风-水两相作用区内河床沉积粒度对地貌过程的响应:以内蒙古黑赖沟流域为例（英文）

黑赖沟流域位于内蒙古风-水两相交互侵蚀区域,主河道的泥沙输移特征较为复杂。为了分析河道沉积粒度与地貌过程的关系,文中主要通过探讨粒度参数与外营力特征的关系对沉积粒度的成因机制进行了研究。在分析过程中首先对河床沉积粒度参数、风成颗粒的最大粒径、河流功率和面积-高程积分值沿河道方向的连续变化值进行了计算,分别对不同河段的外营力活动特征进行分析,并以此为基础,将粒度参数作为因变量,其余三者作为自变量,建立了多元回归函数。分析结果显示不同河段外营力对河床沉积物的影响特征不同,其中上游河段河床沉积物主要受径流和风力作用影响;中游河段主要受河流作用影响,沉积颗粒的分选性最差,沉积颗粒的大小与河流功率关系密切,粗质颗粒难以被搬运到下游河段;下游河段受库布齐沙漠影响的可能性较大。就河道整体特征来讲,河道两侧地貌的侵蚀演化特征对河道内的沉积颗粒影响不显著,河床沉积物特征主要受河流和风力作用,其中沉积颗粒的平均粒径主要反映了河流功率的大小,风力作用对沉积颗粒的分选性具有一定影响。河道内的风成颗粒主要来自流域西部,粒径值不会大于0.88Φ,其中下游河段内的风成颗粒比上游河段略粗。总而言之,河流作用对河道沉积粒度特征的影响起主要作用,风力作用次之。     

广东大峡谷河床壶穴形态的形成与发育

对广东中新世夷平面上大布河强烈下切的广东大峡谷源头河段的227 处壶穴形态特征进行详细测量并做统计分析, 结合野外观测结果从统计学的角度定量地描述壶穴的形成和发育过程。研究得出以下结论: 壶穴的形成与发育只与河床局部的地质、地貌、流水特征有关, 其形成始于河床床面薄弱处和三角(撞击) 坑; 壶穴形态受构造节理控制; 壶穴发育过程中, 深度与口径间有很强的(对数) 正相关关系; 壶穴发育过程中, 其形态和流水作用的形式不是固定的; 在下切强烈的河段, 作为河床下切的侵蚀形式之一, 壶穴形成既不需要很长时间, 也不能充分发育, 而且难以长期保留。以统计方法定量地研究河流壶穴有助于解决广东第四纪环境的有关争论。     

基于遥感技术的黑龙江上中游河道特征研究

以2000年Landsat-7 ETM+影像、地形图、数字高程数据等为数据源,从河道平面形态及河流纵剖面形态对黑龙江上中游河道特征进行分析。从河流动力特征、流域自然环境条件及人类活动方面探讨其对河道形态特征形成的影响。研究发现:黑龙江上中游河道曲折系数均值为1.20,属于微弯顺直型河道,整体相对稳定,但局部河段河道形态复杂,河流纵剖面形态为下凹型曲线;河流形态的形成遵循一定的河流动力学规律,是水流和河床在自然因素与人类活动影响下相互作用结果。     

珠江白鹅潭卡口河段地形演变及其影响

白鹅潭位于广州市区西部,是珠江广州段水最深、河面最阔之处,前、后航道及流溪河交汇的节点,其特殊的地理区位和自然条件对广州市城市发展起着至关重要的作用。文章首先探讨珠江白鹅潭段河段卡口的地质地貌特征,利用近代地图及遥感图等数据,分析白鹅潭的河道演变及冲淤变化。结果表明,白鹅潭卡口河段的控制性作用对珠江水位的稳定具有重要的影响,白鹅潭段河床演变总体特征为河道缩窄较为明显,而淤浅相对较缓,卡口河段束窄,势必影响上游洪水下泄和缩减下游纳潮量。因此为保护珠江和广州城市的安全,应遵从河道演变规律,保证珠江卡口段两岸有较开阔的空间,不应再束窄江面。     

黄河内蒙古不同河型段对洪水过程的响应特征

黄河内蒙古河段的河道淤积近年来有所加重,一些人寄望于人造洪峰冲沙来降低河床。本文根据典型年份的最大洪水的流量—水位过程线变化特征,揭示黄河内蒙古不同河型段对这些洪水的响应机制,得出黄河内蒙古河段洪水的流量—水位过程线类型有线形、顺时针环线、逆时针环线3类单一关系和线形+逆时针环线、逆时针环线+线形、"8"字形+线形、嵌套状逆时针环线以及交叉线形5类复合关系。这些关系总体上可以反映洪水过程中河床是侵蚀还是沉积、何时侵蚀何时沉积、以及冲淤是否具有反复性。黄河内蒙古冲积性河段的河道对同一次洪水过程的响应沿程表现出分化现象,其中辫状河段以河床侵蚀下降为特征,弯曲河段以河床明显沉积升高为特征,而顺直河段以少量沉积或冲淤平衡为特征。不同河型段的河道对洪水的响应趋势与洪水动能的沿程减小相适应,洪峰含沙量沿程减小是该趋势的具体体现。人造洪峰冲沙难以逆转上述淤积趋势,对防治洪灾帮助有限。     

黄河下游河道断面形态参数变化及其水沙过程响应

基于1965—2015年黄河下游花园口、高村、泺口站的逐年水文和汛前河道断面的实测资料,分析了河道断面形态参数(河道断面面积,河道宽深比等)的变化,以及对河道断面形态与来水来沙间的关系做出定量化分析。结果表明:主槽断面形态参数与水沙搭配以及前期断面形态密切相关,沿程3个断面形态参数调整方式存在显著差异。河宽调整幅度沿程减小,辫状河段变幅最大,尤其在1986—1999年,辫状河段萎缩程度最为严重,其次为弯曲河段,顺直河段横向调整幅度最小。受到前期断面形态的影响,辫状河段河道断面调整方式既有横向展宽(萎缩)又有垂直加深(淤积);弯曲河段河道宽深比与流量呈较弱的正相关关系,具有横向和垂向的调整方式;而顺直河段的宽深比与流量呈负相关关系,与来沙系数呈正相关关系,河道以垂直加深(淤积)为主。     

珠江三角洲网河区水文与地貌特征变异及其成因

采用珠江三角洲网河区数十年来的人类活动和水文特征资料，通过分析人类活动的水文响应特征，发现该地区近10年多来水文情势发生了显著异变。主要表现在河道人工采砂以及大洪水冲刷导致河床下芬，部分断面水位－流量关系异变。部分河段冲淤特征倒转，汊河分水分沙比发生变化。围垦，臾，码头建设以及水闸的不合理调度使得水量集中，蓄滞洪能力减小，河道流量增加。三角洲上部河床剧烈下切，汇流速度加快；而口门多呈淤只状态，加之海平面上升，潮流顶托阻水，三角洲腹地水位抬升，洪涝威胁加剧。剧烈人类活动是珠江三角洲网河区水文与地貌特征变异的直接原因。     

喀斯特地区洞穴壶穴形态的形成与发育

喀斯特洞穴河床壶穴是记录洞穴微地貌演化、洞道走向、水流与地下河床边界条件相互作用的关键性证据之一。通过对贵州绥阳双河洞穴系统,属娄山关组白云岩地下河段108处洞穴壶穴的形态及分布特征进行实地仔细观察和分析发现:该区地下河河床壶穴分为两种形式即跌水壶穴(plunge holes)和旋转流壶穴(eddy holes)。它的规模、形态及分布特征规律性较地表河床壶穴强,主要受水动力、洞道走向控制。由于洞内气候环境长期稳定,洞穴河床壶穴的形成与演化主要是水动力条件、洞道走向、岩性、洪冲积物综合作用的结果。本研究结果将丰富与完善壶穴不同地貌部位、不同岩性特征及成因,为洞穴河床壶穴形态的形成与发育提供科学论证,为洞穴微地貌演化过程及洞穴水动力研究发展提供科学依据。     

黄河上游内蒙古段河床演变及其与水沙变化的关系

对黄河内蒙古段河道大断面进行了连续4 a的测量,分析了断面泥沙冲淤与形态调整的变化过程;通过对河床形态指标变化与水沙条件的相关分析,揭示了河床调整主要的影响因素。结果显示：近4 a内不存在河槽萎缩的现象,整个河段河道存在总的冲刷降低的趋势,继承了自2004年以来该段河道以深度加大为主,河槽逐渐缓慢扩大的变化方向。整个河段平均从2011年汛后至2014年汛后,全断面冲刷了64 m²,河槽河底降低了0.16 m,河槽断面面积增加了4.4%,平均深度增加了4.9%,河槽宽度只增加了0.88%,河槽宽深比减小了4.8%。河槽冲刷和形态调整主要发生在2011年汛后至2012年汛后期间,与2012年较大的洪峰有关。分析河槽冲淤和断面形态变化与水沙条件的关系,结果显示滩唇高度、河槽过水面积、平均深度及宽深比变率与流量大小关系密切。滩唇高度、河槽过水面积、平均深度随着流量的增大而增加,宽深比随着流量的增大而减小。相反,河床断面面积和主槽宽度的变化与水沙条件的关系不显著。除了滩唇高度与平均含沙量有关外,平均含沙量和来沙系数与河床冲淤以及河槽形态变化之间关系都不显著。揭示出近年来内蒙河道主槽以垂向冲淤为主,并且流量变化控制着河槽冲淤与形态调整过程。     

塔里木河中游河段水文要素分析——以乌斯满河口上下游河段为例

采取工程措施调整干流上、中、下游区水量泄放比例,完成塔里木河流域综合治理工程项目,实现塔里木河的综合治理生态河流目标。由于中游河道比降小、砂质河岸极易侵蚀,河床宽浅,河道行洪能力低下;该段是塔里木河冲积平原南北伸展最宽的地段,是塔里木河河道泛滥地段,洪水使河道改道频繁。为进一步论证塔里木河中游河段控制型拦河枢纽工程对上下游河段堤防和两岸生态闸的影响,进行塔里木河中游拟建枢纽工程上下游河段内的水文要素观测、测量实验分析,掌握河段各项水文要素变化特征,分析河段内洪水的水面线、糙率的变化情况和中游河段的年径流量、最大洪峰流量、泥沙含量、输沙量等水文要素衰减率,以及河道内断面冲淤变化等问题,是为进一步研究洪水冲刷对堤防、水利工程影响的基本资料,是流域综合治理工程项目论证工作的必要条件。     

调水调沙以来黄河尾闾河道冲淤演变及其影响因素

2002年开始的黄河调水调沙改变了进入黄河口的水沙条件,必然引起尾闾河道地貌的显著调整.根据黄河尾闾河道利津以下的断面实测高程数据,建立基于正交曲线网格的河道DEM,结合河床形态与水沙条件变化,综合研究黄河尾闾河道冲淤的时空演变及其影响因素.结果表明,调水调沙以来尾闾河道冲刷明显,2002-2017年累计冲刷6240万...     

克里雅河中下游流域地表沉积物的粒度与化学元素空间分布

通过对克里雅河流域的实地考察、地形测量、取样,分析其流经沙漠过渡带地表沉积物的粒度、化学元素的空间分布,得出以下结论：河流—沙漠过渡带地表沉积物的粒度组成以>2 φ的粒径为主,粒度特征明显表现出风成特点;化学组成上以Si、Al为主,和上陆壳平均化学组成相比,除Ca、Co、As外都有一定的亏损;不同河段自上游至下游,在不同动力条件下,地表物质粒度特征表现出河漫滩砂与阶地风成砂呈相反的递变趋势;不同河段A-CN-K图解及CIA揭示了克里雅河不同河段地表物质化学风化程度均很低,处于较弱的去Na、Ca阶段,其他元素未发生明显的化学风化或迁移,不同河段化学风化程度差异与物源及地貌格局息息相关;同一河段不同地貌单元,随距河道远近不同,粒度特征与化学风化程度呈现出一定的递变规律;克里雅河平均粒径与一些元素的相关性,说明粒径大小与表征化学风化程度数值的大小有一定关系。总之,在不同空间尺度上,克里雅河地表沉积物理化学特征的分异实质上反映风动力和水动力的差异性分选。     

河流过程的累积现象和随机模型

累积现象普遍存在于河流过程中,准确考虑前期水沙条件的累积影响对冲积河流河床演变规律的研究至关重要。为揭示累积现象的物理实质,本文对国内外多条典型冲积河流上枢纽修建后其上下游河道冲淤实测资料进行了分析。定义水沙条件变化为外部扰动,并假定其发生概率符合泊松分布及单个扰动引发的系统反馈强度随时间呈指数衰减。本文运用统计力学中的随机理论给出了冲积河流外部扰动诱发的内部反馈随时间的累积过程及其时空间演进的数学描述和理论模型,并将其应用于枢纽修建后其上下游河道形态时空调整过程的模拟。结果发现,从时间上看,断面垂向、横向及全河段的冲淤调整速率早期较快,之后迅速减缓,河床累积冲刷深度、河宽及河段累积淤积量随时间不断增大直至平衡,表现出典型的累积特性;从空间上看,坝下河段冲刷强度沿程非线性衰减直至消失,这种空间分布上的不平衡是外部扰动引发的系统反馈在空间传播的同时随时间衰减的综合结果,是河流过程累积特性的另一外在表现。模型应用结果表明,河道垂向、横向、纵向及全河段的时空冲淤调整过程均可用归一化公式来描述,计算值与实测值符合较好,相关系数R ²达0.92、0.93、0.76和0.95。本文模型同时考虑了河流过程的累积特性和系统反馈的空间传播特性,可为定量描述扰动后非平衡态河道的时空调整过程提供理论依据和新的计算方法。     

1977年以来黄河临河段河岸冲淤变化及河道萎缩速率

不同时段河道的侧向侵蚀/加积面积变化的定量研究可以揭示河道的变化特征。以黄河临河段213 km长的河段为研究对象,利用1977年以来19个时段基于遥感影像绘制的河道平面形态图的面积变化来估算其4个亚河段（S1、S2、S3和S4）在不同时段的河岸侧向侵蚀/加积面积以及全河段的河道平均萎缩速率。研究结果表明,黄河临河段左右河岸在37年间都表现为侧向净加积,其4个亚河段左岸的侧向累计加积面积分别为33.16 km²、49.59 km²、29.52 km²和30.85 km²,其中1995-2000年的加积面积分别占到其总加积面积的85.5%、51.2%、47.2%和104.6%;右岸的侧向累计加积面积分别为30.83 km²、8.74 km²、26.44 km²和18.76 km²,而1995-2000年的加积面积分别占到其总加积面积的57.2%、111.9%、65.7%和61.6%。该河段河道面积1977-2001年具有减小趋势,2001年之后河道表现为侧向侵蚀、加积的交替变化,1977-2014年间河道平均萎缩速率为6.16 km²/yr。该河段河道平面形态值最明显的变化也发生在1990s,与1995年相比,2000年的河道长度增加了5.8%,河道面积减少了39.4%,河道平均宽度减小了42.8%,弯曲系数增加了6.6%。黄河临河段河道形态剧烈变化及河道严重萎缩都发生在1990s,这主要是黄河上游刘家峡和龙羊峡水库联合运行导致汛期水沙量大量减小所致,4个亚河段的河岸冲淤变化还受到局部河岸物质结构、护岸工程及水动力差异的影响。随着2000年后河流综合管理措施的调整,黄河临河段河道的上述变化趋势明显弱化,河流健康程度有所好转。     

河床过程类型及其形成

研究的出发点据对河床大地貌形态成因的研究得到下列认识。水流形成河床类型,其活动场所在谷底由于来沙堆积而形成河漫滩。     

塔里木河中游自然景观掠景

塔里木河是我国最长的内陆河,全长2200公里。中游河段长407公里(哈达墩——卡拉),河床纵比降很小,泥沙大量淤积,河道南北摆动幅度达80～120公里,汊流众     

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。     

长江河口枯季河床沉积物与河床沙波现场观测研究

于2002年3月利用浅地层剖面仪、双频道测深仪、旁侧声纳和ADCP流速剖面仪、ENDECO海流仪、OBS测沙仪在江阴至横沙岛航行150km,取得河床沉积物、河床形态和与此相关的动力因子实测资料。采用沉积学和泥沙运动力学相结合的方法进行研究,结果表明:观测期间该河段河床沉积物颗粒组成以细砂为主,中值粒径为2φ左右,分选较好;河床泥沙以单颗粒群体跳跃运动为主,在河床上形成沙波形态,并发育良好;其河床沙波的形成、发展和消失与河床沉积物颗粒度特征和涨落潮水流强弱息息相关。     

黄河玛曲砾质网状河段河间湿地形态特征及发育程度

河间湿地是网状河流体系中与多河道系统同等重要的地貌单元,其特征和发育程度与河道系统共同决定着网状河流的特性。本文以黄河玛曲网状河段作为研究对象,利用高分辨率Google Earth影像对研究河段河道与河间湿地等微地貌单元进行提取,利用湿地面积与湿地数对河间湿地的组成进行了分析,利用河间湿地面积占比、岸线密度、分汊点密度3个地貌参数,对河间湿地群体（河间湿地与分支河道特定组合体）的平面形态及多河道发育程度进行了研究。结果表明,河间湿地个体以中小型的为主,河间湿地群体则以大型和巨型的为主。河间湿地群体的发育程度与河间湿地群体面积（S_u）明显相关,河间湿地面积占比（P）随S_u的增大而增大,P值70%是河间湿地发育成熟的指标,而P值80%基本是河间湿地发育的上限值,此时河间湿地与分支河道基本达到动态平衡态。岸线密度、分汊点密度随S_u的增加呈减小趋势,这种变化主要是由于不同大小河间湿地群体中河道发育过程差异导致。黄河玛曲段河间湿地群体的形成在于弯曲主河道的主导作用、地形限制因素削弱导致的河道带的发育,以及植被维护的河岸使得河间湿地群体得以较长时间保存。     

涪江上游流域地貌特征及其对断裂活动性的响应

对涪江上游流域地貌特征及其与断裂活动的相关性进行分析,有助于深入理解青藏高原东缘晚新生代以来的地貌演化过程,也可为该区域构造活动和河流发育历史研究提供参考依据。基于经空间叠加处理的海拔高程数据和地势起伏度数据,在涪江上游流域划分出15种地貌形态组合,在此基础上结合区域断裂活动状况,从研究区地貌类型、海拔高程、地势起伏度、干流下切深度、河道水平扭错等方面探讨流域地貌特征对断裂活动性的响应,结果表明:(1)虎牙断裂和龙门山断裂带逆冲活动驱动区域性间隙抬升使中海拔地貌区成为涪江上游流域地貌类型的主体;(2)虎牙断裂逆冲作用导致位于上盘的西侧块体具有更高的隆升幅度和海拔高程,并加剧了外营力侵蚀,形成了相对较高的地势起伏形态;龙门山断裂带三条主干断裂的上盘叠瓦式向上推移,使虎牙断裂东侧区域海拔高程和地势起伏度均自北向南逐级降低;(3)涪江上游流域一系列逆断层的差异活动导致位于断裂上盘区域的河道下切深度、下切速率总体上大于下盘区域。涪江干流对流经区域地表的切割,内、外营力的贡献比值大致为1.95∶1;(4)横跨断裂的涪江河道因断裂平移走滑而沿断裂走向发生同步弯曲,龙门山断裂带的区域性右旋作用使涪江干流及其支流的流向在龙门山地区发生系统性转变。