河型及其转化的判别.pdf

第7卷第2期19 88年6月地理研先G E O G RAPH ICALRESE A RCHVol.7,Jun.,到219 8 8河型及其转化的$ l J 别陆中臣舒晓明了“卜囚 、国家公科学 卜划委员鉴地理研 究所)提要:主题词:卞文分析了影响河型l均内外营力,建代了河型 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问的相关关系式以汉江和黄河下游为例,川水力参数和河床形态指标,! 1 : l l别河型的转化 趋势河型内外营力自然河 流 的河 型,不论是顺遭的,弯 曲的,还 是网 状 的都是 内外 营 力共同作用的结 果,反 映 流域 水文状况和地理环 境 间的平衡而 河型 的转 化是在 一个 长河 段长汇讨期内一能 完成的复杂 的内部调整过 程,最终表 现为流域水文 状况和地理环境 平衡 状态的破坏众所周 知,水 流塑 造河床,和1 1床 约 束 水流,内外 动 力与河流形态 是相 互作川相互制约 对立 统一的关 系每 种河 型的出现,都是 许多变量 自动调整{〕勺结 果河型早就为国内外 地质 地貌 和水利 工 作者所 重视;新近 有人从分祈外力因素 入手,提出了一些 划分 河型 及 河型转化的判 别式。

也 有个别 研究 者 在试验中考虑了内力 的作用,如 局部试 验河 槽的上升 或 下降等〔1〕,但半 U别式 中都没有体现出升降因素本文提出 了影响河 型 的综合因素 判别式,式中除了包 括外营力囚素之外,还号虑了内 力作用指 标,试图在此 旅础上米讨 论河 型及 共转化 的问题一、影响河型的因素一般认 为〔2、3〕,冲积性河 流的地质地 貌 条件是水沙条件决定的事实上,冲积 河 流的地质地貌 条件,还受 新 构造运 动的影响一 定的地质地貌条件形成之后,反过 来又影 响动 力 条件,影响河型 的形 成例如,曲 流与环 流 的作用是 分不开的,环 流作用义和 河床形态、少 匕降、地质地貌 有极密切的关 系甚至术水米 沙 条件已经改变,只 要地质 地貌补, . J ’ 术发生 根本性的变化,河 型仍然 不会 转化一)地貌骨架流经洪 积一冲积研刁 勺泉L的i l l j流,多为游 伪性1.:洲l J如华】 七平傲的 1.!f流,滦河Irl滦只以下 的马城至姜 各庄 刚近、潮白河从衡石至通 县,水定il j J片沟桥至梁各 庄附 近,拒马河在镇江本义1洲4年10)」1吕日收J一 必,1洲了牛匕月z卜I收到修改{}.幼}也理研究7卷营 与琢县之问,黄河苏洒庄以上,还 有唐河、漳卫 河等都为游荡或分汉型,以 下 过渡为弯 曲塑。

原因是此 种地貌部位有利于游荡性 河 型 的形成] .纵 向上的约 束作用相 对河 谷比降即河 谷 坡降与河 流坡降之比(I/ l ),表征纵向上 的地貌特征/ l 愈小,则I愈大,即河流 的惯性愈 大,只有粗颗粒 泥沙才能沉积 下来因此,河床J一匕降就陡,容 易发育顺有分汉和游荡河型反之,J一 匕植愈大,I愈小,则易 发育曲流字,l J型〔‘〕之.横向仁的 约束 作用川相对 河谷宽度 即 河谷 谷底 宽度 与河床宽 度之比(B/B)表示/B值愈大,则河床的约 束性 愈小,即 河床在横向 上回旋的余地越大如 有共 它因素的配合,易形成游 荡河型宽广 的川,积 平原 易出现此河型狭 窄 的河谷平 原或有人为 约束作川时,比植较小「 黄河下游因两 岸 大提的约束,虽 然比植较小,但 山于河流流 经不同的地貌部 位,因此 具有不同的河 型,所以B/B植各 不 相同根 据以_l:的分析,可取I/I、B/B表 示地 貌 条件在纵横向上综合 的约 束性从黄河 的资料 可以 看出,此位的大小与河型的变化是一 致 的(表1)表1影响河型发育的地貌条件Geomo rPh ieeonditionsinflu eneingehannelPatte rndevejoPment韦后1./I纽{ ~一一一、 、河段}Bu/B花园日—苏泅庄—1.081.492.695.12孙11—洛I一l利 津1.03?。

230.99416It/I义B‘)/B2.907.6323 04.12山夫可 以看出,弯 曲过 渡段 共植最大,人工限 制 的顺吐微 弯段次之,游荡段最小另外,从地貌 条件和 流量 对河 型的 影响 来看,在 流量相同的情况仆‘,游 荡段地貌 的约束性最小,顺心微弯 段火 之,弯 曲段最大西起桃 花峪,西北 沿太行山麓,东南到周l一l,东至兰考、东明为黄河冲积 扇 的项部,地而坡度 为1/么0日一1/600东平、梁山、聊城 以上为冲积扇前绿的冲 积一湖积 平原,坡度为1/5洲;利 津以上为冲积平 原,地面坡降为1/7 洲;利 津以下为新三角洲 平 原,坡降为] , /8o0 ( j达一地貌骨架,既 是黄河 塑造而成,义制约着黄河卜游 河 型 的发展从图1可以看出,不同的 地貌 类塑与河则和坡降的关系,即 冲积扇 项部为游 荡段,儿降大,为2.] 3忘;川「积 扇 前绿的 i l I l 积一湖积平原为弯 曲过 渡段,比降为1.生8%u冲积平原人工控制的顺吐 微 弯段,比降为1.“二)内外营力形 响i,. J’(塑的因素可写成l犷列数学式:丫、B/H「 (Q,Q,)外力因素侧B/H二f(rr、内力 因素合步 手二式i导:、/B/11二土戈Q,Q一,以,‘f)综合 因素名期陆中巨、舒晓明:河型及其转化钊别式中Q,Q,a分 别为来 自上游的流量、沙量 及 共过程,以 及 流域的形状 因 素;T为新构 造运动强度,即广义 的河床边界条件。

分述如一卜:1.外营力作川在冲积性河 流 中,水流 与河庆的相互作用是 很显著的如果某河 段 的沙量与该段 的输沙能力 不 相适应,纵向输沙平 衡遇 到 破坏,就会引起河床的纵向变形如 果携带沙量 小于 它 的挟沙能 力,‘白将从 河床上攫取 泥沙,囚而使河床降低,相反,如 果携带沙 量超过了它 的输沙 能 力,街‘划戈J生砂妇_ 达冲积一 一湖积干琢人 工控制的顺直微弯段,一负河古公加的老冲廿偏+冲积十新三角洲峨前缘馨河迫比}:圣、、、.,、~、~裔利东坝头,‘笔金硫 津州 铁桥\\之“U一丽补 距离(如)黄河下游河型与地貌类型的关系‘f her elation ohiPbeLweoncha n nelPat Le rix 、alld9e on 一orPhietyPe 、11 一tll eLowerYe]IowRiv er一部分 泥沙就堆积下 来,而使 河床 加 高综合指标 QJ代 表大然河道 的输沙 能 力,即表 示河段 在计算时 段内所提供 的能 量QJ愈 大,输沙 能 力愈 大,否则 相反同样地,来 沙 量和水流 能量间的不 适应,义会使输沙平 衡 在横向上也遭 到破 坏,引起河床横断面的变化。

横向变化的大小,用河岸不 稳定 系数A(BJ O .’/ Q 0·5)表 示,式 中B—造 床流量下的河 宽(m);J—少匕降(%0 0);a—造床 流 量(m3/ s)这是 吐 接川河岸变 化 的结果米描述 河岸的稳定性A值愈 大,河 岸 愈不稳定在纵横向变化的同时,山于 不同河段所 处 的边界条件不 同,所形成 的河型 也不同天然 河道 的各种类 型 是由河道的来 水 来沙 和 边界条件决 定 的所 以,河 流 的特性实质 上反映了河流所 在流 域 的性质流域的性质,用流域 的形状 系数 表示,即河谷的长度与平均宽度之 比(a=L/B )a值愈小,L和B愈 接 近 相等,说明河爷 宽广;a值愈 大,L和B相差愈大,谷形狭长人所皆知,流 域长 度越大,汇 流时 间越长,河 槽对 洪 水的调 节 作用越显著因此,水 情变 化较 缓不利 于形成游 荡性河型因 为游 荡性 河型,所 要求的水情是洪 峰暴涨猛落全年内流量变幅较大〔5〕反之,则 不易形 成游 荡性河 型内营 力作用地 壳 构造 运动 是十分缓慢的,对河流 发育的影响似不明显然I盯,地壳构造 运 动伴随着河 流生 命的始终所以,仍然 是 一个不可忽视 的 因素。

地 壳构造运 动型式复杂多样,总的来说,可 分为相对降起和相对 沉降两种从本类吧构 造运动对河型发育的影l!l {:IL要夫现{〔两方山if“〕:(1)影响 坡降:这 关 系到河 ;翩均能量在 地 壳隆起区,使 共与下方非 隆起区之问高盖噜加,则 引起河床坡降和水 流能量 的增 大,河流F切,形成 顺心河道,地壳沉降,使沉降区与共下方非沉降区之 间高羞减小,坡降和水流能量咸小,河 流 发生堆积,有利 于 侧 向展宽1 0地理研究7卷(2)影响河床边界的可 动性:沉降区有泥沙堆积,河床边界的可动性大,自然对 河 型发育 产生影响黄河下游苏洒庄以上地区(河道),相 对于太 行山区为下 沉区,此段河流 能量减小,泥沙堆积,河床展 宽试验 表明,展宽 的速 葬维犷厂沉速率 增 加而 增大加 之上游的来 沙 量远远 大于下 沉量,对形成游荡型有利苏洒庄以下 的2可道,由于受 两岸大堤 的约束以及河岸组成物质 的变细和 粘性增加,制约河宽 展宽,遂使 河宽小于 出现分汉的临界河宽,形成了今日的弯曲性河 流为了定量 的分析内营力对 河型的影响,在“中国地壳形 变 图”l)上对分析的河流(河 段)取值。

本文 选取 汉江以 北,主耍是黄河干、支流和华北平原上的河流由于复测的水准路线在全 国不能 共用 一个起算点,所以,本 研究选 用郑州西郑““甲水准 点为起算点本区测线伸展范围很广东到海边,西 到张掖,南到武汉,北到沈 阳区内 形变速率值从东到西逐 渐 抬升例如,太行山以东形变 率大都不及1 0mm/ a;太行山到 西安,在1 0一15mm/ a之间;西安以西在1 5一2 0m m/ a以上应当注意,以上所例举 的速率,只是 说明区内形变的一般趋势同一速率区域 内,仍 有差别,此差别决定了区内不同的河 型以上的形变影响 可以说是广 义的边界条件影响 河 型狭义的 边界条件是指 河岸和 河床河岸和 河床的状况,一般用相对可动性来 表示从地 貌 的角度看,河岸 可动 性通常用河岸结构和物质组成来描述河床可动性,水利部门通常用河床稳 定 指标流 域 的 床 沙 质相对 来量影 响河型床沙 质 来量多,且河岸的可 动性不很大时,河流不能选择侧蚀 的方式调整,也就不 可能形 成宽浅 的河床所以,也就不具 形成分汉或游荡性 河型的可能如果 河岸可动性 很小,且小于 河床可动 性时,则发 生一l犷蚀,河流趋 于窄深,形成比较顺直的河 型。

只有 当河岸可动性和河床可动性都比较 适中时,河流 才有 可能 发育成江心 洲和曲流 型游 荡性 河流的河 岸和 河J术边界一般为单 一 结构,河床 以细沙粉沙组成为主如黄河下游苏洒庄以_E河段,令曰.内峡队一‘阮. . 门 . 目曰.、一 . ~ , ~ 气一弓.九 一‘; 一卜】1.广|IJ|l|.1卜l!lrls e、.巴 叭川自翔 卜功协 卜..一扮仁口,”;处书冲离·肠·图2何床粉砂一粘 上含量洽程分布与河型的关系T her elatiolzshsl〕beLweenehanll e]Pattel·Jl 、a nddioLributiollufIJod、11一eloyl Je iltu吕eal 一 1艺5tfCa l ll 写渭 河的咸阳段,潮白河 的牛拦山段等〕曲流塑河 岸和河床的边界J角汀昔不同一般说米,河岸 为混合 结构 或二元结 构,而 河床由细砂或j分砂组成为上,如黄河的孙口段(图2),渭河1)国家地震局地壳形变编图小组:中国地壳形变图及中国地允 形变图 说一州马,10 7护名期华县段,潮白河 的 白 庙段等根据上述概念,我们点绘了黄河等河流的河床形 态与床 沙中粉沙一粘 土含 量。