黃河下游河床演變中的地貌臨界.doc

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1、黃河下游河床演變中的地貌臨界摘要：從地貌學(xué)的角度，比較深入地研究了黃河下游河床演變中的幾個(gè)臨界問題：縱剖面調(diào)整的臨界問題、河道平面形態(tài)的臨界問題、河型對河床邊界的臨界響應(yīng)問題以及河床斷面形態(tài)的臨界判別問題。并且以河型轉(zhuǎn)化趨勢預(yù)測為例，對地貌臨界在河床演變中的應(yīng)用作了進(jìn)一步的探討。結(jié)果表明，小浪底水庫建成后，在其清水下泄期間，下游河型將不會(huì)發(fā)生改變。關(guān)鍵詞：黃河下游河床演變地貌臨界趨勢預(yù)測1前言　　河床演變，作為河流動(dòng)力學(xué)和河流地貌學(xué)交叉研究的領(lǐng)域，具體是指在水流的作用下,河流的邊界所發(fā)生的變化。而這種變化實(shí)質(zhì)上體現(xiàn)了組成邊界的物質(zhì)的沖刷、搬運(yùn)和堆積過程。在諸過程中塑造

2、的地貌現(xiàn)象，如河床縱橫斷面、河谷形態(tài)、邊界組成和河型等，在內(nèi)外營力共同作用下達(dá)到一定的限度，將會(huì)出現(xiàn)巨大的質(zhì)的變化。我們將其稱之為河床演變中的地貌臨界。　　自Schumm于上一世紀(jì)70年代首次將臨界規(guī)律引入到地貌系統(tǒng)的研究之中以來，經(jīng)過一些學(xué)者的不斷努力，逐步形成了所謂的“地貌臨界論”。由于該理論從嶄新的角度審視地貌現(xiàn)象由量變到質(zhì)變或者說由漸變到突變的轉(zhuǎn)化規(guī)律，使得對地貌演化過程中發(fā)生的明顯變異現(xiàn)象進(jìn)行合理的解釋成為可能，因此受到地質(zhì)地貌界的普遍關(guān)注。研究地貌臨界不僅蘊(yùn)涵著比較深刻的哲理和科學(xué)理論意義，而且具有一定的實(shí)踐意義，如通過確定和運(yùn)用地貌過程中的臨界閾值，對地

3、貌發(fā)育階段進(jìn)行量化，洞察地貌要素之間相互作用的內(nèi)在機(jī)理、強(qiáng)度和動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)化的臨界條件，進(jìn)而預(yù)測地貌現(xiàn)象的發(fā)展趨勢，為國土整治服務(wù)。本文試圖從地貌學(xué)角度，研究黃河下游河床演變中的一些與地貌有關(guān)的臨界問題，以辯識(shí)臨界條件發(fā)生發(fā)展的規(guī)律，同時(shí)對地貌臨界的應(yīng)用作了進(jìn)一步的探討。2縱剖面調(diào)整的臨界響應(yīng)　　根據(jù)黃河下游堆積區(qū)的地層、堤防和基準(zhǔn)面的影響，可以發(fā)現(xiàn)黃河下游縱剖面的發(fā)育已經(jīng)歷了四個(gè)階段[1]，即構(gòu)造控制階段或適應(yīng)構(gòu)造階段、自由發(fā)展的加積階段、人工控制階段和侵蝕基準(zhǔn)控制階段，以及三種調(diào)整形式，即沿程淤積的調(diào)整形式、溯源淤積的調(diào)整形式和平行抬升的淤積形式。對縱剖面的形態(tài)和比降的

4、年際變化，分別用凹度指標(biāo)[2]（即通過縱剖面線上下端點(diǎn)作矩形，縱剖面線將矩形分為上下兩半，它們的面積之比形成凹度指標(biāo)。該指標(biāo)大于1，縱剖面為凹型；等于1，為直線型；小于1，為凸型）和比降點(diǎn)繪了圖1(a)和圖1(b)?！　∮蓤D1(a)可以看出，從晚全新世地層底板到1954年，縱剖面的凹度是逐漸減小的，但到了1954年后，即從1954～1983年，曲度指標(biāo)的變化就不大了，即多年平均凹度為1.35，分別比晚全新世地層底板、1855年和1935年的縱剖面凹度減少了37%，12%和7.5%，其均值與1954年以來最大和最小凹度相比，分別小于3%和大于3.7%。7　　從圖1(b)

5、來看，仍以1954年為界，1954年后的河床比降均在均值上下微小變化，多年平均為1.28，與最大和最小值的偏離，分別為2%和1%，比凹度的偏離還小。圖1(a)黃河下游花園口到利津段凹度的歷年變化ChangesofconcavityfromHuayuankoutoLijinintheLowerYellowRiverduringthepastyears圖1(b)黃河下游花園口到利津段河床比降的歷年變化ChangesofthechannelslopefromHuayuankoutoLijinintheLowerYellowRiverduringthepastyears　　

6、綜上所述，不論是縱剖面凹度，還是河床比降，就長時(shí)段的變化來說，都不大，這說明，此段從1954年至1983年在平均沉積速率為8.64cm/a的情況下，河床是平行抬高的。這種平行抬高，就是縱剖面調(diào)整的臨界響應(yīng)。它說明了兩個(gè)問題：其一，黃河下游已經(jīng)發(fā)育到了老年期階段，是發(fā)育史上的臨界階段；其二，抵擋歷史大洪水的能力大大減小，出現(xiàn)大險(xiǎn)、大災(zāi)的機(jī)會(huì)更多?！　∥覀冋J(rèn)為，縱剖面平行抬升，是由于黃河下游河道處在特殊的地理環(huán)境中，流經(jīng)不同的地貌部位，流域的來沙量和水流的挾沙能力不相適應(yīng)，所以自發(fā)育以來就是一條加積性河流，其河流縱剖面在加積的環(huán)境中作自動(dòng)調(diào)整。加之受到地貌類型的影響，各段

7、調(diào)整的形式不同。如黃河出山口后的河南段，處于復(fù)合沖積扇上，地面坡降陡然減緩，為了力求使水流挾沙能力與來沙量相適應(yīng)，河床比降以沿程淤積的方式調(diào)整增大；人工控制的順直微彎段，流經(jīng)沖積平原和河口三角洲，由于河口三角洲的前緣不斷淤積向前推進(jìn)，河長不斷增加，基準(zhǔn)面相對上升，河床比降以溯源堆積的形式調(diào)整減?。惶幱诏B加的沖積扇前緣的彎曲段，為了要在河口不斷延伸的條件下保持一定的輸沙能力，通過沿程淤積和溯源淤積的共同作用，每年在河道中就必然要淤積一定量的泥沙，當(dāng)縱剖面形態(tài)與流域的水文狀況和地理環(huán)境相適應(yīng)而達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，縱剖面必然平行抬高。3河道平面形態(tài)的臨界規(guī)律7