黄河上游宁蒙段河道摆动速率及其影响因素

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黄河河道演变的研究在其下游地区比较充分,而对上游区的研究比较匮乏。黄河上游冲积河段的河道演变在近几十年来呈现出显著的变化特征,亟待需要深入的研究工作。因此,该研究选取黄河上游宁蒙河段,重点分析河道摆动速率的时空变化,具有较为重要的理论意义及时间价值。  近些年,随着地理新系统学科和计算机技术的日趋完善,遥感技术越来越广泛的应用到河流地貌领域的研究中。遥感具有实时、动态的监测目标物,及时传播目标物的特征的特性。该研究以黄河青铜峡到头道拐河段为研究对象,主要选用的遥感数据类型有1975年的MSS、2000年的ETM和1990、2006、2010及2011年的TM,提取各个时期的河道,分析河道平面变化情况,计算了青铜峡到石嘴山段河道左右岸和中心线的摆动速率及内蒙古段河道中心线的摆动速率,并探讨影响河道摆动速率的因素。结合研究区域内青铜峡、石嘴山、巴彦高勒、三湖河口及头道拐站水文泥沙资料,分析了水沙变化情况。取得进展如下:  (1)青铜峡到头道拐段输沙量和来水量年内分配不均匀,主要集中在6-9月份。年际上来看,输沙量和来水量都呈现减小的趋势,输沙量减小幅度要大于流量的减小幅度。1986年前,流量、输沙量和含沙量变化不明显;1986年后,流量、输沙量和含沙量减少幅度较大。  (2)青铜峡到石嘴山段心滩呈现增多的趋势,面积主要集中在1.0km2以下,心滩位置不固定。将黄河银川平原段沿程依次分为A段、B段、C段,其中A段的稳定系数一直在0.5以上,2000年后稳定系数在0.8左右变动;B段1990~2000年变化比较大,稳定系数不到0.35,这个时间段后,稳定系数都稳定在0.5以上;C段稳定系数在0.3~0.75间变动,并且逐年增加。  1975~1990、1990~2000、2000~2006、2006~2010和2010~2011年,银川平原段河道左右岸的摆动速率沿程呈现不断增大的趋势,C段的摆动速率总体上是三段中最大的一段,其次是B段,A段最为稳定。A段左岸的平均摆动速率介于8.33m/a~80.37m/a,右岸的平均摆动速率介于11.61m/a~69.37m/a;B段左岸的平均摆动速率在63.46m/a~130.91m/a变化,右岸的平均摆动速率在51.18m/a~116.04m/a变化;C段左岸的平均摆动速率介于110.52m/a~139.69m/a,右岸平均摆动速率介于65.11 m/a~105.98m/a之间。左岸向右摆动为主的年份有1975~1990年和1990~2000年,向左摆动的年份2000~2006,2006~2010,2010~2011;右岸以向左摆动为主的年份有:1975~1990、1990~2000、2000~2006、和2010~2011年,向右摆动的年份2006~2011。  (3)黄河内蒙古段石嘴山到巴彦高勒段,弯曲系数比较稳定,变化不大。巴彦高勒到三湖河口段,弯曲系数年际间变化情况比较复杂,弯曲系数在1.2~1.4间变动。弯曲系数最大的区域主要在三湖河口至头道拐段,弯曲系数在1.4~1.7间变动,逐年呈现增大的趋势。内蒙古段各分区的稳定系数在2006年后,除了巴彦高勒到三湖河口段外都在0.5以上。石嘴山~磴口段,2000年后,基本没变;磴口~巴彦高勒和昭君坟-头道拐段稳定系数逐年增加;巴彦高勒~三湖河口不稳定。  不同时间区间内内蒙古段河道平均摆动速率变化呈现的趋势表现为石嘴山到巴彦高勒段,平均摆动速率比较小,介于18.42m/a-58.48m/a之间;昭君坟到头道拐段河道也相对稳定,平均摆动速率同样较小,介于48.94m/a~79.04m/a之间。巴彦高勒到三湖河口和三湖河口到昭君坟段,河道平均摆动速率最大,介于78.04m/a-216.08m/a之间。1975~1990,1990~2000,2000~2006,2006~2010,2010~2011年,内蒙古河段河道的平均摆动速率分别为18.42m/a,40.94m/a,27.38m/a,34.18m/a,58.48m/a。  (4)弯曲系数、比降和中值粒径与河道摆动速率的相关系数分别为0.487、-0.263和0.75,河床中值粒径的大小对河道摆动速率有很大的影响。平滩流量的变化,也代表了造床流量的变化,河道会作出相应的调整来达到平衡,一定程度上影响了河道迁移。人类活动如改变土地利用类型和增加水利工程,对流域内的来水来沙情况有很重要的影响,河道迁移是对水沙变化的一个适应。  
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