阻隔上游河势调整向下游的传递,对稳定河势起到关键性作用。本文以长江中下游34个单一河段为研究对象,在系统总结长江中下游河道演变规律的基础上,归纳出阻隔性河段控制要素包括：单一微弯的河道平面形态、河段中上部无挑流节点;河相系数小于4;河道纵比降大于1.2?;凹岸黏粒含量高于9.5%;床沙中值粒径大于0.158 mm等。从Navier-Stokes方程出发,推导出河湾水流动力轴线弯曲半径的表达式,进而分析了各控制要素对水流动力轴线摆动及阻隔性河段形成的作用。阻隔性河段的判别条件为：不同流量级下水流动力轴线摆动力与河道边界条件约束力的比值始终小于1;阻隔性河段作用机理在于：即便上游河势发生调整,本河段的河道边界始终能约束主流摆动幅度,归顺上游不同河势条件下的主流平面位置,为下游河道提供了相对稳定的入流条件,从而阻隔上游河势调整向下游传递。     

雅鲁藏布江干流河宽时空变化遥感监测及水文气象响应

河宽作为河流形态的基本参数之一,对于理解地表水过程和河流生态系统功能至关重要。雅鲁藏布江是全球具有典型地域特色的高原河流,也是重要的国际河流。雅鲁藏布江地处偏远山区,其地形环境条件恶劣、测量站分布稀疏,严重限制了对雅鲁藏布江河流水文动态变化特征的科学理解。遥感卫星通过提供多时相、长时序观测影像数据,使雅鲁藏布江河宽长期动态变化监测和水文特征分析成为可能。本文基于全球地表水变化数据集（GLAD）,利用水体边界水淹频率阈值分割法重建了2000—2020年雅鲁藏布江逐月完整的水域范围,进而提取和解析雅鲁藏布江干流河宽的时空变化特征。研究结果表明：2000—2020年期间,受年内气温和降水季节性差异等影响,雅鲁藏布江干流河宽呈现出显著的季节性变化特征,中游河段的季节性变幅最大（453.6 m）,下游河段季节性变幅最小（90.3 m）;雅鲁藏布江干流河道受气候和地形的影响,空间分布差异大,河道可观察到的最窄处约30 m（即Landsat卫星影像的最小空间分辨率）,中下游辫状河流有效河宽最大可达6000 m,全程约50%长度的河道宽度小于150 m,仅2.0%的河道宽度大于2000 m;2000—2020年雅鲁藏布江干流河道的年平均河宽呈现先下降、后上升、再下降的变化特征,雅鲁藏布江全程平均河宽与降水、气温之间呈现较显著的正相关关系（通过p<0.01的显著性检验）,相关性系数R值均为0.7。此外,本文利用10 m分辨率Sentinel-2影像数据目视解译提取的河宽信息与本文基于GLAD重建的河宽结果进行对比验证,两者的相对偏差低于2%,表明本文雅鲁藏布江河宽的提取结果总体可信。     

燕山山区潮白河河道特性

密云水库以上的潮白河分为白河和潮河两支,分别穿行于燕山山区。两河的上段为顺直河型或游荡河型,下段为典型的深切曲流。河势及河型受地质构造的深刻影响。潮白两河的纵比降大,来水、来沙在时间和空间上的分配不均匀,对不同河型的形成有影响,这也表明密云水库以上的潮白河具有山地河流的特点。     

利用树木年轮重建嫩江上游近200 a来1~3月径流量

嫩江是东北地区最重要的河流之一,了解嫩江长期水文变化规律,对嫩江流域林业、农牧业生产具有重要意义。通过对嫩江上游4个地点兴安落叶松（Larix gmelinii）树轮年表与气候水文数据分析,发现4个地点的平均年表与1~3月平均径流量有着极显著关系。因此,基于树轮宽度重建了嫩江上游1804年以来1~3月平均径流量,重建方程解释了43.9%的径流变异,经检验证明重建结果可靠。重建嫩江径流变化表明：1804年以来,嫩江流域上游1~3月份径流经历了6个偏枯和7个偏丰阶段。同时,嫩江上游径流量存在60、4.3~4.0、3.4~3.2、3.1~2.9和2.3 a的变化周期。在19世纪初至20世纪初嫩江1~3月流量的变化幅度较小,而20世纪中后期变化幅度较大。另外,重建结果与黑龙江省历史记载的旱涝时期比较吻合。     

末次冰盛期后格尔木河下切的时空变化及其构造意义

格尔木河河谷中发育有四级河流阶地,均形成于末次冰盛期之后。阶地的形成由构造抬升驱动,四级阶地代表的河流下切过程反映了四次阶段性构造抬升。以三岔河和纳赤台为代表的中游河段,四次河流阶段性下切速率分别为16~13 ka BP (T4-T3),3.33~9.33 mm/a;13~11 ka BP (T3-T2),5.5~12 mm/a;11~5 ka BP (T2-T1),0.33~1 mm/a;5 ka BP (T1 至今),0.6~0.8 mm/a,下切速率自T4 至T1 先增快后减慢。上游小南川河段5 ka BP以来的平均下切速率为4 mm/a,显著大于三岔河和纳赤台河段,同期河流溯源侵蚀速率也较快,表明小南川局部地区全新世中期抬升强烈,应为西大滩断裂强烈活动所致。受区域性构造活动差异影响,格尔木河河流阶地在局部地区出现变形,其中在三岔河和最老冲积扇扇顶存在两个下切幅度和速度高峰值,而纳赤台河段下切和缓。表明控制昆仑河和野牛沟发育的昆仑河-野牛沟断裂、山前的红石沟断裂自末次冰盛期以来持续活动。其中,昆仑河-野牛沟断裂16~13 ka BP活动速率较快,到13~11 ka BP达到最快,11 ka BP后减慢,与河流中下游整体构造活动趋势一致。     

格尔木河上游水成沉积物元素时空变化、流域风化及其驱动机制

格尔木河流域上游山区沉积物元素的风化迁移规律对察尔汗盐湖中盐类资源的补给具有重要意义。文章结合已有的光释光（OSL）年代学数据,对该流域的上游纳赤台（NCT）和中游小干沟（XGG）剖面进行了主要常微量元素变化规律研究,并对流域内上下游不同类型沉积物的元素特征进行对比分析,得出如下结论：1.末次间冰期以来,格尔木河中游河谷沉积物中主要元素含量较上游西大滩、昆仑河小流域次级盆地中高,表现出较为明显的富集状态。2.流域上游湿冷山前地带河谷沉积物的风化程度明显高于中游干热河谷,表明上游冰川融水和较充沛的降水条件导致充分的水岩反应过程是主导流域风化的主要因素,且物质在流域各个次级盆地间物质输送具有跳跃性、传递性和继承性。3.流域内的风化过程与晚更新世以来的冰期-间冰期气候旋回和季风-西风相互转换密切相关,即暖湿阶段主要受季风控制,以化学风化为主;干冷阶段受西风控制,以物理风化为主。综上,格尔木河流域上游山前地带元素的风化迁移和中游河谷沉积物对元素的继承转移是流域内物质流动的主要形式。     

网状河流多重河道形成过程的实验模拟

网状河流是受到人们关注的新型冲积河流,其水文特征、地貌特征和沉积特征已经不同程度地被揭示。然而,网状河流的水槽实验迄今仍是空白,而水槽模拟实验是在时间和空间都大大缩小之后的自然界河流演变过程的再现。本文报道的是在实验水槽中通过原河道决口后网状河流的发生和演变过程。实验初始条件为:水槽辅助区的待决口河道,目标区为轴部略微下凹的长方形泛滥平原(4.5 m×16.5 m),其上下层分别为1.5 cm厚、中值粒径为0.0132 mm的高岭土层和0.5 m厚、中值粒径为0.188mm的天然细砂层,从5.5 m-17 m区段的平均纵比降为0.0058,17m-22m区段的平均纵比降为0.0077。采用的定常流量为3 L/s,悬移质输沙量在前3小时为4.5g/min,其后为1.2 g/s。实验总历时50小时。实验初期,目标区的上游段以垂向加积作用为主,中游以随机侵蚀为主,下游以溯源侵蚀为主,在13.5小时左右,相互连通的多重河道的网状河流体系的雏形基本展现。此后至25.5小时,网状河道的演变以下蚀为主演变为以适度的侧蚀,但河岸的后退幅度很小,标志网状河道逐步过渡到成熟期。从25.5小时至50小时,个别河道的局部废弃和决口是该成熟期网状河道演变的新特点。实验成功地模拟了天然网状河流的形成、发展和演变过程,同时也证明了它是不同于分汉河流的河型。这不     

河流纵剖面陡峭指数对庐山构造抬升的指示

庐山是位于江南造山带北缘的断块山,其抬升过程对于认识本区的构造演化至关重要。利用河流纵剖面的形态参数可以定量估算相对的构造抬升速率。基于5 m分辨率的DEM提取了庐山9条主要河流的纵剖面,依据坡度—面积图确定了裂点类型,结合地质图判别出裂点成因,并利用河流水力侵蚀模型计算了稳定态河段的陡峭指数以及凹曲度。结果显示,庐山的河流基本呈过渡态,以发育数量不等的裂点为标志;垂阶型裂点的形成主要与岩石强度不均一有关,而坡断型裂点是侵蚀基准面下降产生的。坡断型裂点以下的基岩河段具有较大的陡峭指数,表明庐山经历了从早期低抬升速率到晚期高抬升速率的转变。庐山受快速抬升影响的河段,陡峭指数具有南高北低的特点,主要是由于庐山整体抬升过程中南部、北部的抬升速率存在一定差异,亦可能是岩性不同造成的。     

四川省北川湔江流向演化过程研究

前人对北川湔江袭夺湾位置的争议引发了对古湔江流向演化模式的争议。通过对断裂构造的水系响应方式的研究并辅以河流地貌证据,表明湔江的流向演化经历了银屏口分水岭迁移的主动袭夺过程和新构造运动造成湔江改道的被动袭夺过程,都坝河与通口河近似直角的交汇端应为袭夺湾的准确位置。具体来说,沿断裂发育的古都坝河在曲山镇附近首先注入古湔江,通口河溯源侵蚀切穿银屏口分水岭,古都坝河上游河段被通口河袭夺后改道注入通口河,古都坝河下游河段成为断头河。随后,因构造隆升而南流受阻的古湔江在曲山镇附近改道,水流沿已成断头河的古都坝河下段河道注入通口河。计算表明,北川湔江由古流向向现代流向转变的时期大致为距今 970ka的早更新世晚期。     

秦皇岛地区新生代古地理若干问题的初步探讨

早第三纪古新世本区构造长期稳定,气候炎热潮湿,地表风化剥蚀形成准平原化夷平面,其表面发育了红色风化壳,矿物颗粒没有经过搬运与分选,属原生残积风化壳类型.特征与目前南亚热带类似,生长热带、亚热带常绿林. 始新世初EW向断裂活跃,北部上升为丘陵山地,中部稳定,南部下沉为渤海盆地.中新世渤海盆地尚有火山喷发.达时北部某些河段下切与地壳抬升速度大致平衡,开始形成嵌入曲流,气候由始新世 的南亚热带演化至中、上新世为北亚热带.早更新世初NE向断裂活动,东西分异,柳江盆地形成.石河水系沿断裂袭夺扬河上游.山间河谷有棕灰色泥砾堆积.古生物资源反映当时已演化为温带气候.     

呼图壁河基流变化及其影响因素

基于石门水文站实测日径流数据和流域气象资料,运用平滑最小值法和递归数字滤波法对呼图壁河流量过程进行了基流分割研究。在不同的时间尺度上探讨了呼图壁河年均基流量和基流指数（BFI）的变化特征,以及不同水平年基流量与BFI的变化特征,并按照不同水平年份的划分从气温和降水两方面剖析影响基流变化的因素。结果表明：研究区内平滑最小值法优于递归数字滤波法。呼图壁河基流量的年内分布表现为单峰型,7月达到最大值,BFI先减小后增加,5月最小,枯水期BFI接近1。呼图壁河年基流量呈现为增加的趋势,多年平均基流量为3.67×10⁸ m³,多年平均BFI为0.78,呈递减趋势。枯水年份的平均BFI为0.78,平水年为0.76,丰水年为0.74。春秋两季气温和降水对呼图壁河基流量的影响最为显著,不同的水平年份相关系数也存在一定差异。各年份气温对春秋两季基流量的影响均大于降水,说明气温是呼图壁河基流变化的关键性因素。     

黄河青藏高原网状河段不同流量下活动河道的分布规律

以黄河青藏高原阿万仓和采日玛两段主河道50 km与65 km长的网状河段为研究对象,利用2013年3期遥感影像绘制了不同流量下（176 m³/s,978 m³/s,1 610 m³/s）网状河段活动河道的分布变化图,结合DEM数据分析了现有河道在流量增加过程中的空间分布格局和潜在定量关系。研究结果表明：根据流量大小划分出的3类活动河道,其分布规律基本是后者位于前者的两侧,据此可以推断,网状河分支河道基本是从主河道向两侧逐渐发展的。对于阿万仓河段,在河谷和河间地相对宽阔处,每个河道断面上3类活动河道数的比值为1:1.67:2.25;而在河谷较窄的地方,该比值为1:1.22:1.33。在采日玛河段,该比值分别为1:1.3:1.4和1:0.95:1.16。在宽阔的草原湿地河段,当网状河的主河道发生弯曲时,弯道内侧的活动河道数要大于弯道外侧的活动河道数。在平坦开阔的河谷地带,断面上的活动河道线密度与河谷宽度之间呈现出极好的线性负相关关系;而峡谷地带由于两侧高地形的限制,河谷宽窄不一,活动河道的线密度相对较大、且差别也较大。     

中国积雪资源时空演变特征及其旅游开发关键区识别

积雪资源深刻影响着滑雪旅游的发展与布局,刻画中国积雪资源时空特征,识别旅游开发关键区,对中国冰雪旅游高质量发展具有重要意义。本文通过Mann-Kendall突变检验、热点分析、重要-感知实绩分析（IPA）等方法刻画中国1979—2020年积雪资源时空演变特征,构建资源稳定性-旅游开发适宜性指标体系,识别中国滑雪旅游开发关键区。结果表明：(1)中国积雪资源过去40年变化可划为3个阶段,1980—1995年（Ⅰ）积雪资源下降,1995—2010年（Ⅱ）增加,2010—2020年（Ⅲ）下降。在空间上,变化面积呈现Ⅰ-Ⅱ（33.2%）>Ⅱ-Ⅲ（31.1%）>Ⅰ-Ⅲ（29.3%）的特征;(2)中国积雪资源在月尺度上,1—3月（Ⅰ）积雪资源基本维持稳定,3—10月（Ⅱ）显著下降,10—12月（Ⅲ）恢复。在空间上,变化面积呈Ⅰ-Ⅲ（30.3%）>Ⅱ-Ⅲ（28.3%）>Ⅰ-Ⅱ（26.8%）的变化规律;(3)中国境内滑雪旅游开发极关键区面积占比为4.90%、关键区为11.69%、一般区为31.57%、不关键区为25.73%、极不关键区为26.11%,总体来看中国境内85%的区域不...