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冲击性河流自然发育特征与治理研究

2020-08-13李海鹏毛鹤崴张文娟

科技创新与应用 2020年24期
关键词:河流规律

李海鹏 毛鹤崴 张文娟

摘  要:河流自然发育有一定的规律可循的,河流演变趋势往往具有一定趋向性。文章通过分析中国黄河、尼泊尔戈西河以及高原冲击性河流平面形态特征,认为冲击性河流治理过程中,在筑堤保护沿河人民生命财产安全的同时,应该结合着人工放淤把泥沙运到河道外的地方,以协助河流完成游荡淤积这一自然演变特性。

关键词:河流;规律;河流治理

中图分类号:TV88 文献标志码:A         文章编号:2095-2945(2020)24-0048-03

Abstract: The natural development of the river has a certain law to follow, and the trend of river evolution often has a certain tendency. Based on the analysis of the plane morphological characteristics of the Yellow River in China, the Kosi River in Nepal and the impact rivers on the plateau, it is considered that embankments should be built to protect the lives and property of the people along the river in the process of harnessing the impact rivers. Meanwhile, it should be combined with artificial desilting to transport sediment out of the river, in order to help the river to complete the natural evolution of wandering deposition.

Keywords: rivers; law; river improvement

河流的保护方面,董哲仁从河流健康的概念、内涵和评价原则等方面系统的阐述了河流健康的有关知识[1];胡春宏对河流健康的概念和内涵做了剖析,分析了河流健康与生态系统健康的异同,提出了河流健康的内涵[3];王光谦总结了河流健康内涵的解释,并阐述了影响河流健康的主要因素[2];韩其为提出了不同阶段河流健康的含义,并分析了河道冲淤对河流健康的影响[4]。本文在前人的研究基础上,引入河流自然发育特征概念,为冲击性河流的治理工作提供理论支撑。

1 冲击性河流特征

1.1 中国黄河

黄河发源于巴颜喀拉山脉,全长约5464公里,是世界长河之一。黄河每年会生产十六亿吨泥沙,其中有十二亿吨流入大海,剩下四亿吨留在黄河下游,形成冲积平原。根据吴锡浩[5]等人的研究表明,黄河是在第四纪中晚期(距今约15万年)才全河贯通。

黄河流经黄土高原,挟带大量泥沙,沿河人民为减轻洪涝灾害,筑堤束水由来已久。河流在流动过程中,不断将挟带泥沙淤落,河床不断抬高,洪汛期主流就会决口改道。每一次改道后,就会在决口点以下形成冲积扇,下游河道不断决口改道,筑堤束水,逐渐形成了现代复合冲积扇,黄河河道也逐渐形成了现在“几”字形河道。如图所示,宁最冲积扇、兰考冲积扇、花园口冲积扇等交织重叠,就变成了今天的黄河下游冲积扇复合体(见图1)。

挟带大量泥沙的黄河下游河道,在冲积扇地貌中演进,并被赋予了下游河道摆动游荡的特征。堤内行洪阻止了河流的自然淤积,使得很快形成了“地上河”。“地上河”的出现为河流周期性的决口改道提供条件。长期的决口、堵塞,改变了河流的自然演变趋势,形成了今天黄河下游平原以地上河为主干,以冲击扇与冲积扇平原为分支的堆积型平原复杂地貌。

1.2 尼泊尔戈西河

戈西河发源于喜马拉雅山脉,是中国-印度-尼泊尔3个国家的跨界河流,从流域顶部穆朗玛峰到印度恒河,河道全长729公里,流域面积69300平方公里,是恒河最大的支流之一。戈西河年径流量与黄河接近,泥沙只有黄河下游的十分之一,但泥沙级配更粗,挟沙河流进入平原后,河谷比降很平,造成严重淤积,再过去的200余年,戈西河从东向西摆动了100多公里。

据Gole,C.V和Chitale,S.V[6]介绍,戈西河在出山口以后,在平面上迅速展开,经过一段距离,河谷宽超过6km,成为典型的游荡型河流,汉努曼那加(Hanumannagar)以下,河流分成几股,而后各股河流逐渐汇合,在接近冲积扇前缘地带处,又合并为单股河槽(见图2)。由于沿着冲积扇前缘比降远较扇面比降为陡,所以戈西河在到达冲积扇扇脚时,自西向东沿着扇面前缘流去,在戈西拉汇入恒河。泥沙在冲积扇堆积,自然引起河槽摆动,图3可看出1731-1963年期间的戈西河的平面位置。可以发现,河流有规律的自西向东摆动,在200多年内横扫冲积面整个扇面,最大摆动幅度达到120km。从单次摆动来看,戈西河大致沿冲积的纵向采取一條比较顺直的流路,自扇顶流至扇尾。河流在冲积扇扇面出现分叉后,其河槽的总宽度一般限于扇顶角的10°的三角形范围内。

1.3 高原河流平面形态特征

对于平原冲积性河流,出山口后,由于缺少横向约束,携带的泥沙开始於落,河流开始摆动。对于高原区河流,由于受人为影响因素较少,更能体现出河流自然特性。当河流出谷口时,摆脱了侧向约束,其携带物质便铺散沉降下来,形成扇形堆积体。冲积扇平面上呈扇形,扇顶伸向谷口,以山麓谷口为顶点,向开阔地展布的河流堆积扇状地貌。

青海湖位于青藏高原东北部,根据气象资料,青海湖的平均气温为0℃,从整体趋势来看,气温逐年上升;降水量的季节分配不均,呈冬少夏多趋势,冬季平均仅1mm,夏季平均为84mm,是典型的高寒干旱大陆性气候[7]。青海湖北岸、大通山南侧山口处发育的冲积扇较为完整,由西至东依次为泉吉河扇、沙柳河扇、果洛扇和哈尔盖河扇(图4)。

泉吉河扇位于沙柳河扇西侧,在平面上冲积扇形态完整,呈近对称的扇形,但规模小于沙柳河扇,扇体横向展布为9-10km,纵向展布约为9公里,面积约为45km2。沙柳河冲击扇扇形发育较为完整,横向展布25-27km,纵向展布14-16km,扇体面积约为200km2。果洛扇位于沙柳河扇东侧,在平面上呈不完整的扇形,扇体规模在研究区4个冲积扇中最小,扇体纵向展布为8-11.5km,横向展布约为11km,扇体与西侧沙流河扇体,东侧哈尔盖曲冲积扇相重叠。与其余三个冲积扇不同,果洛扇的河流现已干涸[8]。哈尔盖扇位于四个冲积扇中最西侧,由于河道摆动,河流在入湖口发育泛滥平原,同时形成大量的牛轭湖、心滩,冲积扇纵向展布14-16公里,横线展布17公里,与周边游蕩河流构成扇体复合体。

2 河流自然发育特征

自然环境是人类赖以生存和发展的物质基础,由于各种因素随机组合,世界上的河流自然发育特征也千变万化,但河流演变并不是杂乱无章的,而是有规律可循。冲击性河流在出山口后,往往不受横向约束,水流开始横向展开,逐渐向游荡型河流过度。对于冲击性河流,含沙水流将泥沙展布于冲积扇上,泥沙在淤积过程中,往往是粗沙先淤落,上游地质层多为粗沙,河道抗冲能力较强,到了下游细沙淤落,逐渐淤积形成抗冲胶泥层,河势逐渐复杂,过渡为弯曲型河道。冲击性河流在冲淤过程中不断自动调整,这种调整一方面使上游水沙下泄,河流保持相对平衡状态,另一方面使得河流服从一定能量耗散规律。对于前者,各方面的认识是统一的;但对于后者存在河床活动性最小,能量消耗率最小,输沙能力最大等学说。

3 结束语

本文通过对世界上不同的平原冲击性河流和山区性河流发育规律特征进行总结,可以看出河流出山谷以后都会迅速展宽,形态上会逐渐发育至分汊,以减弱水流的能量。只有在河流演进一定的距离以后,河道才会按照一定的频率形成固定的弯道,即河型向趋于稳定的弯曲型河道发展。

在冲击性河流治理过程中,要适当的筑堤以保护沿河人民生命财产安全,在大堤内给河道留有一定的游荡空间,应当是必要的河道治理目标。同时,由于大堤存在,人为的约束了泥沙落淤展布的空间,使河道淤积加重,河床抬高。从保护河流的角度来看,应该结合着人工放淤、泥沙资源化利用,把泥沙运到河道外的地方,以协助河流完成游荡淤积这一自然演变特性。

参考文献:

[1]董哲仁.河流生态恢复的目标[J].中国水利,2004(10):6-9+5.

[2]王光谦,翟媛.河流健康的内涵及其影响因素[J].河南水利与南水北调,2007(03):1-2.

[3]胡春宏,陈建国,孙雪岚,等.黄河下游河道健康状况评价与治理对策[J].水利学报,2008(10):1189-1196.

[4]文伏波,韩其为,许炯心,等.河流健康的定义与内涵[J].水科学进展,2007(01):140-150.

[5]吴锡浩,蒋复初,王苏民,等.关于黄河贯通三门峡东流入海问题[J].第四纪研究,1998(02):188.

[6]Gole C V,Chitale S V.1966.Inland delta building activity of Kosi River[J]. Journal of the Hydraulics Division,American Society of Civil Engineers,92:111-126.

[7]陈骥.青海湖现代沉积体系研究[D].北京:中国地质大学,2016:19-24.

[8]刘超,姜在兴,陈骥.青海湖北部冲积扇沉积特征、演化过程及控制因素[J].油气地质与采收率,2017,24(05):1-9.

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