塔里木盆地和田河汇流区的平面形态演变

魏豪 ,  李嘉光 ,  谭虎成

地球科学 ›› 2023, Vol. 48 ›› Issue (01) : 359 -374.

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地球科学 ›› 2023, Vol. 48 ›› Issue (01) : 359 -374. DOI: 10.3799/dqkx.2022.413

塔里木盆地和田河汇流区的平面形态演变

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Channel Morphological Evolution in Confluence Area of Hotan River in Tarim Basin

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摘要

河流汇流区因展宽深切作用,沉积的砂体规模较大,具有良好的油气储层潜力.我国中新生代的含油气盆地以内陆湖盆为主,其河流体系为主要储层类型.旱区面积占全球陆地面积的41%,河流体系广泛发育,蕴含丰富的资源.然而,当前河流汇流的研究主要集中在潮湿区,旱区河流汇流的平面形态演变及主控因素的研究鲜有报道.选取塔里木盆地和田河汇流区为研究对象,首先利用数字高程数据和高分辨率Google Earth影像来识别满岸河道边界;结合水文资料和时间序列遥感影像,分析了汇流区的河流平面形态演变.结果表明,和田河汇流属于固定型且近“Y”型汇流,支流呈现不同的河型,喀拉喀什河为曲流河,玉龙喀什河为曲流化辫状河,支流均存在着截弯取直现象;汇流后河流类型转化为辫状河,且满岸河道扩宽了505 m,扩宽幅度高达57.8%.在此基础上,选取全球10个典型的半干旱‒干旱区域以及13个潮湿区域的河流汇流实例,对比分析旱区与潮湿区的河流汇流上游支流和汇流河道满岸河宽变化差异.研究表明,少(或无)植被的旱区汇流后的汇流河道扩宽增幅均大于50%,远超过植被发育的潮湿区的汇流河道扩宽增幅(17%).此外,河道坡降显示上述旱区河道(缺少河岸植被)的坡降(2‰)比潮湿区的坡降(0.6‰)大一个数量级.因此,缺少沿河岸植被和地形坡降大是旱区河流汇流展宽幅度较大的主要原因.本研究不仅丰富了现有的河流汇流演变模式,而且为深入开展旱区河流汇流的沉积过程和构建精确的沉积模型提供了参考.

关键词

和田河 / 河道汇流 / 河型演变 / 满岸河宽 / 沉积学

Key words

Hotan River / channel confluence / river type evolution / bankfull width / sedimentology

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魏豪,李嘉光,谭虎成. 塔里木盆地和田河汇流区的平面形态演变[J]. 地球科学, 2023, 48(01): 359-374 DOI:10.3799/dqkx.2022.413

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河道汇流是河流体系的重要地貌特征,表现为下游流量、粒度和河道几何结构发生突变,并控制河道的迁移和改道(Best, 1986Dixon et al., 2018).汇流为两条(含)以上河道水流在某一点汇聚的过程(图1).河流汇流区因展宽深切作用,其充填砂体宽、厚度大,被认为具有良好的油气储层潜力(Dixon et al., 2018岳大力等,2022).此外,河流汇流的研究对航运、洪水灾害管理及人身财产的安全具有重要的意义(王海周等,2015).
围绕潮湿区汇流演变的研究已在国内外大范围展开,研究主要集中在汇流口水流结构和径流侵蚀作用.从Mulvaney(1851)提出汇流的概念后,Mosley(1976)首次通过水槽实验模拟汇流处的水流流动模式和过程,认为汇流形态为动态变化.后续学者对汇流水力动力学和汇流演变模式进行了研究和完善(Richards, 1980Best and Reid, 1984Best, 1986, 19871988Huang and Pang, 2010Alam and Matin, 2013; Martel and Buffi-Belanger, 2015Morais et al., 2016Dixon et al., 2018Hackney et al., 2018).国内学者对汇流模式开展了大量的研究(刘建新和程昌华,1996茅泽育等,2005王晓刚,2007李元等,2016),目前已对潮湿区的汇流水力动力学和汇流演变积累了相对丰富的经验.然而,河流汇流的研究主要集中在潮湿区,鲜有关于旱区的报道.旱区流域与潮湿区流域的水文特征有显著差别(李嘉光,2018):(1)降雨量少,水源不同;(2)植被覆盖少,类型不同;(3)风沙活动频繁.因此,旱区与潮湿区在河流汇流模式方面可能存在差异.
为了验证上述假设,选取塔里木盆地和田河汇流区为研究对象,基于数字高程模型(Digital Elevation Model, DEM)数据和高分辨率谷歌(Google Earth)影像来识别满岸河道边界.在此基础上,分析了汇流区的河流平面形态演变,并探讨旱区与潮湿区汇流模式的差异.

1 研究区概况

和田河流域位于塔里木盆地的西南部(图2),地理位置介于77°25′~81°43′E、34°52′~40°28′N,流域总面积为53 500 km²,是塔里木河的主要源流之一(董弟文等,2018翟超等,2019).选取位于和田河流域中部的汇流区作为研究对象(图2),为了详细展示汇流区的河流特征,本研究以汇流点为参考点,选取支流和汇流后均大于20 km的长度作为研究河段,其中喀拉喀什河和玉龙喀什河长为27 km,汇流后的和田河长度为20 km.

和田河由西支喀拉喀什河和东支玉龙喀什河汇流而成,其主要补给源为冰川、积雪融水及夏季少量降水.两支流多年平均径流量总计约43×108 m3,平原区地下水资源4.29×108 m3,6-9月径流补给量占总径流量80%以上(余其鹰等,2021).年内水资源分配差异较大(图3a~3b),月平均径流量呈“单峰型”,以6-8月为洪水期,9-5月为枯水期,且两河均在7月份径流量最大.该流域洪水特征为融雪型洪水,发生于盛夏月份,持续时长为5~10 d.该流域属于暖温带极端干旱的荒漠气候,植被少,全年降水稀少,蒸发强烈,光照充足,无霜期长,昼夜温差大,春季多沙尘暴(图3c),夏季炎热干燥,多年平均蒸发量为2 648.7 mm,多年平均降水仅为39.6 mm(翟超等,2019余其鹰等,2021).两支流的年径流量波动幅度较大且变化趋势一致(图3b),呈“锯齿形”,玉龙喀什河径流量最大为35×108 m3(2010年),最小为13.75×108 m3(1993年);喀拉喀什河径流量最大为30.25×108 m3(2010年),最小为15×108 m3(1993年).由于河流位于沙漠腹地,流经地表碎屑物丰富,洪水期流水汇集大量的碎屑物质,从高山地带倾泻而下,河流输沙量大,喀拉喀什河和玉龙喀什河的输沙率高达2.123 kg/m3和4.858 kg/m3,年总输沙量高达479.3×108 t和1 202.39×108 t,其中洪水期的输沙量分别占全年的93.5%和79.2%(靳鹤龄和董光荣,2001).

从地貌特征来看,和田河汇流区处于塔克拉玛干沙漠的腹部,属于低缓坡,坡降整体约为0.50‰.汇流区因河流纵比降大,产生大型的冲洪积扇和冲洪积平原,在玉龙喀什河与喀拉喀什河之间夹有沙地,发育有新月形沙丘和盾状沙丘(靳鹤龄和董光荣,2001).从第四纪地层沉积特征来看,河岸及河床以细沙和极细沙为主,粒度一般为0.063~0.25 mm,无粘土,且沿和田河自南向北,沉积物颗粒逐渐变细(表1).

2 数据与方法

本研究采用一系列星载DEM数据,包括免费的DEM数据集及TanDEM-X DEM(TDX-12m)数据(表1).这些数据集包含高分辨率的Google Earth影像资料和中分辨率的Landsat卫星影像资料(表2).数据处理流程如图4所示.

2.1 数据

2.1.1 数字高程模型数据

本研究包括免费的Global DEM(GDEM)、Shuttle Radar Topography Mission(SRTM).GDEM是通过对原始图像中存在伪影和空洞的光学卫星图像进行摄影测量处理而得到的.2019年8月5日,NASA和METI共同发布了ASTER GDEM v3版本,在v2的基础之上,新增了36万光学立体像对数据,主要用于减少高程值空白区域、水域数值异常.SRTM是在模拟洪水研究中应用最为广泛的数字高程模型数据,由美国太空总署(NASA)和国防部国家测绘局(NIMA)联合测量获取.MERIT数据集是基于现有的DEM(SRTM3 v2.1 和 AW3D-30 m v1)并去除多个误差分量(绝对偏差、条纹噪声、斑点噪声和树高偏差),在垂直精度(误差<2 m)方面得到显著提高(Yamazaki et al., 2017).

TanDEM-X(用于数字高程测量的TerraSAR-X)是雷达地球观测任务,由两个几乎完全相同的合成孔径雷达卫星星座组成.两个卫星的空间基线控制在120~500 m,用于测量全球范围的数字高程(Zink et al., 2014Wessel et al., 2018Li et al., 2020).该任务发布了一个全球12 m的TanDEM-X产品,覆盖所有地表,空间分辨率为0.04弧秒(~12 m).与其他数据集(GNSS GCPs)相比,TDX-12 m的绝对垂直精度可达2 m(Zink et al., 2014; Wessel et al., 2018; Hawker et al., 2019Li et al., 2020).

2.1.2 遥感卫星影像

使用高分辨率(~0.6 m)的卫星影像将喀拉喀什河、玉龙喀什河以及和田河的地貌特征可视化.选取美国陆地卫星Landsat 5 TM(1989-1998年)、Landsat 7 ETM+(1999-2012年)和Landsat 8 OLI(2013-2020年)多光谱遥感影像为数据源(表3).影像数据中心经度为80.286 82,纬度为37.474 67,空间分辨率为30 m.本研究中使用的Landsat影像资料集中在汛期7、8月份,便于识别河道满岸边界,能较为准备反映当年的河道特征,且云覆盖量均小于5%.

2.2 方法

利用卫星影像数据,优选出研究区的最佳的DEM数据,并结合高分辨率遥感影像数据,识别和田河汇流区满岸河道边界,获取河宽的数据;结合水文资料和时间序列遥感影像,分析汇流区河流的特征(曲率、汊道数指数).

2.2.1 DEM数据评估与优选

比较了多组星载DEM数据,优选出适合研究区的DEM数据.Li et al.(2020)将野外dGPS高程数据与上述4种DEM数据进行比较(图6),其结果表明TDX-12m的均方根误差为0.47 m,精度远高于其他常用的DEM数据,如SRTM(6.02 m)、MERIT(3.44 m)、GDEM(3.03 m),并将TDX-12m数据应用于低梯度(<0.6‰)Río Colorado末端体系的地形特征研究与洪水过程建模,该研究表明TDX-12m数据能够精确表征低梯度河流地貌,并满足本研究中识别河道满岸河道边界的要求.

星载DEM数据能够用于定量表征低缓区河流体系的地表形貌特征(Li et al., 2020).本研究利用高分辨率的Google Earth卫星图像优选星载DEM数据集(表2)并表征研究区内地形地貌(例如:河道、冲刷凹槽、漫滩低地形)的能力.图5显示TDX-12m数据能识别主河道和冲刷凹槽等特征,GDEM虽然能识别主河道,但河道边界及其他特征(冲刷凹槽)较为模糊,而其他数据(MERIT、SRTM)难以识别上述地貌特征(图5).因此,TDX-12m适合用于本项研究的河流地貌特征分析,这与同样位于旱区且较平缓区域的玻利维亚Río Colorado河流体系的DEM数据优选结果一致(Li et al., 2020).

2.2.2 满岸河道边界识别

精确识别满岸河道边界并获取满岸河宽为研究汇流前后河流宽度的变化提供依据.河道满岸边界,是指满岸流量时期陆水边界,当河水水位到达该界线的水流量,即为满岸流量.水流作用对河流堤岸造成冲刷,导致河床与堤岸之间形成显著的高差,为识别满岸河道的边界提供基础(Savenije, 2003).

借助Google Earth Pro平台,在喀拉喀什河、玉龙喀什河以及和田河沿程确定10条剖面的位置(图6a).借助ArcGIS中的3D Analyst工具提取所对应的TDX-12m高程数据,生成每个剖面对应的高程变化趋势图(图6b~6d).因TDX-12m数字高程数据采集的时间为2011-02-17,正值河道水位最低值,便于测定河宽和河深.借助遥感处理软件ENVI平台对分辨率为30 m的Landsat 5卫星影像进行预处理(影像拼接、裁剪以及几何校正等),通过合成波段3、2、1得到研究区的真彩色影像(图6a).将高程变化趋势图和真彩色影像相结合,用于观察剖面中高程变化较为明显的区域在影像中所处的位置,由此判断出满岸河道的左、右岸所处位置.

2.2.3 河流地貌演变的研究方法

利用水体指数识别河道的地物类型,进一步分析河流平面形态.利用ENVI软件对遥感影像进行裁剪、分类提取等处理.裁剪是将研究河段从原图像中截取出来,排除了非研究区域的影响;分类提取是利用各种地物的不同光谱特性进行分类,将需要研究的水体部分提取出来,选用水体提取效果较好的归一化多波段水体指数(Normalized Difference Multi-band Water Index Model(NDMBWI);邓开元和任超,2021),对多光谱图像进行分类提取,将裁剪出来的河道区域的地物分类成水域和非水域两部分(图7).NDMBWI的计算公式如下:

           N D M B W I = 3 δ 2 - δ 1 + 2 δ 3 - 5 δ 4 3 δ 2 + δ 1 + 2 δ 3 + 5 δ 4,

式中, δ 1代表蓝波段的地表反射率; δ 2代表绿波段的地表反射率; δ 3代表红波段的地表反射率; δ 4代表近红外波段的地表反射率.

借助ArcGIS软件,使用目视解译方法将河流地貌可视化及数字化,进而分析和田河汇流区的河流演变模式.

研究河流平面形态所选取的参数主要有3个(图8):河道宽度,为垂直于水流方向的直线和河岸线两交点间的距离,可用来表征河道规模;河道曲率,表征河段弯曲程度,其计算公式为 S = L / DL表示河道沿程长度,D表示河道直线长度);为了反映研究区河道的分汊强度,笔者利用河流汊道数指数(李志威等,2018),即研究河段内横截面汊道数的平均值.

3 结果

3.1 汇流区满岸河宽特征

对和田河及支流(喀拉喀什河和玉龙喀什河)均以200 m间距测量满岸河宽,结果显示(表4),喀拉喀什河满岸河宽(平均值为708 m )与玉龙喀什河满岸河宽(平均值为874 m)相近,汇流后的和田河满岸河宽为1 379 m,相比支流满岸河宽的平均值(797 m),汇流后满岸河宽宽度增加幅度为73%.

满岸河宽沿程变化分析显示,支流和汇流河道的满岸河道宽度波动较大(图9).其中和田河满岸河道宽度有3个明显的谷值和峰值(图9a),峰值分别位于距离汇流点3 km、7.8 km和11.6 km处,该河段呈现先增大后减小再增大的变化趋势.喀拉喀什河满岸河道宽度存在1个主峰值(图9b),其数值大小为1 641 m,出现在距离汇流点5.4 km的位置,该河段河道宽度呈现锯齿状,距离汇流点越近,波动幅度呈增大趋势.玉龙喀什河满岸河道宽度同样存在3个主峰值(图9c),出现在距汇流点上游的4 km、12.8 km和21 km处,该河段河道宽度变化波动幅度较大.因此,和田河与玉龙喀什河的满岸河道宽度变化幅度比喀拉喀什河河段的变化幅度更为显著.

图9表4中可以看出,玉龙喀什河与喀拉喀什河汇流后,满岸河道宽度呈现增大的趋势,且汇流后和田河的河宽远超过两分支河道的河宽.

3.2 汇流区河道曲率特征

河道曲率反映的是河流弯曲程度.从图6a中可见喀拉喀什河发育6个弯道,玉龙喀什河发育4个弯道.从表5可以看出,和田河的河道曲率为1.123;喀拉喀什河弯道数量最多,其弯道实际河道总长度占整个河段的51.4%,曲率均值为1.5,曲率最大值为1.933,处于喀拉喀什河中的剖面5和6中间的位置;玉龙喀什河弯道实际河道总长度占整个河段的67.4%,曲率均值为1.8,最大值高达2,为3条河中最高的曲率均值.因此,和田河汇流区支流均发育弯道,具有曲流河特征,且河流弯道规模较大,弯道长度均为千米尺度.而汇流后的和田河较为顺直.

3.3 汇流区河流汊道数指数特征

和田河与玉龙喀什河的汊道数指数变化较大,呈现出高辫状形态,而喀拉喀什河的汊道数指数变化不大,处于单河道与中等辫状形态之间.从图10可见,和田河的汊道数指数最大为6,最小值为2,平均汊道数指数为3.2;喀拉喀什河河段中的汊道数指数较稳定,其值最大为2,最小值为1,平均汊道数指数为1.2;玉龙喀什河河段中的汊道数指数最大为5,处于剖面2的位置,最小值为1,分别出现在剖面6和8,平均汊道数指数为3. 3条河中的最大汊道数指数均在汇流点附近(距离汇流点第3个剖面附近,图7a).

4 讨论

4.1 河型转化

许多学者对河型进行了不同方式的分类, Leopold and Wolman(1970)根据河流的平面形态,将河流分为顺直河、辫状河以及曲流河.Miall(1977)增加了河道数量作为指标,将河流划分为顺直河、辫状河以及网状河.Rust(1978)依据河道曲率和汊道数指数提出了河流分类方案,将河型分为顺直流、曲流河、辫状河及网状河.近年来,河型转化的现象逐渐受到重视(李胜利等,2017),河流汇流区的河型转变相关研究较少.

从和田河汇流区的河流弯曲指数和汊道数指数可见(表6),和田河是以心滩发育为主、河道沙坝侧向迁移频繁的辫状河道;喀拉喀什河是以边滩发育为主、局部存在截弯取直的曲流河道(图11),该支流为曲流河;玉龙喀什河中心滩和边滩共同发育,汊道数指数高达3,该河段既有曲流河的高弯度特征,也有辫状河特征,由此将其划分为曲流化辫状河(杨涵苑等, 2018Yu et al., 2020).遥感影像显示,玉龙喀什河发生截弯取直(图11f~11g),上游水流量数据显示2010年的年径流量是1989-2018年间(图3b)的最大值,且为2019年年径流量的2倍多,表明截弯取直的发生与极端洪水具有密切关系.上述研究表明,研究区由支流的曲流河及曲流化辫状河向汇流后的辫状河转化.

4.2 河型转化的影响因素

河型转化是多种因素共同作用的结果,河流从上游山区到下游平原直至入海,由于地形的变化,河型通常呈现辫状河→曲流河→网状河的转化,影响河型的主控因素包括构造作用、基准面(海/湖平面)、气候条件和沉积物供给(唐武等,2016贾悦锐等,2022李胜利等,2022李伟等,2022).构造作用影响地形的坡度以及剥蚀区和沉积区的分布;基准面与海/湖平面变化密切相关,对海/湖岸线附近的河流末端体系影响较大,影响其可容纳空间;气候条件影响降水和植被类型及覆盖程度等,进而影响沉积物供给;沉积物的供给主要受控于河流流量及来水来沙情况.

和田河位于塔里木盆地塔克拉玛干沙漠中心区,构造较稳定,植被稀疏,支流和汇流河流河岸类型均为自然河岸,其沉积物主要由细沙和极细沙构成(占93%),粘土质成分含量极低(表1).汇流区位于中上游地区,河道坡降变化不大(图12).玉龙喀什河(坡度为0.54‰)与和田河(坡度为0.53‰)的坡降相近,而喀拉喀什河的坡降(0.77‰)略高.整体来看,和田河汇流区的坡度约为0.57‰.低缓的地形坡度导致水动力减弱,辫状河发育的条件消失,河道发生侧向迁移,逐渐向曲流河过渡,相对较细的沉积物随着弱水流向远离物源的方向搬运沉积,最终导致河型由辫状河转变为曲流河(晋剑利等,2018).然而,对于和田河汇流区,坡降略低的玉龙喀什河与和田河均为辫状河及曲流化辫状河,而坡度高的支流喀拉喀什河流为曲流河,并流向下游坡度略低的和田河,其河型从曲流河向辫状河转变.因此,研究区河流的坡度并非影响河型的决定因素(李胜利等,2022).

研究区径流量的来源主要是冰雪融水和降水,为季节性水流,而汇流区上游山区修建大坝导致河道断流,造成支流河道以沉积作用为主(Yang et al., 2006Blum and Roberts, 2009Hu et al., 2009Meade and Moody, 2009).以喀拉喀什河为例,其上游山区于1995年新建新疆乌鲁瓦提水利枢纽,造成下游河道泥沙淤积.水库修建前(1994年,图13),河道径流量较大,主要以冲刷作用为主,河道沙坝面积小;1995年水库修建后,河道内的沙坝连片分布,面积增大,甚至淤塞.

研究区河流的季节性水流及上游大坝的修建造成的断流,导致上游河道的泥沙量供应受限,而研究区河道处于沙漠中心地带,周边发育大量活跃沙丘,持续的风沙过程为研究区河道提供了大量的泥沙,形成大量的沙坝.因此,风沙作用输入的泥沙是研究区河道中沉积物的主要来源.本文聚焦旱区河流汇流区的河道特征研究,风沙作用对汇流区河型转化的影响为后续研究.

4.3 旱区与潮湿区汇流模式对比

天然河道中的干支流汇流形式多样,根据汇流的平面形态,可分为两种常见类型(兰波,1998周翠英和邓金运,2012):(1)对称型汇流,也被称为“Y”型汇流,汇流点上游干支流相对于下游河道呈对称分布,即汇流角的轴线与下游干流河道处于同一直线,干支流均发生偏转,如孟加拉国Ganges河与Jamuna河交汇;(2)非对称型汇流,汇流口下游河道与上游干流河道衔接平顺,即汇流角的轴线与下游干流河道不处于同一直线,仅支流河道发生偏转,如黄河与西柳沟河交汇.Dixon et al.(2018)针对汇流形态动力学提出时间尺度上的分类(图14),分为三大类:(1)固定型(Fixed),汇流位置不随时间发生变化,仅冲刷带产生少量迁移;(2)受牵制型(Pinned),当汇流处具有抗侵蚀强的堤岸,汇流迁移量减少;(3)上游调整型(Upstream adjustment),支流平面形态变化带动汇流位置大规模迁移.

图15可以看出,玉龙喀什河与喀拉喀什河以汇流角约为90°汇入和田河,形态上近似“Y”形.此外,和田河汇流位置保持不变,两支流未发生河道迁移,仅汇流处的冲刷带在径流量变化的作用下发生迁移,因此,和田河汇流属于近“Y”型、固定型汇流.

为了明确潮湿区与旱区的汇流满岸河道变化的差异,笔者选取10个半干旱‒干旱区域以及13个潮湿区域的汇流进行对比分析.从表6可以看出,旱区汇流的满岸河道扩宽量均超出50% (平均值为56%),喀拉喀什河与玉龙喀什河汇流后的满岸河道扩宽了505 m,扩宽幅度为57.8%(图16a);而潮湿区汇流的满岸河道扩宽量均值为17%,最大值为42%,低于旱区河宽展宽增加幅度(56%),例如潮湿区Amite河与Comite河汇流后的满岸河道扩宽了17 m,扩宽幅度为34%(图16b);汇流后的通江满岸河道扩宽了62 m,扩宽幅度为32%(图16c),与Amite-Comite河汇流的河道扩宽幅度较为接近.

旱区汇流后的满岸河道扩宽量远超过潮湿区汇流的河道扩宽量.对汇流区的植被和坡降的统计分析表明,旱区汇流区的植被不发育或较少植被,而且其坡降(平均值为2‰)比潮湿区的坡降(0.6‰)大一个数量级(表7).潮湿区的植被比旱区更为发育(图16),而植物根系会增强堤岸泥沙的胶结作用,促使堤岸的抗冲刷能力增强,因此有植被覆盖河岸的稳定性比无植被覆盖河岸更好.此外,地形坡降是河流演变的主要动力来源,表7中旱区河道的坡降大多超过潮湿区河道的坡降.因此,缺少沿河岸植被和地形坡降大是旱区河流汇流展宽幅度较大的主要原因.

5 结论

(1)和田河汇流区支流和汇流河道的河型发生转化.支流喀拉喀什河属于曲流河,玉龙喀什河属于曲流化辫状河,两支流均存在着截弯取直现象.汇流后和田河属于辫状河道,表明和田河汇流后的河型由曲流河转为辫状河.

(2)喀拉喀什河与玉龙喀什河的汇流角高达90°,且和田河汇流位置保持不变,仅汇流处的冲刷带在径流量变化的作用下发生迁移.因此,和田河汇流属于近“Y”型、固定型汇流.

(3)少(或无)植被的旱区汇流后的汇流河道扩宽增幅均大于50%,远超过植被发育的潮湿区的汇流河道扩宽增幅(17%).此外,河道坡降显示上述旱区河道的坡降(2‰)比潮湿区的坡降(0.6‰)大一个数量级.因此,缺少沿河岸植被和地形坡降大是旱区河流汇流展宽幅度较大的主要原因.

参考文献

[1]

Alam, S., Matin, M. A., 2013. Application of 2D Morphological Model to Assess the Response of Karnafuli River Due to Capital Dredging. Journal of Water Resources and Ocean Science, 2(3): 40-48. https://doi.org/10.11648/j.wros.20130203.13

[2]

Berry, P. A. M., Garlick, J. D., Smith, R. G., 2007. Near-Global Validation of the SRTM DEM Using Satellite Radar Altimetry. Remote Sensing of Environment, 106(1): 17-27. https://doi.org/10.1016/j.rse.2006.07.011

[3]

Best, J. L., 1986. The Morphology of River Channel Confluences. Progress in Physical Geography: Earth and Environment, 10: 157-174. https://doi.org/10.1177/030913338601000201

[4]

Best, J. L., 1987. Flow Dynamics at River Channel Confluences: Implications for Sediment Transport and Bed Morphology. Special Publications, 39: 27-35. https://doi.org/10.2110/pec.87.39.0027

[5]

Best, J. L., 1988. Sediment Transport and Bed Morphology at River Channel Confluences. Sedimentology, 35: 481-498. https://doi.org/10.1111/j.1365-3091.1988.tb00999.x

[6]

Best, J. L., Reid, I., 1984. Separation Zone at Open- Channel Junctions. Journal of Hydraulic Engineering, 110(11):1588-1594.

[7]

Blum, M. D., Roberts, H. H., 2009. Drowning of the Mississippi Delta Due to Insufficient Sediment Supply and Global Sea-Level Rise. Nature Geoscience, 2(7): 488-491. https://doi.org/10.1038/ngeo553

[8]

Deng, K.Y., Ren, C., 2021. Water Extraction Model of Multispectral Optical Remote Sensing Image. Acta Geodaetica et Cartographica Sinica, 50(10): 1370-1379 (in Chinese with English abstract).

[9]

Dixon, S. J., Sambrook, S. G. H., Best, J. L., et al., 2018. The Planform Mobility of River Channel Confluences: Insights from Analysis of Remotely Sensed Imagery. Earth-Science Reviews, 176 : 1-18. https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2017.09.009

[10]

Dong, D. W., Abdirahman, H., Wang, D. W., et al., 2018. Characteristics of Runoff and Response to Climate Change in the Hotan River Source Area in Recent Six Decades. Journal of China Institute of Water Resources and Hydropower Research, 16(6): 536-543 (in Chinese with English abstract).

[11]

Farr, T. G., Rosen, P. A., Caro, E., et al., 2008. The Shuttle Radar Topography Mission: Mission to Map the World. Reviews of Geophysics, 45(2): 1-33. https://doi.org/10.1029/2005RG000183

[12]

Hackney, C. R., Darby, S. E., Parsons, D. R., et al., 2018. The Influence of Flow Discharge Variations on the Morphodynamics of a Diffluence-Confluence Unit on a Large River. Earth Surface Processes and Landforms, 43(2): 349-362. https://doi.org/10.1002/esp.4204

[13]

Hawker, L., Neal, J., Bates, P., 2019. Accuracy Assessment of the TanDEM-X 90 Digital Elevation Model for Selected Floodplain Sites. Remote Sensing of Environment, 232: 111319. https://doi.org/10.1016/j.rse.2019.111319

[14]

Hu, B., Yang, Z., Wang, H., et al., 2009. Sedimentation in the Three Gorges Dam and the Future Trend of Changjiang (Yangtze River) Sediment Flux to the Sea. Hydrology and Earth System Sciences, 13(11): 2253-2264.

[15]

Huang, T., Pang, Z., 2010. Changes in Groundwater Induced by Water Diversion in the Lower Tarim River, Xinjiang Uygur, NW China: Evidence from Environmental Isotopes and Water Chemistry. Journal of Hydrology, 387(3-4): 188-201. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2010.04.007

[16]

Jia, Y.R., Liu, Q.H., Zhu, H.T., et al., 2022. Quantitative Pickup of High Frequency Sequence-Time Units under Restriction of Milankovitch Sedimentary Rate in Continental Shallow Lake Basin: A Case Study of Huagang Formation in Huangyan Area, Xihu Sag. Earth Science, 47(11):4020-4032 (in Chinese with English abstract).

[17]

Jin, H.L., Dong, G.R., 2001. Preliminary Study on the Role of River Wriggling in the Evolution of Aeolian Landforms in Arid Region─Taking Hotan River as an Example. Journal of Desert Research, (4): 367-373 (in Chinese with English abstract).

[18]

Jin, J.L., Huang, Q.Z., Zhao, G.L., et al., 2018. Evolution of Fluvial Pattern and Analysis of Dominated Factors in the Paleogene Yabus Formation of Palogue Oilfield in Melut Basin, South Sudan. Journal of Palaeogeography, 20(6): 951-962 (in Chinese with English abstract).

[19]

Lan, B., 1998. The Comprehensive Analysis of the Special Property at the Tributary Junction of Mountain River. Journal of Chongqing Jiaotong Institute, 17(4): 91-96 (in Chinese with English abstract).

[20]

Leopold, L. B., Wolman, M. G., 1970. River Channel Patterns. In: Dury, G. H., Leopold, L. B., Wolman, M. G., eds., Rivers and River Terraces. Palgrave Macmillan, London, 197-237.

[21]

Li, J. G., 2018. Sedimentary Model of Fine-Grained Dryland Meandering River Terminus Systems in a Semi-Arid or Arid Endorheic Basin. Earth Science, 43(S1): 264-276 (in Chinese with English abstract).

[22]

Li, J. G., Zhao, Y., Bates, P., et al., 2020. Digital Elevation Models for Topographic Characterisation and Flood Flow Modelling along Low-Gradient, Terminal Dryland Rivers: A Comparison of Spaceborne Datasets for the Río Colorado, Bolivia. Journal of Hydrology, 591: 125617. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2020.125617

[23]

Li, S. L., Ma, S. P., Zhou, L. W., et al., 2022. Main Influencing Factors of Braided-Meander Transition and Coexistence Characteristics and Implications of Ancient Fluvial Sedimentary Environment Reconstruction. Earth Science, 1-25 (in Chinese with English abstract). https://doi.org/10.3799/dqkx.2022.013

[24]

Li, S.L., Yu, X.H., Jiang, T., et al., 2017. Meander- Braided Transition Features and Abandoned Channel Patterns in Fluvial Environment. Acta Sedimentologica Sinica, 35(1): 1-9 (in Chinese with English abstract).

[25]

Li, W., Yue, D.L., Li, J., et al., 2022. Variable Architecture Models of Fluvial Reservoir Controlled by Base-Level Cycle: A Case Study of Jurassic Outcrop in Datong Basin. Earth Science, 47(11): 3977-3988 (in Chinese with English abstract).

[26]

Li, Y., Wu, F., Lu, J. Y., et al., 2018. Experiments on Flow Structure in Symmetrical Y Confluence Area. Yangtze River, 47(24): 98-100, 105 (in Chinese with English abstract).

[27]

Li, Z.W., Wu, Y.Z., Hu, X.Y., et al., 2018. Morphological Features and Spatial-Temporal Change of Braided Reach of Tongtian River in the Yangtze River Source Region. Journal of Yangtze River Scientific Research Institute, 35(9): 6-11 (in Chinese with English abstract).

[28]

Li,Z. Z., Liu,Z. Q., Gao, S. F., 2004. A Preliminary Study on Sandstorm Hazards and Comprehensive Prevention and Control of Hotan-Alar Highway in Xinjiang. Geomorphology Environment Development—Proceedings of the Danxia Mountain Conference in 2004. Geomorphology and Quaternary Committee of the Chinese Geographical Society, Shaoguan (in Chinese).

[29]

Liu, J.X., Cheng, C.H., 1996. Study on the Convergence Characteristics in Mountain Stream. Journal of Chongqing Jiaotong Institute, (4): 90-94 (in Chinese with English abstract).

[30]

Mao, Z.Y., Zhao, S.W., Luo, S., et al., 2005. Study on the Separation Zone in Open-Channel Junction. Advances in Water Science, 16(1): 7-12 (in Chinese with English abstract).

[31]

Martel, N. T., Buffin-Belanger, B. P., 2015. Flow Structure at an Ice-Covered River Confluence. E3S Web Conf., 40: 05037.

[32]

Meade, R. H., Moody, J. A., 2009. Causes for the Decline of Suspended-Sediment Discharge in the Mississippi River System, 1940-2007. Hydrological Processes, 24(1): 35-49. https://doi.org/10.1002/hyp.7477

[33]

Miall, A. D., 1977. A Review of the Braided-River Depositional Environment. Earth-Science Reviews, 13(1): 1-62. https://doi.org/10.1016/0012-8252(77)90055-1

[34]

Morais, E. S. de., Santos, M. L. dos., Cremon, É. H., et al., 2016. Floodplain Evolution in a Confluence Zone: Paraná and Ivaí Rivers, Brazil. Geomorphology, 257: 1-9. https://doi.org/10.1016/j.geomorph.2015.12.017

[35]

Mosley, M. P., 1976. An Experimental Study of Channel Confluences. The Journal of Geology, 84(5): 535-562. https://doi.org/10.1086/628230

[36]

Mulvaney, T. J., 1851. On the Use of Self-Registering Rain and Flood Gauges in Making Observations of the Relations of Rainfall and Flood Discharges in a Given Catchment. Proceedings of the Institution of Civil Engineers of Ireland, 4: 19-31.

[37]

Richards, K. S., 1980. A Note on Changes in Channel Geometry at Tributary Junctions. Water Resources Research, 16(1): 241-244. https://doi.org/10.1029/WR016i001p00241

[38]

Rizzoli, P., Martone, M., Gonzalez, C., et al., 2017. Generation and Performance Assessment of the Global TanDEM-X Digital Elevation Model. ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing, 132: 119-139. https://doi.org/10.1016/j.isprsjprs.2017.08.008

[39]

Rodríguez, E., Morris, C. S., Belz, J. E., 2006. A Global Assessment of the SRTM Performance. Photogrammetric Engineering & Remote Sensing, 72(3): 249-260. https://doi.org/10.14358/PERS.72.3.249

[40]

Rust, B. R., 1978. A Classification of Alluvial Channel Systems. In: Miall, A.D., ed., Fluvial Sedimentology. Canada Society of Petroleum Geologists Memoir, 5: 187-198.

[41]

Savenije, H. H. G., 2003. The Width of a Bankfull Channel: Lacey’s Formula Explained. Journal of Hydrology, 276(1-4): 176-183. https://doi.org/10.1016/S0022-1694(03)00069-6

[42]

Tachikawa, T., Hato, M., Kaku, M., et al., 2011. Characteristics of ASTER GDEM Version 2. In: 2011 IEEE International Geoscience and Remote Sensing Symposium. IEEE, Vancouver, 3657-3660. https://doi.org/10.1109/IGARSS.2011.6050017

[43]

Tang, W., Wang, Y.M., Zhao, Z.G., et al., 2016. A Review of Fluvial Pattern Transformation. Geological Review, 62(1): 138-152 (in Chinese with English abstract).

[44]

Wang, H.Z., Wang, B.J., Liu, X.N., et al., 2015. Experimental Study on Water-Level Fluctuation Characteristics at Open Channel Confluence Zone. Advanced Engineering Sciences, 47(S1): 13-17 (in Chinese with English abstract).

[45]

Wang, X.G., 2007. Summary of Study on Hydraulic Characteristics of Channel Confluences. China Rural Water and Hydropower, (10): 82-86 (in Chinese with English abstract).

[46]

Wessel, B., Huber, M., Wohlfart, C., et al., 2018. Accuracy Assessment of the Global TanDEM-X Digital Elevation Model with GPS Data. ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing, 139: 171-182. https://doi.org/10.1016/j.isprsjprs.2018.02.017

[47]

Yamazaki, D., Ikeshima, D., Tawatari, R., et al., 2017. A High-Accuracy Map of Global Terrain Elevations. Geophysical Research Letters, 44(11): 5844-5853. https://doi.org/10.1002/2017GL072874

[48]

Yang, H.Y., Li, Z.W., Yu, G.A., 2018. Necessary Conditions of Stable Meander Channel in the Tarim River. Journal of Sediment Research, 43(2): 47-54 (in Chinese with English abstract).

[49]

Yang, Z., Wang, H., Saito, Y., et al., 2006. Dam Impacts on the Changjiang (Yangtze) River Sediment Discharge to the Sea: The Past 55 Years and after the Three Gorges Dam. Water Resources Research, 42(4): 1-10. https://doi.org/10.1029/2005WR003970

[50]

Yu, G. A., Li, Z. W., Yang, H. Y., et al., 2020. Effects of Riparian Plant Roots on the Unconsolidated Bank Stability of Meandering Channels in the Tarim River, China. Geomorphology, 351: 106958. https://doi.org/10.1016/j.geomorph.2019.106958

[51]

Yu, Q.Y., Zhang, J.H., Bai, Y.G., et al., 2021. Evolution Characteristics of the Headstream of the Hotan River Headstream from 1957 to 2018. Arid Zone Research, 38(2): 494-503 (in Chinese with English abstract).

[52]

Yue, D.L., Li, W., Du, Y.S., et al., 2022. Review on Optimization and Fusion of Seismic Attributes for Fluvial Reservoir Characterization. Earth Science, 47(11): 3929-3943 (in Chinese with English abstract).

[53]

Zhai, C., Xiao, Y., Wang, X., 2019. Current Situation and Measures of Flood Control Engineering in Hetian River Basin. Jilin Water Resources, (4): 59-62 (in Chinese with English abstract).

[54]

Zhou, C.Y., Deng, J.Y., 2012. Study on the Characteristics of Flow and Sediment at the Confluence of Open Channels. Water Conservancy Science and Technology and Economy, 18(8): 42-45 (in Chinese with English abstract).

[55]

Zink, M., Bachmann, M., Brautigam, B., et al., 2014. TanDEM-X: The New Global DEM Takes Shape. IEEE Geoscience and Remote Sensing Magazine, 2(2): 8-23. https://doi.org/10.1109/MGRS.2014.2318895

[56]

邓开元, 任超, 2021.多光谱光学遥感影像水体提取模型.测绘学报, 50(10): 1370-1379.

[57]

董弟文, 阿布都热合曼·哈力克, 王大伟, 等, 2018.近60年和田河源流区径流特征及对气候变化的响应.中国水利水电科学研究院学报, 16(6): 536-543.

[58]

靳鹤龄, 董光荣, 2001.试论干旱区河流在沙漠地貌发育中的作用: 以塔克拉玛干沙漠和田河流域为例.中国沙漠, (4): 367-373.

[59]

晋剑利, 黄奇志, 赵国良, 等, 2018.南苏丹Melut盆地Palogue油田古近系Yabus组河型演化规律及主控因素分析.古地理学报, 20(6): 951-962.

[60]

贾悦锐, 刘强虎, 朱红涛, 等, 2022. 陆相浅水湖盆米氏沉积速率制约下的高频层序‒时间单元定量拾取:以西湖凹陷黄岩区花港组为例. 地球科学, 47(11):4020-4032.

[61]

兰波, 1998.山区河流交汇河口的综合特性分析.重庆交通学院学报, 17(4): 91-96.

[62]

李嘉光, 2018.干旱湖盆曲流河末端细粒沉积体系及沉积模式.地球科学, 43(S1): 264-276.

[63]

李胜利, 马水平, 周练武, 等, 2022.辫曲转换与共存的主要影响因素及对古代河流沉积环境恢复的启示.地球科学, 1-25. https://doi.org/10.3799/dqkx.2022.013

[64]

李胜利, 于兴河, 姜涛, 等, 2017.河流辫‒曲转换特点与废弃河道模式.沉积学报, 35(1): 1-9.

[65]

李伟, 岳大力, 李健, 等, 2022. 基准面旋回控制的河流相储层差异构型模式: 以山西大同侏罗系露头为例. 地球科学, 47(11): 3977-3988.

[66]

李元, 吴方, 卢金友, 等, 2016.“Y”型汇流区水流结构试验研究.人民长江, 47(24): 98-100, 105.

[67]

李志威, 吴叶舟, 胡旭跃, 等, 2018.长江源通天河段辫状河道形态特征与变化规律.长江科学院院报, 35(9): 6-11.

[68]

李志忠, 刘自强, 高素芳, 2004.新疆和田‒阿拉尔公路风沙危害及综合防治的初步研究.地貌·环境·发展——2004丹霞山会议文集.韶关:中国地理学会地貌学与第四纪委员会.

[69]

刘建新, 程昌华, 1996.山区河流干支流汇流特性研究.重庆交通学院学报, (4): 90-94.

[70]

茅泽育, 赵升伟, 罗昇, 等, 2005.明渠交汇口水流分离区研究.水科学进展, 16(1): 7-12.

[71]

唐武, 王英民, 赵志刚, 等, 2016.河型转化研究进展综述.地质论评, 62(1): 138-152.

[72]

王海周, 王冰洁, 刘兴年, 等, 2015.明渠交汇区水位变化特性试验研究.工程科学与技术, 47(S1): 13-17.

[73]

王晓刚, 2007.汇流口水流水力特性研究综述.中国农村水利水电, (10): 82-86.

[74]

杨涵苑, 李志威, 余国安, 2018.塔里木河干流弯曲河段维持蜿蜒的必要条件.泥沙研究, 43(2): 47-54.

[75]

余其鹰, 张江辉, 白云岗, 等, 2021.1957-2018年和田河源流径流演变特征.干旱区研究, 38(2): 494-503.

[76]

岳大力, 李伟, 杜玉山, 等, 2022. 河流相储层地震属性优选与融合方法综述. 地球科学, 47(11):3929-3943.

[77]

翟超, 肖杨, 王新, 2019.和田河流域防洪工程现状及措施探讨.吉林水利, (4): 59-62.

[78]

周翠英, 邓金运, 2012.干支流交汇河段水流泥沙特性研究综述.水利科技与经济, 18(8): 42-45.

基金资助

国家自然科学基金项目(41972114;42172133;41602121)

武汉市应用基础前沿项目(2020020601012281)

中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(CUG2021206)

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