黄河内蒙古河段河道演变及水力几何形态研究

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1、泥沙研究2010年8月JournalofSedimentResearch第4期黄河内蒙古河段河道演变及水力几何形态研究1，21冉立山，王随继(1.中国科学院地理科学与资源研究所陆地水循环及地表过程重点实验室，北京100101;2.中国科学院研究生院，北京100049)摘要:黄河内蒙古河段的凌汛年年发生，多次引起河道决口导致洪水灾害。为了提供有效的防洪措施，选取不同河型段中的代表性河道断面，来研究其河道演变特征及其主要影响因素，并从水力几何形态关系上剖析其内在驱动因子。结果表明，河岸组成物质的极大不同决定了各个断面的演变特性及其所在河段的河型差别。以基岩河岸为主的磴口河段的

2、河道最为稳定;以泥质河岸为特征的头道拐断面所在的顺直河段次之;以泥质砂质二元河岸结构为主的三湖河口断面所在的弯曲河流段很不稳定;而以砂质河岸为主的巴彦高勒断面所在的辫状河段最不稳定。河道的演变势必引起其水力几何形态关系的调整，在黄河内蒙古河段，随着流量的变化其水力几何形态的调整主要是通过影响水深和流速来实现的。巴彦高勒断面是上述调整中表现最明显的断面，因此，它所在的河段也是容易决口的河段。三湖河口所在河段的一系列凹岸的强烈冲刷引起河道大幅度摆动，从而也是河道决口的潜在河段。黄河内蒙古河段的河流治理的侧重点应该针对巴彦高勒断面所在的辫状河段和三湖河口断面所在的弯曲河段。对辫

3、状河段要加强整个河段的河岸防护，对弯曲河段以工程防护手段侧重遏制其凹岸的坍塌后退。关键词:黄河;内蒙古河段;河道演变;水力几何形态;河型中图分类号:TV147文献标识码:A文章编号:0468-155-X(2010)04-0061-07黄河内蒙古河段的河道在近几十年来出现新的变化，比如，一些河段的河床加积升高而变为悬河，部分河段曲流带的大幅摆动导致堤防坍塌，凌汛时高水位引起的洪灾现象时有发生。河势的变化对河流两岸人民的生活构成了比较严重的威胁。一些研究者针对该段河道冰凌的时相特点、凌汛的传播特［1－5］［6，7］征等进行过必要的研究，并在河流治理方面提出过相应的对策;还有研

4、究者分析过周边沙漠区［8，9］的来沙对河流泥沙变化的影响。河流水沙状况对河道的演变起着非常重要的作用，而河道的演变(包括河床抬升、河道稳定性、边界泥沙特征)直接导致洪水灾害的发生，是防洪中需要首先解决的问［10－12］题，据此才能提供有效的防洪对策。可是，有关该段河道演变的研究还很少，诸多机理还有待探讨。此外，水力几何形态特征的研究可以揭示河道演变的内在机理，迄今，对黄河主流水力几何形态的［13－17］研究侧重于其下游河段，而对其上游河段的相应研究仍然欠缺。随着人类活动对河流干预的增强，河流水力几何形态的调整也被施加了一定程度的人为影响。为了揭示黄河内蒙古河段的演变特征及

5、机理，该研究选取磴口、巴彦高勒、三湖河口和头道拐四个水文站的实测资料，对比分析黄河内蒙古河段的河道演变特征、水力几何形态特征及其发展趋势，从而为研究区洪水灾害的防治提供理论依据。1研究区简介黄河内蒙古河段地处黄河上游的下段，是黄河流域最靠北的河段，自宁夏内蒙古交界的麻黄沟入收稿日期:2008-05-21基金项目:国家自然科学基金项目(40771031)作者简介:冉立山(1984－)，男，重庆酉阳人，从事河流地貌学研究。通讯作者:王随继。E-mail:wangsj@igsnrr.ac.cn61境，至内蒙古自治区准格尔旗马栅乡榆树湾出境，干流全长823km。这一河段主要位于河

6、套盆地及呼包［18］盆地，自第四纪以来，这一区域表现为间歇性的下沉，地壳沉降速率达0.20～0.30cm/a，黄河在这一段因而发育为冲积性河流。流域内气候干燥，降雨稀少，年均降水量150～400mm，且年内分布极不均［8］3匀，75%左右的降水集中在7－9月，多年平均径流量为251.6亿m。每年12月到翌年3月，河面结［3］冰，在3月中、下旬开河时凌汛严重，引起低流速高水位现象，水流漫滩并在滩地发生沉积，河岸及天然堤发生冲刷。内蒙古河段上段西有乌兰布和沙漠，整个河段南部比邻库布齐沙漠，流经库布齐沙漠里［11］的十大孔兑，每年向黄河平均输沙0.2381亿t，为该段河流泥沙的

7、主要来源地。整个河段年均输沙［19］1.44亿t，河床质中数粒径平均为0.104mm，悬移质中粒径小于0.1mm的泥沙部分，在巴彦高勒站占［8］95.0%，在头道拐站占92.6%。本文选取内蒙古河段的磴口、巴彦高勒、三湖河口和头道拐四个水文测站的相关水文资料来研究该河段的河道演变和水力几何形态特征(图1)。从磴口站至头道拐站，全长576km。其中，磴口站至巴彦高勒站之间河长为55km，河道宽窄相间，常发育多河道，河床由砂砾质组成，河道右岸稳定，左岸常发生冲淤现象，河宽约360m，断面形态相对稳定，河道平均比降为0.21‰。巴彦