第二章河流与河道演变TheRiverandChannelChange

有时因水流运动强度减弱而为河床的组成部分，有 时又因水流运动强度的增强而成为水流的组成部分 。换句话说，河床的淤积抬高或冲刷降低，是通过 泥沙运动来达到和体现的。因此，研究河床演变的 核心问题，归根结底，还是关于泥沙运动的基本规 律问题。河床演变是输沙不平衡的直接后果。
冲积河流的河床演变现象分为以下几类：
槽曾发生多次摆动；与之相应滩槽也几经变化。由 此可见，“永定河”的命名，表达了人们对这条河 流的美好愿望。
简述我国长江的形成与演变过程 简述我国黄河的形成与演变过程
老的冲积锥上切割出一个深槽，水和泥沙沿着深槽 下泄，在老冲积锥的下部才出槽漫流，形成一个新 的冲积锥，如图（b）。
湿润地区的河流，水流丰沛，水流挟带的固体物质 很多，出山口后所形成的冲积扇范围一般很大。如 黄河下游的冲积扇。
黄河下游冲积扇
平原河流流经地势平坦、土质疏松的平原地区。其
显著特点是，具有深厚的冲积层、宽广的河漫滩和 众多的成型堆积体。
图为川江重庆至三斗坪河段河床深泓纵剖面。
河流从山区进入平原以后，泥沙大量停积，形成锥
形冲积锥或广阔的冲积扇。冲积锥或冲积扇的形态 及其演变特点，干旱地区与湿润地区有所不同。
干旱地区的河流，径流量较小，所携带的固体物质 不是很多，出山口后所形成的冲积锥范围一般不是 很大。常见两种冲积锥形式：一种是出山后泥沙立 刻散开形成冲积锥，如图（a）；另一种是水流在
成型堆积体是冲积河流中各种形式的大尺度沙丘的 统称。它们包括边滩、江心滩、江心洲，以及边滩 与边滩，或边滩与心滩之间的沙埂等等，如图所示 。这些成型堆积体，在水流的作用下，处于不断移 动变化过程中。
河道中泥沙成型堆积体 1--边滩； 2—浅滩；3—沙嘴；4—江心滩；
5—江心洲
平原河流的平面形态，可概括为顺直、弯曲、分汊 和散乱四类。与之相应的横断面形态，可概括为抛 物线形、不对称三角形、马鞍形和多汊形等四类， 如图所示。河床纵剖面虽无明显折点，但因深槽、 浅滩交替，也非呈光滑曲线，而是有一定起伏的波 状曲线，其平均纵比降一般比较平缓。
（4）利用条件相似河段的资料进行类比分析。
Βιβλιοθήκη Baidu
平原河流的河型，按其平面形式可分为四种基本类
型：顺直型，蜿蜒型，分汊型及游荡型。不同类型 的河段，其形态特点与演变规律不同。
这种河型的特点是：河身较顺直；犬牙交错状边滩
分布于河道两侧，并在洪水期向下游缓缓移动；深
槽与边滩相对；上、下深槽之间存在沙脊，在通航 河段称之为浅滩。
（4）按河床演变的方向性特征，可分为单向变形和复归
性变形。河道在较长时期内沿着某一方向发生的变化如单 向冲刷或淤积称为单向变形，如修建水库后较长时期内的 库区淤积以及下游河道的沿程冲刷；而河道有规律的交替 变化现象则称为复归性变形，如过渡段浅滩的汛期淤积、 汛后冲刷，分汊河段的主汊发展、支汊衰退的周期性变化 等。
河床周界条件泛指河流所在地区的地理、地质地貌 条件，包括河谷比降、河谷宽度、河底河岸的土层 组成等。
现阶段常用的几种分析途经如下：
（1）天然河道实测资料分析； （2）运用泥沙运动基本规律及河床演变基本原理
，对河床变形进行理论计算；
（3）运用模型试验的基本理论，通过河工模型试 验，对河床演变进行预测；
（5）按河床演变是否受人类活动干扰划分。
影响河床演变的主要因素，可概括为进口条件、出 口条件及河床周界条件三个方面。
进口条件主要包括：河段上游的来水量及其变化过 程；河段上游的来沙量、来沙组成及其变化过程。
出口条件主要是出口处的侵蚀基点条件。通常是指 控制河流出口水面高程的各种水面（如河面、湖面 、海面等）。在特定的来水来沙条件下，侵蚀基点 高程的不同，河流纵剖面的形态及其变化过程会有 明显的差异。
(a)
随着流水侵蚀的均夷作用的进行，湖泊、沼泽消失 ，峡谷加深，支谷延展，河床坡降逐渐减缓，(图 (b))，河流发育处于青年时期。
(b)
往后，泛滥平原逐渐发育，河谷进一步拓宽，干流 显现均衡河流特征，河流发育接近壮年期阶段(图 (c))。
(c)
随着侧蚀的不断进行，泛滥平原带宽扩大，形成冲 积性准平原，曲流河型形成，河流地貌发育进入相 对成熟期或称老年期(图(d))。
(d)
山区河流流经地势高峻、地形复杂的山区。它的形 成和发展，一方面与地壳构造运动的内动力作用密 切相关，另一方面受以水流侵蚀作用为主的外动力 作用的影响。山区河流的河床，一般是在漫长的历 史过程中，由水流不断地纵向切割和横向拓宽而逐 步发展形成的。
山区河流发育过程中一般以下切为主。河谷断面多 呈V字形或U字形。
形则一般指发生在范围不大的区域内的变形，如浅 滩河段的汛期淤积，丁坝坝头的局部冲刷等。
（3）按河床演变形式特征，可分为纵向变形、横向变形 与平面变形。纵向变形是河床沿纵深方向发生的变形，如 坝上游的沿程淤积和坝下游的沿程冲刷；横向变形是河床 在与流向垂直的两侧方向发生的变形，如弯道的凹岸冲刷 与凸岸淤积；平面变形是指从空中俯瞰河道发生的平面变 化，如蜿蜒型河段的河弯在平面上的缓慢向下游蠕动。
（1）按河床演变的时间特征，可分为长期变形和
短期变形。如由河底沙波运动引起的河床变形历时 不过数小时以至数天；蛇曲状的弯曲河流，经裁直 之后再度向弯曲发展，历时可能长达数十年、百年 之久。
（2）按河床演变的空间特征，可分为整体变形和
局部变形。整体变形一般系指大范围的变形，如黄 河下游的河床抬升遍及几百km的河床；而局部变
从平面形态看，游荡型河段河身比较顺直，曲折系 数一般不大于1.3。在较长的范围内，往往宽窄相
间，呈藕节状。河段内河床宽浅，洲滩密布，汊道 交织。如图所示。
游荡型河段的主要演变规律如下：
1.多年平均河床逐步抬高。如黄河下游花园口至高 村河段，在1950～1972年的20多年内，河床平均 抬高速度为5.9~9.7cm／a。
河漫滩在洪水季节淹没，中枯水时露出水面。若无 堤防约束，洪水漫滩后，淹及范围宽广，由于过水 断面增大，流速降低，泥沙落淤，造成滩面高程逐 年抬高。河漫滩在发育过程中逐渐形成一系列弧形 自然堤及洼地，总称鬃岗地形。图为湄公河支流南 缪河弯道河漫滩上的鬃岗地形。
随着时间的推移，有些河流的河漫滩的发展消长速 度很快，原为主河槽的位置可能变为滩地，而原为 河滩的位置可能变为主河槽。例如我国黄河潼关以 上的北干流，在历史上就不断横扫秦晋两省的滩地 ，时尔东濒山西，时而西临陕西，如图所示。人们 把这种现象称之为“十年河东，十年河西”。
蜿蜒型河段是冲积平原河流中最常见的一种河型，
在我国分布甚广，如“九曲回肠”的长江下荆江河 段(图)、渭河下游和汉江下游河段等，都是典型的
蜿蜒型河段。蜿蜒型河段的平面形态，由一系列正 反相间的弯道和介乎其间的过渡段连接而成。
蜿蜒型河段的平面形态，由一系列正反相间的弯道 和介乎其间的过渡段连接而成。图为一弯曲河段示 意图。岸线凹进一侧的河岸称为凹岸，凸出一侧的 河岸称为凸岸。弯道段靠凹岸一侧为深槽，凸出一 侧为边滩。过渡段中部河床隆起，在通航河道常因 碍航而被称为浅滩。蜿蜒型河段的河床纵剖面形态 呈上下起伏状态，深槽处水深最大，浅滩处水深最 小。
平原河流的横断面 (a) 顺直段 (b) 分汊段 (c) 弯曲段 (d) 散乱段
河流是水流与河床相互作用的产物。水流与河床， 二者相互制约，互为因果。水流作用于河床，使河 床发生变化；河床反作用于水流，影响水流的特性 。循环往复，变化无穷，这就是河床演变。
水流与河床之间相互作用的纽带—泥沙运动。泥沙
2. 年内汛期主槽冲刷，滩地淤积；非汛期，则主槽
淤积，滩地崩塌。从一个水文年看，主槽虽有冲有 淤，但在长时期内，仍表现为淤积抬高，而滩地则 主要表现为持续抬高。一部分滩地虽然坍塌后退， 但另一部分滩地又会淤长，长时期内变化不大。
3. 主槽平面摆动，摆幅大，河势变化剧烈。主槽的
平面摆动直接与主流的摆动不定有关。永定河芦沟 桥以下游荡型河段河势的变化，1920～1956年主
山区河流的河谷中往往呈现出阶梯式地形称之为阶 地。阶地实际上是河流在发育过程中被遗弃的老河 漫滩，它可以反映流域范围内的古气候变迁、新构 造运动以及河流侵蚀基准面的升降。
阶地形态示意图 ①--阶地面，②--阶坡， ③--前缘，④--后缘，⑤--
坡脚
山区河流的河床纵剖面十分陡峻，急滩深潭上下交 替，床面起伏很大。有的局部河段床面起伏竞达 30~40m或更多。长江在三峡出口处，在2.3km长 度内，河床高程由-45m升至+15m。
蜿蜒型河段从整体看处在不断演变之中。从平面变
化看，随着凹岸冲刷和凸岸淤长进程的发生，其蜿 蜒程度不断加剧，河长增加，弯曲度愈来愈大。
分汊型河段是冲积平原河流中常见的河型之一。我
国许多江河都存在这种河型，特别是长江中下游最 多。
分汊型河段分为顺直型、微弯型和鹅头型三类。
游荡型河段是一种有独特地貌特征的河型，在世界 各地广泛存在。游荡型河段的显著特点是，河床宽 浅散乱，主流摆动不定，河势变化急剧。因此，对 防洪、航运、工农业用水等各部门常常带来不利影 响。
张炯 jiongzhang@sdu.edu.cn
河流的形成过程与形态特征 河床演变的基本原理 河床演变的基本规律
从长时段的历史演进说来，如果河道水流的输沙能 力与上游来沙量两者相等，则在这种情况下发育的 河流，可称为均衡河流。严格说来，在自然界是不 存在的。
在地貌学领域，河流发育和水系形成的时间尺度一 般是以地质年代计。一条完整的河流水系，从初生 到趋向成熟，是在漫长的地质历史中所缓慢形成的 。
河流在原生阶段，其剖面是由于地壳隆起而产生的 一系列断层阶梯。这种阶梯面很早以前曾是海底世 界，现在隆起后暴露出来经历着流水的侵蚀。河床 纵向呈阶梯状，由急流瀑布和湖泊洼地组成。地表 径流挟带泥沙汇集于沟道和湖泊洼地，并沿初生河 槽从高处向低处流动，直至导流入海。
图 (a）表示在陆面上受近代地壳活动的地形控制而 形成的一条河流，水流在阶梯状瀑布中，强烈地磨 蚀着基岩河床，此时的河流发育属于幼年期阶段。