, 王随继Variation of channel lateral erosion/accretion and channel shrinkage rate in the Linhe Reach of the Yellow River since 1977
MEIYanguo, WANGSuiji通讯作者:
收稿日期:2016-01-6
修回日期:2016-05-25
网络出版日期:2016-11-25
版权声明:2016《地理学报》编辑部本文是开放获取期刊文献，在以下情况下可以自由使用：学术研究、学术交流、科研教学等，但不允许用于商业目的.
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摘要
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Abstract
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1 引言
黄河上游宁蒙冲积河段的河道演变非常复杂,呈现出时空分异性[1]。同时,多种河型共存于该河段,不同河型之间的河道演变也有着明显的差异性。近几十年来由于流域来水来沙改变及人类活动等因素的影响,河道的淤积呈现加速趋势,主河槽萎缩严重,排洪排凌能力降低,给两岸人民的生产和生活带来潜在危害[2-7]。因此,前人对该河段的河道演变进行了大量研究。李炳元等根据河道演变历史文献记录、地貌、遥感影像及其他相关资料分析了近2000年黄河后套河道演变的时空变化规律[8]。杨根生等认为黄河内蒙古河道泥沙主要来源于乌兰布和沙漠和库布齐沙漠,粒径主要为大于0.1 mm的颗粒,而且80%为风成沙[9]。王彦成等从水库运行对黄河内蒙古河段水沙变化、河床冲淤演变及河道平面形态变化的角度进行了分析[12]。苏腾等以黄河内蒙古河段为例研究了大型水库的联合运行对汛期库下河道断面形态参数变化的影响,认为大型水库联合运行使黄河内蒙古河道与之前相比明显萎缩[13]。针对该河段的其他研究工作主要集中在不同河道的河道断面形态变化、水力几何形态对比和河型变化、河道演变及其原因、凌汛过程和特点等方面[14-20]。王随继等采用不同年份的遥感影像通过设定固定横断面的方法对黄河银川平原段河岸的摆动速率变化及其原因进行了分析[1]。Yao等通过不同年份卫星影像的对比对黄河宁蒙河段1958-2008年河道平面形态变化进行了分析,并通过对不同年份河岸线叠加形成的不规则多边形面积进行统计估算了河岸区冲淤变化[10-11]。在黄河宁蒙河段,临河辫状河段是演变最为复杂的河段,也是地上悬河发育的河段,采用遥感方法对其河势时空变化的定量研究还很少见。为此,本文以黄河临河辫状河段（巴彦高勒水文站至三湖河口水文站之间）为研究对象,利用1977-2014年共20幅遥感影像绘制当年河道平面形态,通过统计左右河岸与固定边界形成多边形的面积变化来估算河岸侧向侵蚀/加积面积及其变化速率,同时对河道面积及其变化速率进行了定量研究,揭示了河岸冲淤及河道萎缩变化规律。该研究有助于了解黄河临河段的河道演变特征,对于该河段的河道治理具有参考作用。2 研究区概况
本文研究的黄河临河段河道指巴彦高勒水文站和三湖河口水文站之间的河道（图1,其中三盛公为位于巴彦高勒站上游422 m的水利枢纽）,长约213 km,位于阴山山脉和鄂尔多斯高原之间,穿越后套平原。其河道平均宽度在1.3 km左右,平均比降为0.16‰ [5],河床宽浅,河道横向变化幅度大,滩槽高差不超过2 m,属于游荡型（辫状）河道[21]。河岸由砂质组成,在左岸有堤坝和砌石护岸,右岸以砂质滩地为主。该河段无支流汇入,河道泥沙主要为细沙[12]。
显示原图|下载原图ZIP|生成PPT图1研究区简图
-->Fig. 1Schematic map of the study area
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3 研究方法
遥感技术较传统监测手段具有快速、宏观、跨时段、可供系统地进行大尺度调查与监测的优势而成为研究者进行河道演变研究的一种方法[22-24]。本文选用研究区1977-2014年37年间共20期遥感影像（表1）,全部申请自美国地质调查局并从其网站（http://glovis.usgs.gov/）下载,其中1977年为60 m分辨率的MSS数据,2010-2014年为15 m分辨率的ETM影像,其余年份为30 m分辨率的TM影像。为了减小河岸提取误差,选择成像日期为汛期（6-9月）的遥感影像,同时考虑到黄河临河段河道宽浅、水位对河道边界影响较大,在绘制汛期河道边界时为了消除水位涨落对河道宽度的影响,主要以河畔植被边界作为河道的边界,这也是研究者在提取河道边界时普遍采用的方法[1, 11, 25-26],而对于缺少河岸植被的个别河段,以遥感图像上可辨别的最新形成的河岸为其河道边界。Tab. 1
表1
表11977-2014年黄河临河段河道平面形态参数
Tab. 1Geometry parameters of the channel planforms in the Linhe reach of the Yellow River from 1977 to 2014
| 年份 | 河道长度 (km) | 河道面积 (km2) | 河道平均宽度 (km) | 弯曲 系数 |
|---|---|---|---|---|
| 1977 | 204.82 | 469.11 | 2.29 | 1.07 |
| 1988 | 205.63 | 401.44 | 1.95 | 1.07 |
| 1989 | 202.23 | 462.03 | 2.28 | 1.05 |
| 1991 | 206.84 | 391.67 | 1.89 | 1.08 |
| 1992 | 204.39 | 411.88 | 2.02 | 1.07 |
| 1993 | 205.75 | 374.60 | 1.82 | 1.07 |
| 1995 | 204.30 | 396.42 | 1.94 | 1.06 |
| 2000 | 216.07 | 240.18 | 1.11 | 1.13 |
| 2001 | 219.04 | 222.40 | 1.02 | 1.14 |
| 2002 | 214.35 | 245.71 | 1.15 | 1.12 |
| 2003 | 219.92 | 217.39 | 0.99 | 1.15 |
| 2004 | 213.87 | 241.69 | 1.13 | 1.11 |
| 2005 | 220.88 | 227.83 | 1.03 | 1.15 |
| 2006 | 211.65 | 229.91 | 1.09 | 1.10 |
| 2007 | 208.87 | 245.14 | 1.17 | 1.09 |
| 2009 | 210.74 | 278.79 | 1.32 | 1.10 |
| 2010 | 209.70 | 248.01 | 1.18 | 1.09 |
| 2011 | 211.10 | 230.92 | 1.09 | 1.10 |
| 2013 | 212.71 | 266.21 | 1.25 | 1.11 |
| 2014 | 213.82 | 241.22 | 1.13 | 1.11 |
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在WGS84坐标系下,对遥感图像进行以下处理：① 为了突出反映河道边界及主流线信息,在Envi 5.0中对MSS数据进行5、4、3波段的假彩色合成,TM数据和ETM数据进行4、3、2波段的假彩色合成;② 利用Envi的图像处理功能,对2014年的遥感影像采用1:5万地形图选取同名地物点,采用二次多项式方法进行纠正,再以2014年的遥感影像的几何精校正为基础,对其他各年份遥感影像按像元间点对应进行配准（误差控制在0.5个像元之内）;③ 利用ArcGIS 9.3对不同年份的遥感图像河岸边界进行数字化,绘制各年份的河道平面形态图和不同年代河道套绘图;④ 在ArcGIS 9.3中对河道岸线长度、岸线面积变化及河道面积变化进行定量计算。
为了进行空间差异性对比,根据Yao等[11]的研究结果及左右河岸1977-2014年摆动特点的初步判断将研究河段分为河长相差不大的4段（图2）,S1至S4段2014年的河道长度分别为61 km、42.5 km、56.5 km和54 km。在这4个亚河段的河道右侧分别设定2~3个固定边界,通过计算河岸边界与固定边界围成多边形的面积差来估算河岸的侧向侵蚀/加积面积（图2展示的多边形为2014年河道右岸与固定边界所形成的区域,其他年份的多边形则由各自年份左、右河岸与固定边界所组成）。根据这种方法计算多边形面积时,每次只针对一个可变的河岸边界和2个或者3个给定的固定边界,因此,比计算由河道左、右两个可变的河岸边界及上下端两个固定边界所构成的多边形面积具有更小的误差。
显示原图|下载原图ZIP|生成PPT图21977年和2014年河势对比及河段位置
-->Fig. 2Locations of sub-reaches and channel planforms in 1977 and 2014
-->
4 研究结果
4.1 河道平面形态参数变化
从黄河临河段1977-2014年河道平面形态参数值及其变化趋势（图3）可以看出,河道平面形态参数值1995-2000年间发生了显著的变化。河道面积1977-2000年间具有显著减小趋势,2000年之后则为小幅度波动变化。河道长度在2000年之前大致在205 km左右波动,其中1995-2000年间大幅增加;而2005-2007年间显著减小,此后出现增加趋势,增幅较小。
显示原图|下载原图ZIP|生成PPT图31977-2014年黄河临河段河道长度及面积变化趋势
-->Fig. 3Variation trends of the channel length and area in the Linhe reach of the Yellow River from 1977 to 2014
-->
河道弯曲系数与河道长度具有相同的变化趋势。1995-2000年间黄河临河段的河道长度增加了11.77 km（由204.3 km增加到216.07 km）,变化率为5.8%。河道面积减少了156.24 km2（由396.42 km2减少到240.18 km2）,变化率为39.4%。河道平均宽度的减小更为显著（河道的平均宽度值为河道面积值除以河道长度值）,减小了0.83 km（由1.94 km减少到1.11 km）,变化率为42.8%;弯曲系数增加了0.07（由1.06变为1.13）,变化率为6.6%。
从河道平均宽度的变化趋势（图4a）可以看出,S1至S4的4个亚河段河道平均宽度的变化趋势相似,而变化幅度有所不同。4个亚河段的河道平均宽度在2000年之前总体上在减小,其中1995-2000年间减小幅度最显著;2000年之后处于最窄时期,且有略微增大的趋势。1995年之前4个亚河段之间的河道平均宽度差距较大,其中1977年差距最大,宽度值最大的S2段达到了2.8 km,最小的S4段为1.8 km,而2000年之后4个河段的河道平均宽度值差距显著变小。在4个河段中S1段和S4段的变化幅度较小,尤其在1995年之前。
显示原图|下载原图ZIP|生成PPT图4黄河临河段不同亚河段河道平均宽度及弯曲系数的变化趋势
-->Fig. 4Variation trends of the mean channel width and sinuosity in the Linhe reach of the Yellow River
-->
从弯曲系数变化趋势（图4b）可以看出,4个亚河段的弯曲系数的变化趋势较河道宽度变化更为复杂。其中S1段在1990年之前基本维持在1.16,之后河道弯曲系数围绕1.20波动,波动幅度不大。S2段的弯曲系数在1995年之前具有减小趋势（由1977年的1.15降到了1995年1.06）,1995-2003年增加幅度较大,2004-2010年维持在1.13附近,2011年起则明显增大。S3段1977-2005年间增加明显（由1977年的1.08增加到2005年的1.32）,之后至2010年显著减小,此后又出现增大趋势。S4段的弯曲系数1995年之前基本维持在1.16,波动不大,1995-2000年间出现了小幅增加,之后到2004年在1.20附近波动,到2005年之后维持在1.16附近。弯曲系数的变化趋势能反映一个河段河道的摆动情况,结合河道平均宽度的变化,37年间黄河临河段河道摆动较为剧烈的为S2段和S3段,S4段是最为缓和的。
4.2 左岸侧向冲淤面积变化
将黄河临河段不同亚河段相邻年份中后一年与前一年左岸与固定边界构成的多边形的面积相减即可得到不同亚河段相邻年份间河道左岸侧向侵蚀/加积面积（正值表示侵蚀,负值表示加积,图5a）,其左岸的侧向侵蚀/加积面积在不同年份、不同亚河段间差别较大。1977-2014年的37年间,黄河临河段及其4个亚河段的河道左岸都表现为侧向净加积,累计加积总面积分别为143.12 km2、33.16 km2、49.59 km2、29.52 km2和30.85 km2。其中1995-2000的短短5年间整个临河段及其4个亚河段左岸的侧向加积面积分别为99.92 km2、28.34 km2、25.37 km2、13.93 km2和32.28 km2,分别是1977-2014年河岸侧向加积面积的69.8%、85.5%、51.2%、47.2%和104.6%。另外,4个河段河道左岸同步表现为净侵蚀的时段有5个,其中最大侵蚀面积发生在1988-1989年,4个亚河段的侧向侵蚀面积分别为11.07 km2、17.29 km2、5.36 km2和3.7 km2;次大值发生在2001-2002年间。
显示原图|下载原图ZIP|生成PPT图51977-2014年黄河临河段不同亚河段左岸和右岸侵蚀/加积面积变化趋势
-->Fig. 5Variation trends of erosion or accretion area on the left channel bank and the right channel bank of the sub-reaches in the Linhe reach of the Yellow River from 1977 to 2014
-->
4.3 右岸侧向冲淤面积变化
黄河临河段右岸在不同亚河段、不同年份间的侧向侵蚀/加积面积（正值表示加积,负值表示侵蚀,图5b）。从中可以看出临河段右岸的侧向侵蚀/加积面积在不同年份、不同亚河段间的差距是比较明显的。37年间黄河临河段及4个亚河段右岸以侧向加积为主,其侧向加积面积分别达到84.77 km2、30.83 km2、8.74 km2、26.44 km2和18.76 km2。1989-1991年和1995-2000年发生较大面积的侧向加积,其中1995-2000年的5年间4个亚河段的侧向加积面积分别为17.64 km2、9.78 km2、17.36 km2和11.55 km2,分别占1977-2014年间右岸侧向加积面积的57.2%、111.9%、65.7%和61.6%。1988-1989年右岸以侧向侵蚀为主,S1、S2和S4段的侧向侵蚀面积分别为12.73 km2、3.49 km2和8.7 km2。4.4 河道冲淤面积变化及其萎缩速率
4.4.1 河道面积变化特征 不同年份黄河临河段4个亚河段的河道面积如图6所示,总体上以减小为特征,但可以划分为两个不同演变阶段：1977-2001年河道面积明显减小;2001年之后变化不大或者略有增加。利用不同时段河道面积的差值可以得到不同河段河道的侵蚀/加积面积（正值表示侵蚀,负值表示加积）（表2,图7a）。2000年之前的,4个亚河段的河道呈现出侧向加积、侧向侵蚀的交替变化,且变化幅度大,尤其是S1段和S2段。其中1977-1988年、1988-1989年和1989-1991年整个临河段的河道面积变化值分别为-67.67 km2、60.59 km2和-70.35 km2,变化最为明显。1977-2014年37年间河道以侧向加积为主,4个亚河段和整个临河段河道的侧向加积面积分别为63.98 km2、58.34 km2、55.96 km2、49.61 km2和227.89 km2,其中4个亚河段河道1995-2000年间的侧向加积面积分别为45.98 km2、35.15 km2、31.28 km2和43.83 km2,整个临河段河道加积面积为156.25 km2,分别占全时段各亚河段和临河段河道侧向加积面积的71.87%、60.25%、55.91%、88.35%和68.56%。
显示原图|下载原图ZIP|生成PPT图6黄河临河段不同亚河段河道面积变化趋势
-->Fig. 6Variation trends of the channel area for the different sub-reaches in the Linhe reach of the Yellow River
-->
4.4.2 河道面积变化速率 将黄河临河段不同河段的河道侵蚀/加积面积除以其影像间相差年份可以得到不同亚河段的河道面积变化速率（表2,图7b）,从中可以看出,S1段和S2段2000年之前河道面积变化速率较为剧烈,1988-1989年和1989-1991年分别达到23.8 km2/yr、-16.61 km2/yr和20.78 km2/yr、-10.49 km2/yr,其他各年份间的面积变化速率基本在5 km2/yr附近波动。S3段和S4段的河道面积变化速率2000年之后要大于2000年之前的,S4段2000年之后有6个时期的河道面积变化速率要大于8.5 km2/yr;S3段2000年以前的河道面积变化速率仅为5 km2/yr左右,最近几年超过10 km2/yr。2000年之前,S1至S4段河道平均侵蚀速率分别为12.65 km2/yr、8.95 km2/yr、3.81 km2/yr和6.43 km2/yr,河道平均加积速率分别为8.86 km2/yr、6.13 km2/yr、4.41 km2/yr和6.96 km2/yr;2000年之后4个亚河段河道平均侵蚀速率分别为4.96 km2/yr、4.03 km2/yr、3.54 km2/yr和5.71 km2/yr,河道平均加积速率分别为6.77 km2/yr、4.76 km2/yr、5.11 km2/yr和9.74 km2/yr。2000年之后河道平均加积速率要略大于侵蚀速率,在4个亚河段中河道面积变化速率较小的为S2段和S3段,变化速率最大的为S4段。
Tab. 2
表2
表2不同时期不同亚河段河道的冲淤面积及其变化速率(正值为冲刷,负值为淤积)
Tab. 2The area and rate of channel erosion (positive value) or accretion (negative value) for the sub-reaches in the study area
| 影像年份 | 冲淤面积(km2) | 冲淤速率(km2/y) | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| S1段 | S2段 | S3段 | S4段 | 临河段 | S1段 | S2段 | S3段 | S4段 | 临河段 | ||
| 1977-1988年 | -16.97 | -24.60 | -20.16 | -5.93 | -67.67 | -1.54 | -2.24 | -1.83 | -0.54 | -6.15 | |
| 1988-1989年 | 23.80 | 20.78 | 3.61 | 12.40 | 60.59 | 23.80 | 20.78 | 3.61 | 12.40 | 60.59 | |
| 1989-1991年 | -33.22 | -20.98 | -11.46 | -4.69 | -70.35 | -16.61 | -10.49 | -5.73 | -2.35 | -35.18 | |
| 1991-1992年 | 8.83 | 1.27 | 4.02 | 6.08 | 20.20 | 8.83 | 1.27 | 4.02 | 6.08 | 20.20 | |
| 1992-1993年 | -8.10 | -4.76 | -8.22 | -16.20 | -37.28 | -8.10 | -4.76 | -8.22 | -16.20 | -37.28 | |
| 1993-1995年 | 10.63 | 9.62 | -0.05 | 1.62 | 21.83 | 5.32 | 4.81 | -0.02 | 0.81 | 10.91 | |
| 1995-2000年 | -45.98 | -35.15 | -31.28 | -43.83 | -156.25 | -9.20 | -7.03 | -6.26 | -8.77 | -31.25 | |
| 2000-2001年 | -4.82 | -5.53 | -0.49 | -6.94 | -17.78 | -4.82 | -5.53 | -0.49 | -6.94 | -17.78 | |
| 2001-2002年 | 4.76 | 5.84 | 0.85 | 11.85 | 23.31 | 4.76 | 5.84 | 0.85 | 11.85 | 23.31 | |
| 2002-2003年 | -4.96 | -6.06 | 0.32 | -17.63 | -28.32 | -4.96 | -6.06 | 0.32 | -17.63 | -28.32 | |
| 2003-2004年 | 6.21 | 4.69 | 4.79 | 8.61 | 24.30 | 6.21 | 4.69 | 4.79 | 8.61 | 24.30 | |
| 2004-2005年 | -9.07 | -2.96 | 3.16 | -4.98 | -13.86 | -9.07 | -2.96 | 3.16 | -4.98 | -13.86 | |
| 2005-2006年 | 4.04 | 1.02 | -3.91 | 0.94 | 2.08 | 4.04 | 1.02 | -3.91 | 0.94 | 2.08 | |
| 2006-2007年 | 6.91 | -0.57 | 7.34 | 1.56 | 15.23 | 6.91 | -0.57 | 7.34 | 1.56 | 15.23 | |
| 2007-2009年 | 4.37 | 3.49 | 8.69 | 17.10 | 33.65 | 2.19 | 1.74 | 4.34 | 8.55 | 16.82 | |
| 2009-2010年 | -4.97 | -5.02 | -2.12 | -18.67 | -30.78 | -4.97 | -5.02 | -2.12 | -18.67 | -30.78 | |
| 2010-2011年 | -9.37 | -3.38 | -11.71 | 7.37 | -17.10 | -9.37 | -3.38 | -11.71 | 7.37 | -17.10 | |
| 2011-2013年 | 11.35 | 13.72 | 8.01 | 2.22 | 35.29 | 5.67 | 6.86 | 4.00 | 1.11 | 17.65 | |
| 2013-2014年 | -7.42 | -9.76 | -7.33 | -0.47 | -24.99 | -7.42 | -9.76 | -7.33 | -0.47 | -24.99 | |
| 1977-2014年 | -63.98 | -58.34 | -55.96 | -49.61 | -227.89 | -1.73 | -1.58 | -1.51 | -1.34 | -6.16 | |
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显示原图|下载原图ZIP|生成PPT图71977-2014年间黄河临河段不同亚河段河道侵蚀/加积面积及其速率变化趋势
-->Fig. 7Variation trends of the channel lateral erosion/accretion area and the channel lateral erosion/ accretion rate of the sub-reaches in the study area during the period 1977-2014
-->
年份相差较小的河道面积变化速率要大于年份相差较大的面积变化速率。黄河临河段最大的河道面积变化速率发生在1988-1989年,达到了60.58 km2/yr,最小的为1977-1988年的-6.15 km2/yr。1977-2014年间黄河临河段及4个亚河段的河道加积速率分别为6.16 km2/yr、1.73 km2/yr、1.58 km2/yr、1.51 km2/yr和1.34 km2/yr,1977-1988年4个亚河段的河道面积变化速率仅为2 km2/yr左右,要远小于2000年之后河道面积变化速率5 km2/yr。而1995-2000年间4个亚河段的河道加积速率分别达到9.2 km2/yr、7.03 km2/yr、6.26 km2/yr和8.77 km2/yr,要略大于河道面积变化速率。
5 讨论
河流的水沙变化是河床形变的动力因素,汛期造床流量的变化可以最大限度的改变河道形态。河床及河岸物质的组成是河道形态变化的从属因素,含沙水流和河床及河岸物质相互作用的过程则是导致河道发生形变的过程。随着社会经济的发展,人类对于河流的干预逐渐加强,例如河道两岸堤岸的建设会改变河道的抗冲性,水库及水坝的建设、流域水土保持措施的实施则会改变河流的水沙过程,进而影响河道的形变过程及形变速率。
显示原图|下载原图ZIP|生成PPT图8巴彦高勒站年径流量及年输沙量的变化趋势
-->Fig. 8Temporal variations of annual mean runoff and sediment load at Bayangaole gauging station
-->
黄河临河段的河道平面形态在上述37年间发生了显著变化,其影响因素有年水沙量变化、河岸抗冲性的差异化以及河段水动力变化等。图8为巴彦高勒水文站年径流量和年输沙量的变化趋势,结合图3可看出,黄河临河段河道长度随着巴彦高勒站年径流量增加而减小、年输沙量增加而增加,而河道面积随年径流量增加而增加、年输沙量增加而减小的趋势。这与Yao等[11]对青铜峡站的水沙数据和黄河宁蒙河段形态变化之间关系的研究结果相一致。
黄河临河段河岸由砂质泥沙组成,在河道左岸有堤岸和砌石护岸,心滩发育,主流流路不定,常发生横向摆动,属于典型的辫状河道[5]。该河道1977-2014年间的侧向加积总面积为227.89 km2,其中左岸和右岸的侧向加积面积分别为143.12 km2和84.77 km2。河道在37年间明显萎缩、左岸向内萎缩更大、且河流中线整体上向右岸摆动,这主要与汛期水沙量减小及河道左岸护岸工程有关。该河段的4个亚段中,S2段和S3段河道侧向摆动较其他两个河段更为剧烈,而且其河道也是最宽的（图4a）,这是由这两段天然河道边界的抗冲性相对较弱、水流分散宽浅使河流能耗较大有关。S1段河道接近巴彦高勒站上游422 m处的三盛公河流枢纽,该枢纽下泄水流短距离内侧向扩散不易,同时河岸防护较强,不利于河道大幅摆动。S4段位于该辫状河段尾部,由于其上游段的能耗较大,使得该亚段水动力减弱,其河岸的摆动能力也要较其他3个亚河段更小。
黄河临河段1977-1988年和1977-2014年的河道面积变化速率分别为6.15 km2/yr和6.16 km2/yr,要远小于其他遥感影像间相隔一到两年的河道面积变化速率,这主要和多年间河岸摆动出现往复有关。无论如何,该河段在这11年和37年间的侧向加积面积分别为67.67 km2和227.89 km2,表明河道整体上仍处于萎缩状态。1995-2000年的5年间河道侧向加积面积达到了156.25 km2,其河道侧向加积速率也达到31.25 km2/yr,1988-1989年和1989-1991年河道面积变化速率分别达到了60.59 km2/yr和35.18 km2/yr,显然,1990s是该河段河道萎缩最显著的阶段,这主要是黄河上游大坝联合运行导致的结果。结合图5和图6可以发现,1990年之前4个亚河段的河道左右河岸及河道的侧向侵蚀/加积面积要大于1990年之后的,这一方面跟相隔年份间河道的持续萎缩有关,结合河道侧向侵蚀/加积速率（图6b）可以发现,除1977-1988年外,1990年之前河道的侧向侵蚀/加积速率也是要略大于1990年之后的。1986年建成的龙羊峡水库与早前建成的刘家峡水库的联合运行,主要表现为汛期来水减少,非汛期来水增加,洪峰流量减小[4, 12],这引起1990年代河势的大幅度调整,造成河道的侧向加积显著,也是河道急剧萎缩的主要原因。2000年之后,流域管理者为了减小黄河下游河道断流的影响而完善了水库联合运行制度,使得研究河段的河道侧向冲淤变化强度相对减弱。
6 结论
（1）黄河临河段河道平面形态参数在2000年前后明显不同,其中1995-2000年间发生显著变化。相对于1995年,2000年的河道长度增加5.8%,河道面积减少39.4%,河道平均宽度减小42.8%,弯曲系数增加6.6%。从4个亚河段河道形态变化可见,中部两个河段变化最为剧烈,而首尾两个河段变化相对缓和。（2）黄河临河段左右河岸1977-2014年的37年间都表现为侧向净加积,河岸的侧向净加积导致河道面积明显萎缩,其河道面积平均萎缩速率为6.16 km2/yr。1995-2000年的5年间,4个亚河段左岸的加积面积分别为33.16 km2、49.59 km2、29.52 km2和30.85 km2,分别占其总加积面积的85.5%、51.2%、47.2%和104.6%;4个亚河段右岸的加积面积分别为30.83 km2、8.74 km2、26.44 km2和18.76 km2,分别占到了其总加积面积的57.2%、111.9%、65.7%和61.6%。
（3）1977-2014年间,黄河临河段河道总体上处于萎缩状态,表现为河岸因侧向加积而致河道面积减小、河道弯度及长度略有增加。而1990s的河道平面形态参数的变化量几乎占所有37年间总变化量的50%以上,这主要是黄河上游刘家峡及龙羊峡水库联合运行导致汛期水沙量大量减小所致。随着2000年后为解决黄河下游断流问题而对水库管理措施进行的相应调整,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。
The authors have declared that no competing interests exist.
参考文献 原文顺序
文献年度倒序
文中引用次数倒序
被引期刊影响因子
| [1] | 研究选取黄河银川平原全长196 km的河段，以1975 年、1990 年、2010 年和2011 年四个年份的卫星影像数据绘制的左右河岸线，与设立的平均间隔为1.3 km的153 个河道固定横断面的交点位置的变化，估算了1975-1990 年、1990-2010 年和2010-2011 年三个时期的河岸平均摆动速率。结果表明，该河段左岸以向右摆动为主，在上述时期左岸总的平均摆动速率分别为36.5 m/a、27.8 m/a 和61.5 m/a；右岸在1975-1990 年以向右摆动为主，此后则以向左摆动为主，其摆动速率分别为31.7 m/a、23.1 m/a 和50.8 m/a。在1975-2011 全部36 年间，左右河岸的年均摆动速率分别为22.3 m/a 和14.8 m/a。河岸摆动速率在A、B、C三个河段相差悬殊，在1975-2011 的36 年间，左岸向左和向右的平均摆动速率之比分别为1：7.6：4.6 和1：1.7：3.8；右岸向左和向右的平均摆动速率之比为1：1.8：1.2 和1：5.6：17.7。显然，无论左岸右岸，它们在A段的摆动速率最小，向左摆动速率最大的出现在B段，而向右摆动速率最大的则是C段。河岸摆动速率在时序上的增大现象主要受制于人类筑坝蓄水等引起汛期流量的逐渐减小，而空间变化主要受制于河岸物质组成的区域差异。 . 研究选取黄河银川平原全长196 km的河段，以1975 年、1990 年、2010 年和2011 年四个年份的卫星影像数据绘制的左右河岸线，与设立的平均间隔为1.3 km的153 个河道固定横断面的交点位置的变化，估算了1975-1990 年、1990-2010 年和2010-2011 年三个时期的河岸平均摆动速率。结果表明，该河段左岸以向右摆动为主，在上述时期左岸总的平均摆动速率分别为36.5 m/a、27.8 m/a 和61.5 m/a；右岸在1975-1990 年以向右摆动为主，此后则以向左摆动为主，其摆动速率分别为31.7 m/a、23.1 m/a 和50.8 m/a。在1975-2011 全部36 年间，左右河岸的年均摆动速率分别为22.3 m/a 和14.8 m/a。河岸摆动速率在A、B、C三个河段相差悬殊，在1975-2011 的36 年间，左岸向左和向右的平均摆动速率之比分别为1：7.6：4.6 和1：1.7：3.8；右岸向左和向右的平均摆动速率之比为1：1.8：1.2 和1：5.6：17.7。显然，无论左岸右岸，它们在A段的摆动速率最小，向左摆动速率最大的出现在B段，而向右摆动速率最大的则是C段。河岸摆动速率在时序上的增大现象主要受制于人类筑坝蓄水等引起汛期流量的逐渐减小，而空间变化主要受制于河岸物质组成的区域差异。 |
| [2] | 黄河上游来水沙地区分布不均匀，水沙异源。大型水库修库前，来沙多，宁蒙河道淤积，５０年代 淤积尤为严重。青铜峡、刘家峡水库运用后，水库大量拦沙，宁蒙河道发生冲刷。龙羊峡，刘家峡水库联合运用后，汛期蓄水削峰，出库中小水流量历时加长，大流 量出现机会大大减少，宁蒙河道重新调整，主要表现在；水流挟沙能力降低；河道淤积严重，水位升高，平滩流量减小；河势摆动加剧，滩岸坍塌严重；西柳沟高含 沙洪水淤堵干流呈加重趋势。 . 黄河上游来水沙地区分布不均匀，水沙异源。大型水库修库前，来沙多，宁蒙河道淤积，５０年代 淤积尤为严重。青铜峡、刘家峡水库运用后，水库大量拦沙，宁蒙河道发生冲刷。龙羊峡，刘家峡水库联合运用后，汛期蓄水削峰，出库中小水流量历时加长，大流 量出现机会大大减少，宁蒙河道重新调整，主要表现在；水流挟沙能力降低；河道淤积严重，水位升高，平滩流量减小；河势摆动加剧，滩岸坍塌严重；西柳沟高含 沙洪水淤堵干流呈加重趋势。 |
| [3] | . 通过对黄河水沙资料分段统计分 析,认为兰州至石嘴山河段基本冲淤平衡,宁蒙段冲淤交替,表现为淤积,黄河下游为明显的淤积,淤积的主要原因是水量的减少。宁蒙段石嘴山～河口镇河段的淤 积物组成80%以上为粒径大于0.1mm的粗沙,而该部分泥沙主要来源于库布齐沙漠的入黄风沙。典型年及长时段水沙过程分析显示,该段粒径大于0.1mm 泥沙的淤积与流量的大小关系并不密切,减少该段淤积的主要途径在治理沙漠及减少十大孔兑入黄沙量。 . 通过对黄河水沙资料分段统计分 析,认为兰州至石嘴山河段基本冲淤平衡,宁蒙段冲淤交替,表现为淤积,黄河下游为明显的淤积,淤积的主要原因是水量的减少。宁蒙段石嘴山～河口镇河段的淤 积物组成80%以上为粒径大于0.1mm的粗沙,而该部分泥沙主要来源于库布齐沙漠的入黄风沙。典型年及长时段水沙过程分析显示,该段粒径大于0.1mm 泥沙的淤积与流量的大小关系并不密切,减少该段淤积的主要途径在治理沙漠及减少十大孔兑入黄沙量。 |
| [4] | . 黄河上游干流大型水库投入运用 后,在带来了巨大的发电、防洪、灌溉和防凌效益的同时,也给枢纽下游冲积性河道的演变带来了一些负面的影响。本文主要对水库运用前后黄河上游宁蒙河道水沙 条件的变化和河道冲淤演变进行分析研究,给出了头道拐站输沙能力与流量间的量化关系。在分析泥沙输移规律和宁蒙河道淤积成因的基础上,计算了龙羊峡和刘家 峡水库调节水沙对宁蒙河道的影响。初步计算分析了内蒙河道维持目前过洪现状及恢复到2 000m3/s平滩流量条件下所需要的水量。该研究对西线调水和水库运用具有指导作用。 . 黄河上游干流大型水库投入运用 后,在带来了巨大的发电、防洪、灌溉和防凌效益的同时,也给枢纽下游冲积性河道的演变带来了一些负面的影响。本文主要对水库运用前后黄河上游宁蒙河道水沙 条件的变化和河道冲淤演变进行分析研究,给出了头道拐站输沙能力与流量间的量化关系。在分析泥沙输移规律和宁蒙河道淤积成因的基础上,计算了龙羊峡和刘家 峡水库调节水沙对宁蒙河道的影响。初步计算分析了内蒙河道维持目前过洪现状及恢复到2 000m3/s平滩流量条件下所需要的水量。该研究对西线调水和水库运用具有指导作用。 |
| [5] | . 黄河内蒙古河段的凌汛年年发生,多次引起河道决口导致洪水灾害. 为了提供有效的防洪措施,选取不同河型段中的代表性河道断面,来研究其河道演变特征及其主要影响因素,并从水力几何形态关系上剖析其内在驱动因子.结果表 明,河岸组成物质的极大不同决定了各个断面的演变特性及其所在河段的河型差别.以基岩河岸为主的磴口河段的河道最为稳定;以泥质河岸为特征的头道拐断面所 在的顺直河段次之;以泥质砂质二元河岸结构为主的三湖河口断面所在的弯曲河流段很不稳定;而以砂质河岸为主的巴彦高勒断面所在的辫状河段最不稳定.河道的 演变势必引起其水力几何形态关系的调整,在黄河内蒙古河段,随着流量的变化其水力几何形态的调整主要是通过影响水深和流速来实现的.巴彦高勒断面是上述调 整中表现最明显的断面,因此,它所在的河段也是容易决口的河段.三湖河口所在河段的一系列凹岸的强烈冲刷引起河道大幅度摆动,从而也是河道决口的潜在河 段.黄河内蒙古河段的河流治理的侧重点应该针对巴彦高勒断面所在的辫状河段和三湖河口断面所在的弯曲河段.对辫状河段要加强整个河段的河岸防护,对弯曲河 段以工程防护手段侧重遏制其凹岸的坍塌后退. . 黄河内蒙古河段的凌汛年年发生,多次引起河道决口导致洪水灾害. 为了提供有效的防洪措施,选取不同河型段中的代表性河道断面,来研究其河道演变特征及其主要影响因素,并从水力几何形态关系上剖析其内在驱动因子.结果表 明,河岸组成物质的极大不同决定了各个断面的演变特性及其所在河段的河型差别.以基岩河岸为主的磴口河段的河道最为稳定;以泥质河岸为特征的头道拐断面所 在的顺直河段次之;以泥质砂质二元河岸结构为主的三湖河口断面所在的弯曲河流段很不稳定;而以砂质河岸为主的巴彦高勒断面所在的辫状河段最不稳定.河道的 演变势必引起其水力几何形态关系的调整,在黄河内蒙古河段,随着流量的变化其水力几何形态的调整主要是通过影响水深和流速来实现的.巴彦高勒断面是上述调 整中表现最明显的断面,因此,它所在的河段也是容易决口的河段.三湖河口所在河段的一系列凹岸的强烈冲刷引起河道大幅度摆动,从而也是河道决口的潜在河 段.黄河内蒙古河段的河流治理的侧重点应该针对巴彦高勒断面所在的辫状河段和三湖河口断面所在的弯曲河段.对辫状河段要加强整个河段的河岸防护,对弯曲河 段以工程防护手段侧重遏制其凹岸的坍塌后退. |
| [6] | 通过对黄河内蒙古河段1960—2006年典型断面输沙量资料的分析表明,巴彦高勒—头道拐河段淤积主要源自其支流十大孔兑洪水的影响。1969—1986年汛期来水虽较前期减少约20%,但由于来沙减少达54%,故河床淤积量不大;1987年以后,由于龙羊峡和刘家峡水库的调蓄运用,造成该河段汛期水量和洪峰流量减小,使得区间来沙对内蒙古河段淤积的影响更加显著。进一步分析表明,要改变内蒙古河段主槽萎缩趋势,一方面要保障其洪水量级尽可能达到1500~2000m3/s以上,另一方面要加强该区间重点产沙区的水土流失治理。 . 通过对黄河内蒙古河段1960—2006年典型断面输沙量资料的分析表明,巴彦高勒—头道拐河段淤积主要源自其支流十大孔兑洪水的影响。1969—1986年汛期来水虽较前期减少约20%,但由于来沙减少达54%,故河床淤积量不大;1987年以后,由于龙羊峡和刘家峡水库的调蓄运用,造成该河段汛期水量和洪峰流量减小,使得区间来沙对内蒙古河段淤积的影响更加显著。进一步分析表明,要改变内蒙古河段主槽萎缩趋势,一方面要保障其洪水量级尽可能达到1500~2000m3/s以上,另一方面要加强该区间重点产沙区的水土流失治理。 |
| [7] | 中国科学院机构知识库(中国科学院机构知识库网格（CAS IR GRID）)以发展机构知识能力和知识管理能力为目标，快速实现对本机构知识资产的收集、长期保存、合理传播利用，积极建设对知识内容进行捕获、转化、传播、利用和审计的能力，逐步建设包括知识内容分析、关系分析和能力审计在内的知识服务能力，开展综合知识管理。 |
| [8] | <p>通过遥感影像、地貌沉积、历史文献与地图等相关资料分析集成研究，将后套平原分为西部冲积扇平原，东部是泛滥冲积平原，并详细探讨了近2000年来本区黄河河道的演变。公元前2世纪时，后套西部平原南 (上) 冲积扇停止发育， 北(下) 冲积扇河道发育，黄河主河道的位置与现代不同，它偏于泛滥平原北部的阴山山前东流；公元6世纪后套平原西部北 冲积扇上黄河河道向东移，在东部泛滥平原上黄河明显地分为南北两汊，而黄河主流仍位于河套平原北部山前；18世纪早期至末期，黄河主河道从河套平原的北部山前南移至平原南部；19世纪中叶‘北河’淤塞，现代黄河形成。</p> . <p>通过遥感影像、地貌沉积、历史文献与地图等相关资料分析集成研究，将后套平原分为西部冲积扇平原，东部是泛滥冲积平原，并详细探讨了近2000年来本区黄河河道的演变。公元前2世纪时，后套西部平原南 (上) 冲积扇停止发育， 北(下) 冲积扇河道发育，黄河主河道的位置与现代不同，它偏于泛滥平原北部的阴山山前东流；公元6世纪后套平原西部北 冲积扇上黄河河道向东移，在东部泛滥平原上黄河明显地分为南北两汊，而黄河主流仍位于河套平原北部山前；18世纪早期至末期，黄河主河道从河套平原的北部山前南移至平原南部；19世纪中叶‘北河’淤塞，现代黄河形成。</p> |
| [9] | 通过对黄河内蒙古河段河道淤积泥沙打钻采样,以及黄河沿岸及支流产沙地层采样分析对比,暴雨、洪水等分析追踪河道淤积泥沙源地表明,黄河内蒙古河段河道泥沙淤积主要来源于乌兰布和沙漠及十大孔兑(沟谷)的库布齐沙漠和丘陵沟壑梁地。通过输沙平衡法计算该河段河道泥沙淤积量得知,1954-2000年该河段淤积泥沙总量约20.11亿t,其中大于0.1mm的粗沙为15.57亿t,占总量的77.424%;小于0.1mm的泥沙约4.54亿t,占总量的22.57%。风成沙入黄淤积量是:乌兰布和沙漠6.0552亿t;库布齐沙漠5.8499亿t;二者约占大于0.1mm粗泥沙总量的76.46%。 . 通过对黄河内蒙古河段河道淤积泥沙打钻采样,以及黄河沿岸及支流产沙地层采样分析对比,暴雨、洪水等分析追踪河道淤积泥沙源地表明,黄河内蒙古河段河道泥沙淤积主要来源于乌兰布和沙漠及十大孔兑(沟谷)的库布齐沙漠和丘陵沟壑梁地。通过输沙平衡法计算该河段河道泥沙淤积量得知,1954-2000年该河段淤积泥沙总量约20.11亿t,其中大于0.1mm的粗沙为15.57亿t,占总量的77.424%;小于0.1mm的泥沙约4.54亿t,占总量的22.57%。风成沙入黄淤积量是:乌兰布和沙漠6.0552亿t;库布齐沙漠5.8499亿t;二者约占大于0.1mm粗泥沙总量的76.46%。 |
| [10] | We studied bank erosion and accretion in the Ningxia-Inner Mongolia reaches of China's Yellow River. The study was based on topographic maps of 1958 and 1967, which had been derived from aerial photos and a field survey and from satellite imagery of 1977, 1990, 2000, and 2008. We determined the area of bank erosion by comparing sequential changes in the position of the banks in these years. We found 229 stretches where bank erosion (> 10,000 m(2)) occurred, of which 110 were found along the left bank and 119 along the right bank. The total area of bank retreat from 1958 to 2008 equaled 518.38 km(2), of which 257.29 km(2) occurred on the left bank and 261.09 km(2) on the right bank. The total area eroded along the entire section we studied amounted to 242.21 km(2) from 1958 to 1967, 121.61 km(2) from 1967 to 1977, 96.89 km(2) from 1977 to 1990, 30.80 km(2) from 1990 to 2000, and 26.87 km(2) from 2000 to 2008. The annual rate of bank erosion from 1958 to 1967 averaged 26.91 km(2)/y, and decreased to 12.16 km(2)/y from 1967 to 1977, 7.45 km(2)/y from 1977 to 1990, and 3.08 km(2)/y from 1990 to 2000, then increased slightly (to 3.35 km(2)/y) from 2000 to 2008. The Bayan Gol-Hekouzhen section experienced the most intensive bank erosion and bank collapse. The Shizuishan-Bayan Gol section sustained minimal bank erosion. We have also analyzed the estimation error for bank erosion area and the causes of bank erosion. (C) 2010 Elsevier B.V. All rights reserved. |
| [11] | |
| [12] | . 利用常规资料与多时相卫星遥感图像，分析了黄河上游干流水库投入运用后内蒙古河段河床的冲淤 演变及平面形态变化。结果表明：刘家峡水库建成后，内蒙段河道轻度冲刷，河床摆不显著，龙羊峡水库运用初期，内蒙河段水沙变化较大，河床淤积，平面摆动 剧。防震预计龙羊峡水库正式运用后，龙、刘两库联合调度，内蒙河段有淤积趋势，河床摆状态不会有明显改变。 . 利用常规资料与多时相卫星遥感图像，分析了黄河上游干流水库投入运用后内蒙古河段河床的冲淤 演变及平面形态变化。结果表明：刘家峡水库建成后，内蒙段河道轻度冲刷，河床摆不显著，龙羊峡水库运用初期，内蒙河段水沙变化较大，河床淤积，平面摆动 剧。防震预计龙羊峡水库正式运用后，龙、刘两库联合调度，内蒙河段有淤积趋势，河床摆状态不会有明显改变。 |
| [13] | <p>水库联合运行对于库下河道的影响是河流地貌学近年来的热点问题,如何定量表征河道的因应调整则是其难点所在。基于同水位河道过水断面形态参数变化率分析方法,针对黄河内蒙古河段磴口、巴彦高勒、三湖河口、头道拐4个水文站,利用刘家峡水库、龙羊峡水库联合运行之前的1978-1982年、之后的2008-2012年汛期前后实测断面资料,计算了相应年份上述各站同水位下的河道断面面积、水面宽、平均水深等特征参数在经历汛期冲刷后的变化率。结果表明,每年在经历汛期洪水冲刷之后,上述形态参数总体上以增大为主,变化率为正值;大型水库联合运行之前与之后的两个时期相比,同水位下河道断面面积、水面宽和平均水深的变化率分别减小了3.4、3.5和2.8倍。过水断面形态参数的沿程空间变化也由之前的上凸形曲线变为之后增减相间的“S”形曲线。其原因在于,大型水库联合运行削减了洪峰流量、降低了汛期最大流速,从而导致洪水造床能力显著变弱,河道断面形态参数的变化率因之显著减小。大型水库联合运行使黄河内蒙古河道明显萎缩,这不利于可能遭遇的极端大洪水的安全行洪,因此,需要合理利用这些水库的调节功能,有效控制汛期总水沙量和洪峰流量,避免因过度调节而使河道持续萎缩,为可能出现的极端大洪水的安全行洪创造条件。</p> . <p>水库联合运行对于库下河道的影响是河流地貌学近年来的热点问题,如何定量表征河道的因应调整则是其难点所在。基于同水位河道过水断面形态参数变化率分析方法,针对黄河内蒙古河段磴口、巴彦高勒、三湖河口、头道拐4个水文站,利用刘家峡水库、龙羊峡水库联合运行之前的1978-1982年、之后的2008-2012年汛期前后实测断面资料,计算了相应年份上述各站同水位下的河道断面面积、水面宽、平均水深等特征参数在经历汛期冲刷后的变化率。结果表明,每年在经历汛期洪水冲刷之后,上述形态参数总体上以增大为主,变化率为正值;大型水库联合运行之前与之后的两个时期相比,同水位下河道断面面积、水面宽和平均水深的变化率分别减小了3.4、3.5和2.8倍。过水断面形态参数的沿程空间变化也由之前的上凸形曲线变为之后增减相间的“S”形曲线。其原因在于,大型水库联合运行削减了洪峰流量、降低了汛期最大流速,从而导致洪水造床能力显著变弱,河道断面形态参数的变化率因之显著减小。大型水库联合运行使黄河内蒙古河道明显萎缩,这不利于可能遭遇的极端大洪水的安全行洪,因此,需要合理利用这些水库的调节功能,有效控制汛期总水沙量和洪峰流量,避免因过度调节而使河道持续萎缩,为可能出现的极端大洪水的安全行洪创造条件。</p> |
| [14] | . |
| [15] | . 在遥感调查和监测的基础上，结合第四纪地质资料，对黄河银川平原段的河道演变过程进行了系统研究，对主要的河流改道原因进行了分析。研究表明：黄河银川平原段在早更新世初期形成，此后，自西向东不断迁移；在中晚更新世发展壮大。到全新世形成了银川平原的主体，并留下了明显的古河道遗迹；到了现代，河道逐步变窄，向东迁移的趋势未变且速度依然很快。 . 在遥感调查和监测的基础上，结合第四纪地质资料，对黄河银川平原段的河道演变过程进行了系统研究，对主要的河流改道原因进行了分析。研究表明：黄河银川平原段在早更新世初期形成，此后，自西向东不断迁移；在中晚更新世发展壮大。到全新世形成了银川平原的主体，并留下了明显的古河道遗迹；到了现代，河道逐步变窄，向东迁移的趋势未变且速度依然很快。 |
| [16] | <p>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。</p> . <p>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。</p> |
| [17] | <p>根据黄河上游位于弯曲—顺直过渡段的头道拐断面的多年实测水文、泥沙数据和断面 资料， 分析了断面对上游一系列水利工程在时间尺度上的调整响应过程。结果发现， 头道拐 断面的形态变化强烈受到上游水库运行的影响， 在一系列水库投入运行后， 河床粗化现象一 直持续到三湖河口断面以下。头道拐断面悬移质泥沙中值粒径在水库运行后表现为先增大， 然后减小， 最后再增大的三阶段性特征， 并且自1986 年龙羊峡与青铜峡、刘家峡等水库联合 运用以后， 该三阶段性特征的变化幅度明显较只有青铜峡、刘家峡水库单独运行时段 (1969-1986 年) 小。另外， 自1987 年以来， 头道拐断面河道的横向摆动速率大幅减小， 断面 形态及位置趋于稳定， 有利于当地百姓正常的生活和生产。</p> . <p>根据黄河上游位于弯曲—顺直过渡段的头道拐断面的多年实测水文、泥沙数据和断面 资料， 分析了断面对上游一系列水利工程在时间尺度上的调整响应过程。结果发现， 头道拐 断面的形态变化强烈受到上游水库运行的影响， 在一系列水库投入运行后， 河床粗化现象一 直持续到三湖河口断面以下。头道拐断面悬移质泥沙中值粒径在水库运行后表现为先增大， 然后减小， 最后再增大的三阶段性特征， 并且自1986 年龙羊峡与青铜峡、刘家峡等水库联合 运用以后， 该三阶段性特征的变化幅度明显较只有青铜峡、刘家峡水库单独运行时段 (1969-1986 年) 小。另外， 自1987 年以来， 头道拐断面河道的横向摆动速率大幅减小， 断面 形态及位置趋于稳定， 有利于当地百姓正常的生活和生产。</p> |
| [18] | 冲淤平衡的河流具有调整河床变形使之趋向不变形的特性，这种特性必然反映在河床横断面冲淤演变的趋势之中。据此，采用横断面冲淤指标跟踪计算法生成黄河上游巴彦高勒、三湖河口站1976-2006 年的横断面冲淤演变时间序列，对该长期序列的趋势变化和突变特点进行分析后发现：内蒙古河床演变明显存在3 个阶段，即演变相对稳定阶段、河床快速萎缩变形阶段和新的相对稳定阶段，以及孔兑来沙大的年份是横断面冲淤面积趋势改变的时间。大型水库修建后，孔兑来沙对河道横断面冲淤趋势变化的影响更加显著，表明近年来大洪水缺失和孔兑来沙的共同作用是导致河床萎缩的重要根源。90 年代中后期横断面冲淤演变再次发生突变之后，内蒙河段进入到一个新的相对稳定期，河床边界条件已经和来水来沙条件相适应，因此在新的稳定条件下，如何治理内蒙河道的淤积萎缩值得探讨。 . 冲淤平衡的河流具有调整河床变形使之趋向不变形的特性，这种特性必然反映在河床横断面冲淤演变的趋势之中。据此，采用横断面冲淤指标跟踪计算法生成黄河上游巴彦高勒、三湖河口站1976-2006 年的横断面冲淤演变时间序列，对该长期序列的趋势变化和突变特点进行分析后发现：内蒙古河床演变明显存在3 个阶段，即演变相对稳定阶段、河床快速萎缩变形阶段和新的相对稳定阶段，以及孔兑来沙大的年份是横断面冲淤面积趋势改变的时间。大型水库修建后，孔兑来沙对河道横断面冲淤趋势变化的影响更加显著，表明近年来大洪水缺失和孔兑来沙的共同作用是导致河床萎缩的重要根源。90 年代中后期横断面冲淤演变再次发生突变之后，内蒙河段进入到一个新的相对稳定期，河床边界条件已经和来水来沙条件相适应，因此在新的稳定条件下，如何治理内蒙河道的淤积萎缩值得探讨。 |
| [19] | 根据下河沿、青铜峡、石嘴山、巴彦高勒、三湖河口和头道拐6个水文站不同时期水沙资料的分析,宁蒙河道的冲淤演变过程大致可分为三个阶段。1960年以前河床处于微淤状态。1961年至1986年,宁蒙河道呈冲刷状态。1986年以后宁蒙河道呈淤积状态。水力因素、水库调控和风沙入河等因素影响了河道的冲淤演变。黄河自1986年以来出现枯水系列,汛期来水少,挟沙能力降低,河道淤积严重。1987-2006年黄河上游主要控制站年平均径流量、输沙量均比多年均值分别减小8.7-25.5%和13-53.1%。水库调蓄造成宁蒙河道汛期水量、沙量占年水量、沙量的比例减小。宁蒙河段是黄河流域风成沙直接入黄的主要河段。风沙入黄使河道泥沙粗化,由于粒径大于0.1mm颗粒很少形成悬浮物质,影响了泥沙的输移和淤积状态。在维持河道健康的前提下,对宁蒙河段的治理应该坚持因地制宜,生物措施、工程措施相结合的综合治理原则。 . 根据下河沿、青铜峡、石嘴山、巴彦高勒、三湖河口和头道拐6个水文站不同时期水沙资料的分析,宁蒙河道的冲淤演变过程大致可分为三个阶段。1960年以前河床处于微淤状态。1961年至1986年,宁蒙河道呈冲刷状态。1986年以后宁蒙河道呈淤积状态。水力因素、水库调控和风沙入河等因素影响了河道的冲淤演变。黄河自1986年以来出现枯水系列,汛期来水少,挟沙能力降低,河道淤积严重。1987-2006年黄河上游主要控制站年平均径流量、输沙量均比多年均值分别减小8.7-25.5%和13-53.1%。水库调蓄造成宁蒙河道汛期水量、沙量占年水量、沙量的比例减小。宁蒙河段是黄河流域风成沙直接入黄的主要河段。风沙入黄使河道泥沙粗化,由于粒径大于0.1mm颗粒很少形成悬浮物质,影响了泥沙的输移和淤积状态。在维持河道健康的前提下,对宁蒙河段的治理应该坚持因地制宜,生物措施、工程措施相结合的综合治理原则。 |
| [20] | 通过对黄河宁夏河段下河沿、青铜峡和石嘴山三个水文站的水文泥沙资料的分析,初步揭示了水库修建及其运用方式对下游河道冲淤变化的影响。结合上述站点的河道大断面及加密断面的形态变化,得出黄河宁夏河段河道冲淤变化在银川平原的砂质辫状河段最剧烈,在青铜峡大坝下游不长的砂砾质辫状河段相对强烈,而在青铜峡大坝以上的卵石质辫状河段不明显。河相系数与水力半径的关系式表明:宁夏河段的河相系数主要取决于水力半径,而水力半径取决于断面平均流速,即黄河宁夏河段的河道演变取决于过水断面平均流速。 . 通过对黄河宁夏河段下河沿、青铜峡和石嘴山三个水文站的水文泥沙资料的分析,初步揭示了水库修建及其运用方式对下游河道冲淤变化的影响。结合上述站点的河道大断面及加密断面的形态变化,得出黄河宁夏河段河道冲淤变化在银川平原的砂质辫状河段最剧烈,在青铜峡大坝下游不长的砂砾质辫状河段相对强烈,而在青铜峡大坝以上的卵石质辫状河段不明显。河相系数与水力半径的关系式表明:宁夏河段的河相系数主要取决于水力半径,而水力半径取决于断面平均流速,即黄河宁夏河段的河道演变取决于过水断面平均流速。 |
| [21] | 利用黄河内蒙段1962-2000年间4期大断面观测资料,计算了各期河床冲淤和河槽形态指标。发现从1962-2000年间前20年、中间9年及后9年,内蒙河段河槽500m<sup>2</sup>过水面积下河底高程发生了降低—升高—再升高的过程;河槽漫滩过水面积经历了升高—降低—再降低的过程,2000年只有1982年的大约一半;滩地经历了持续淤积过程,平均抬升0.25m;河槽宽深比值经历了变化不显著—增加—减小的过程。分析结果表明:气候变化、引水、水库拦沙和重点产沙支流来沙变化在河床冲淤和河床形态调整中作用较大;水库对径流的年内调节对1982年后河槽淤积贡献较大;来水来沙变化下河流多要素自动调整是造成河槽形态变化过程复杂的原因。 . 利用黄河内蒙段1962-2000年间4期大断面观测资料,计算了各期河床冲淤和河槽形态指标。发现从1962-2000年间前20年、中间9年及后9年,内蒙河段河槽500m<sup>2</sup>过水面积下河底高程发生了降低—升高—再升高的过程;河槽漫滩过水面积经历了升高—降低—再降低的过程,2000年只有1982年的大约一半;滩地经历了持续淤积过程,平均抬升0.25m;河槽宽深比值经历了变化不显著—增加—减小的过程。分析结果表明:气候变化、引水、水库拦沙和重点产沙支流来沙变化在河床冲淤和河床形态调整中作用较大;水库对径流的年内调节对1982年后河槽淤积贡献较大;来水来沙变化下河流多要素自动调整是造成河槽形态变化过程复杂的原因。 |
| [22] | The planform geometry and migration behaviour of confined meandering rivers at 23 locations in Alberta and British Columbia are examined. Relationships among planform geometry variables are generally consistent with those described for freely meandering rivers with small but significant differences because of the unique meander pattern of confined meanders. These exceptions are the ratio channel wavelength ( l)/channel width ( w) and the bend curvature ( r/ w); in these confined meanders, the ratios exceed ( l/ w 17; r/ w = 4.1) the free-meander norms ( l/ w = 8-14; r/ w = 2-3). In general, these migrating confined meandering rivers do not develop cutoffs, and meander bends appear to migrate downstream as a coherent waveform. Migration rates vary greatly, from 0.01 to 5.8 m/y, consistent with the general distribution of published rates for freely meandering rivers. Attempts to seek correlations between migration rate and channel flow and morphometry data are modestly successful. Stream power offers the best statistical predictor of migration rate, accounting for up to 52% of variance in migration rate, greater than that provided by valley slope (34%), bankfull width (32%), and mean annual flood (30%). Overall, the findings indicate that confined meandering rivers within western Canada may be more usefully regarded as part of a continuum of a meandering river pattern rather than as a unique river planform. |
| [23] | . 以近30 a来共7个时相的MSS、TM遥感影像和相关地区的1?5万地形图作为数据源,在建立遥感识别标志和影像特征的基础上,对北江下游河岸变迁、洲滩和河道演变进行了分析研究。结果表明,在1975~2002年间,北江下游河道具有明显演变过程,岸、滩冲淤变化明显,部分地区发生淤积。在获取河道横向演变特性的基础上,对比该时段内北江下游河道纵向演变情况得出:河道的纵向变形影响横向变形,总体变化两者成反比关系,河势向着稳定的趋势发展。 . 以近30 a来共7个时相的MSS、TM遥感影像和相关地区的1?5万地形图作为数据源,在建立遥感识别标志和影像特征的基础上,对北江下游河岸变迁、洲滩和河道演变进行了分析研究。结果表明,在1975~2002年间,北江下游河道具有明显演变过程,岸、滩冲淤变化明显,部分地区发生淤积。在获取河道横向演变特性的基础上,对比该时段内北江下游河道纵向演变情况得出:河道的纵向变形影响横向变形,总体变化两者成反比关系,河势向着稳定的趋势发展。 |
| [24] | 在人为或自然因素的作用下，河道环境常发生频繁的变化，其变化规律用常规方法很难了解。而遥感具有宏观、动态、系统研究的优势，在河道环境研究方面具有可行性。探讨了河道环境变化的遥感研究方法，并以东江为例进行了试验应用研究。结果表明，在１９８８～１９９７年１０年间，东江中下游河段河道环境具有明显的演变过程，岸、滩冲淤变化明显，大部分河床发生严重下切，部分地区发生淤积。 . 在人为或自然因素的作用下，河道环境常发生频繁的变化，其变化规律用常规方法很难了解。而遥感具有宏观、动态、系统研究的优势，在河道环境研究方面具有可行性。探讨了河道环境变化的遥感研究方法，并以东江为例进行了试验应用研究。结果表明，在１９８８～１９９７年１０年间，东江中下游河段河道环境具有明显的演变过程，岸、滩冲淤变化明显，大部分河床发生严重下切，部分地区发生淤积。 |
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