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摘要：从地貌学的角度，比较深入地研究了黄河下游河床演变中的几个临界问题：纵剖面调整的临界问题、河道平面形态的临界问题、河型对河床边界的临界响应问题以及河床断面形态的临界判别问题。并且以河型转化趋势预测为例，对地貌临界在河床演变中的应用作了进一步的探讨。结果表明，小浪底水库建成后，在其清水下泄期间，下游河型将不会发生改变。
www.07job.com 关键词：黄河下游 河床演变 地貌临界 趋势预测 http://www.uniuc.com http://www.uniuc.com 1 前言 http://www.uniuc.com 河床演变，作为河流动力学和河流地貌学交叉研究的领域，具体是指在水流的作用下,河流的边界所发生的变化。而这种变化实质上体现了组成边界的物质的冲刷、搬运和堆积过程。在诸过程中塑造的地貌现象，如河床纵横断面、河谷形态、边界组成和河型等，在内外营力共同作用下达到一定的限度，将会出现巨大的质的变化。我们将其称之为河床演变中的地貌临界。 http://www.uniuc.com 自Schumm于上一世纪70年代首次将临界规律引入到地貌系统的研究之中以来，经过一些学者的不断努力，逐步形成了所谓的“地貌临界论”。由于该理论从崭新的角度审视地貌现象由量变到质变或者说由渐变到突变的转化规律，使得对地貌演化过程中发生的明显变异现象进行合理的解释成为可能，因此受到地质地貌界的普遍关注。研究地貌临界不仅蕴涵着比较深刻的哲理和科学理论意义，而且具有一定的实践意义，如通过确定和运用地貌过程中的临界阈值，对地貌发育阶段进行量化，洞察地貌要素之间相互作用的内在机理、强度和动态转化的临界条件，进而预测地貌现象的发展趋势，为国土整治服务。本文试图从地貌学角度，研究黄河下游河床演变中的一些与地貌有关的临界问题，以辩识临界条件发生发展的规律，同时对地貌临界的应用作了进一步的探讨。 大学城 2 纵剖面调整的临界响应 大学城资料库 www.uniuc.com/lib 根据黄河下游堆积区的地层、堤防和基准面的影响，可以发现黄河下游纵剖面的发育已经历了四个阶段[1]，即构造控制阶段或适应构造阶段、自由发展的加积阶段、人工控制阶段和侵蚀基准控制阶段，以及三种调整形式，即沿程淤积的调整形式、溯源淤积的调整形式和平行抬升的淤积形式。对纵剖面的形态和比降的年际变化，分别用凹度指标[2]（即通过纵剖面线上下端点作矩形，纵剖面线将矩形分为上下两半，它们的面积之比形成凹度指标。该指标大于1，纵剖面为凹型；等于1，为直线型；小于1，为凸型）和比降点绘了图1(a)和图1(b)。 易贴 由图1(a)可以看出，从晚全新世地层底板到1954年，纵剖面的凹度是逐渐减小的，但到了1954年后，即从1954～1983年，曲度指标的变化就不大了，即多年平均凹度为1.35，分别比晚全新世地层底板、1855年和1935年的纵剖面凹度减少了37%，12%和7.5%，其均值与1954年以来最大和最小凹度相比，分别小于3%和大于3.7%。 大学城资料库 www.uniuc.com/lib 从图1(b)来看，仍以1954年为界，1954年后的河床比降均在均值上下微小变化，多年平均为1.28，与最大和最小值的偏离，分别为2%和1%，比凹度的偏离还小。 www.365SYJ.com  大学城资料库 www.uniuc.com/lib
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| 图1(a) 黄河下游花园口到利津段凹度的历年变化
Changes of concavity from Huayuankou to Lijinin the Lower Yellow River during the past years 大学城 | 图1(b) 黄河下游花园口到利津段河床比降的历年变化
Changes of the channel slope from Huayuankou to Lijin in the Lower Yellow River during the past years www.365SYJ.com |
综上所述，不论是纵剖面凹度，还是河床比降，就长时段的变化来说，都不大，这说明，此段从1954年至1983年在平均沉积速率为8.64cm/a的情况下，河床是平行抬高的。这种平行抬高，就是纵剖面调整的临界响应。它说明了两个问题：其一，黄河下游已经发育到了老年期阶段，是发育史上的临界阶段；其二，抵挡历史大洪水的能力大大减小，出现大险、大灾的机会更多。 www.365SYJ.com 我们认为，纵剖面平行抬升，是由于黄河下游河道处在特殊的地理环境中，流经不同的地貌部位，流域的来沙量和水流的挟沙能力不相适应，所以自发育以来就是一条加积性河流，其河流纵剖面在加积的环境中作自动调整。加之受到地貌类型的影响，各段调整的形式不同。如黄河出山口后的河南段，处于复合冲积扇上，地面坡降陡然减缓，为了力求使水流挟沙能力与来沙量相适应，河床比降以沿程淤积的方式调整增大；人工控制的顺直微弯段，流经冲积平原和河口三角洲，由于河口三角洲的前缘不断淤积向前推进，河长不断增加，基准面相对上升，河床比降以溯源堆积的形式调整减小；处于叠加的冲积扇前缘的弯曲段，为了要在河口不断延伸的条件下保持一定的输沙能力，通过沿程淤积和溯源淤积的共同作用，每年在河道中就必然要淤积一定量的泥沙，当纵剖面形态与流域的水文状况和地理环境相适应而达到稳定时，纵剖面必然平行抬高。 http://www.uniuc.com 3 河道平面形态的临界规律 华东社区 e.bbsuc.com 伴随着河床物质影响河型的同时，河岸的相对可动性也同时影响着河流的平面形态。在一定流量的情况下，河宽的大小反映了河岸侵蚀后退的程度。因此，可用河宽作为河岸相对可动性指标。不同的河型具有相应的临界河宽。一般说来，河岸抗冲性极强或极差的河流多为低曲率河流，其河宽可以很大或可能很小，而具有一定（中等）抗冲能力；河岸可动性适中的河流多具有较高的曲率。从图2看出，黄河下游三种不同河型的平面形态与河宽的显著差异：顺直微弯段的河宽小于1000m（>40m），河岸的相对抗冲性最强，曲率最小，即1.15，为人工控制的结果；过渡段河宽介于1000～2000m，河岸的相对抗冲性中等，曲率最大，即1.30；游荡河段的河宽大于3000m，河岸的抗冲性最差，因此，曲率也最小，即1.14。由此可见，黄河下游不同河型，具有明显的临界河宽。 大学城 另外，平原河流与曲流发育过程中也体现着临界规律。据研究[3]，曲流河湾紧密度R/W（河湾半径R与河宽W之比）与河床摆动速度存在着这种规律。一般来说，开阔型河湾紧密度约为6.0，紧密型的约为2.0。大于6.0和小于2.0时，河湾摆动很小或不摆动。开阔型和紧密型的分界值约为3.0，小于或大于3.0时，河湾摆动速度迅速下降。 易贴 通过黄河过渡段河湾摆动速度与紧密度的资料研究表明，也有类似的规律。开始，随着河湾紧密度的增加，摆动速度迅速增大。当紧密度达到2.4左右时，摆动速度达到最大值（临界最大摆速），约为600m/a。此后，随着紧密度的继续增大，摆动速度逐渐减小，当紧密度达到4.0以上时，摆动速度趋于稳定值（图3）。黄河下游这种河湾紧密度与河床摆动速度的临界关系，反映了河湾紧密度对河床演变速度的控制作用，这是研究弯曲河流不可忽视的因素之一。 www.Bbsuc.com
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