黄河下游河床演变中的地貌临界
黄河下游驼峰河段的形成机理
黄河下游驼峰河段的形成机理
黄河下游的驼峰河段是中国地质界的一个著名地貌景观，其形成机理主要涉及河流、地质结构和地貌作用等因素。
首先，黄河下游地区的地质结构非常复杂，地层倾斜程度大，地质构造活跃。
这种地质环境在长期的地质作用下，形成了许多断裂和褶皱，形成了各种各样的地形地貌。
其次，黄河作为中国第二大河流，在长时间的侵蚀作用下，深刻地改变了地形。
在黄河下游的地区，河流冲击力极强，经常发生大规模的泥沙淤积和冲刷。
在这种情况下，河流沿着断层和褶皱的方向侵蚀，形成了河谷岩石的断层面和倾斜面。
这些河谷岩石断层和倾斜面是驼峰河段形成的重要基础。
最后，黄河下游地区的气候条件也对驼峰河段的形成有很大的影响。
黄河下游地区属于半干旱气候，雨量不足，河流水量波动大。
在流量较小的时期，河床暴露在空气中，受到太阳、风等天气作用的侵蚀。
这种侵蚀在岩石断层和倾斜面处更为明显，使得这些地方出现了更多的岩石风化、剥落等现象，进一步加速了驼峰河段的形成。
因此，黄河下游驼峰河段的形成机理是多种因素综合作用的结果。
随着时间的推移，这种地貌景观将会不断演变、变化。
- 1 -。
河流地貌发育
一、河流侵蚀地貌
中上游
下游
河源
溯源侵蚀
河源背后的松散、 较软岩石被冲走。 河源向 后退 （后 退/前进）
河谷的 长度 增加。
龙羊峡库区
刘家峡太极岛
刘家峡黄河洮河“双龙会”
ห้องสมุดไป่ตู้
下蚀
河流把河床上的岩 石沖走。 下蚀使河谷 加深 。
黄河下游
河北保定段曲流
下游济南段
侧蚀
河流把河道两岸 的岩石、泥沙冲 走。 侧蚀使河谷展宽。
地貌特点
对农业的影 响
土壤深厚肥 以谷口为顶点呈 沃，既不干 扇形冲积扇顶端 也不旱，是 到边缘地势逐渐 高产田所在 降低 地
地势平坦、宽 广 多成三角形， 地势平坦，河 网稠密，河汊 纵横
土壤肥沃， 易旱易涝， 粮食产量 不稳定
土壤 肥沃， 易盐 碱化
河流 入海 口的 海滨 地区
洪积---冲积平原
河谷的演变过程
沟 沟 降水、冰雪 谷 谷 融水汇聚 流 水
地下水 补给
下蚀 溯源侵蚀
沟 谷 加 深 加 长
河 谷
形 谷
侧蚀
出 现 河 湾
是典型的河 槽 形 侧蚀 流侵蚀地貌
堆积 河 谷
V
河流的侵蚀地貌
作用形式 溯源侵蚀
下 蚀
概 念
对地貌的影响
侧 蚀
向河流源头方向 使河谷不断向源 的侵蚀 头方向伸长 使河床加深，河 垂直于地面的侵 流向纵深方向发 蚀 展 使谷底展宽，谷 垂直于两侧河岸 坡后退，河流向 的侵蚀 横向发展
河漫滩平原
洪水期
枯水 期
河漫滩
在河流中下游 地区，河流在凸 岸堆积形成水下 堆积体，堆积体 的面积不断扩大， 在枯水季节露出 水面形成河漫滩， 多个河漫滩连接 在一起形成河漫 滩平原。
黄河下游游荡型河段床面形态变化特征
黄河下游游荡型河段床面形态变化特征作者：张原锋王平来源：《人民黄河》2018年第08期摘要：床面形态是水流阻力及泥沙输移的重要组成部分。
利用床面形态控制数及床面形态判别方法，结合黄河下游花园口河段多波束水下三维地形及河床纵剖面资料，研究发现黄河下游游荡型河段床面形态主要表现为沙垄、过渡及动平整。
当流量逐渐增大时，床面形态逐渐由沙垄向过渡、动平整方向发展。
天然条件下，当流量小于1500m3/s时，床面主要表现为沙垄，床面形态的波长与波高之比平均为550；当流量大于2000m3/s时，床面形态主要为动平整。
在持续冲刷条件下，当流量小于1500m3/s时，床面形态表现为双尺度沙垄，即波高为0.2～1.2m的小尺度沙垄叠加在波高为2～3m的大尺度沙垄的迎水面与背水面上。
关键词：动平整；双尺度沙垄；床面形态；游荡型河段；黄河下游中图分类号：TV147；TV882.1文献标志码：Adoi：10.3969/j.issn.1000-1379.2018.08.002黄河下游高村以上河段是典型的游荡型河段，水流宽浅散乱，摆动频繁，河槽易淤善冲，沙洲发育。
小浪底水库修建前，黄河下游花园口河段1965-1999年床沙及悬移质平均中值粒径分别为0.094、0.021mm。
小浪底水库拦沙运用后，河床持续冲刷、粗化，目前花园口河段的床沙中值粒径约为0.2mm。
黄河下游为典型的冲积性河流，不同学者对其床面形态特征有很多争议。
VanrijnL-C.认为对于床沙粒径小于0.1mm的冲积性河流，一般不会出现沙垄，床面表现为动平整，或者表现为具有光滑床面或沙纹的大尺度沙波：VandenbergJ.H.等则提出当泥沙粒径参数D*（可由泥沙中值粒径、黏性系数及泥沙密度求得）小于2时，床面不存在沙垄：BassJ.H.等利用床沙粒径分别为0.095、0.076mm的泥沙进行了系列水槽试验，在床面演变过程中没有发现沙垄：王士强认为在同样的床沙条件下，水深几十厘米（水槽试验水深）的水中不会产生沙垄，但是在水深较大条件下会出现沙垄。
河流侵蚀地貌与堆积地貌 的形成原理
河流侵蚀地貌与堆积地貌的形成原理河流侵蚀地貌和堆积地貌的形成原理如下：
1.河流侵蚀地貌：在河流的流动过程中，会破坏和搬运地表物质，从而形成侵蚀地貌。
这种侵蚀作用是由溯源侵蚀、下蚀和侧蚀共同作用形成的。
溯源侵蚀是指河水从上游向下游流动过程中，由于河水的冲刷作用，使得河床逐渐降低，进而侵蚀河岸，使河流向上游源头延伸。
下蚀是指河水对河床底部的冲刷作用，使河床逐渐降低，加深河流的纵剖面。
侧蚀则是指河水对河岸的冲刷作用，使河岸逐渐崩塌后退，拓宽河流的横剖面。
这些侵蚀作用在不同河段、不同时期的过程有明显差异，从而形成了各种侵蚀地貌，如河谷等。
2.河流堆积地貌：被河流搬运的物质，在河流搬运能力减弱的情况下，会沉积下来，形成堆积地貌。
这些堆积地貌主要包括冲积扇、河漫滩和三角洲。
冲积扇通常出现在河流出山口处，由于河流流速减缓，携带的泥沙沉积形成扇形地貌。
河漫滩则出现在河流中下游地区，由于河流下蚀作用减弱，侧蚀作用加强，河流凹岸侵蚀，凸岸堆积形成水下堆积体，在枯水期露出水面形成河漫滩。
三角洲则出现在河流入
海口的海滨地区，由于河流流速极缓，携带的泥沙堆积在河口前方，加上海水顶托作用，形成三角洲。
总的来说，河流侵蚀地貌和堆积地貌的形成原理与河流的侵蚀和堆积作用密切相关。
这些地貌的形成过程不仅受到河流自身特性的影响，还受到地质、气候、植被等多种因素的共同作用。
黄河河床演变的典型现象及相关研究概述
韩 其为 认 为 “ 揭河 底” 现象不 但与水 流条 件有关 ， 与 还 沉积物分层 有密切联 系 ， 针对黄 河 中游 出现 的“ 河底 ” 并 揭 现 象， 清晰地描述 了其发生 的动态过程 ， 给出 了“ 揭河底 ” 现象土
块 起 动 后 上 升 运 动 、 浮 、 动 、 出水 面 、 沉 及 水 平 运 动 等 上 转 露 下 阶段 的力 学 条 件 。土 块 起 动 流 速 公 式 为
≥
㈩
河道滩面高于黄河大堤 背河 地面 ， 为举世 闻名 的地上 悬河 。 成 黄河水流泥沙过程表现 出强 烈 的非 恒定 、 非均 匀特 征 ， 不平衡 输沙 问题 十分突 出， 出现 了诸 如“ 河底 ” 二级悬河 等典 型的 揭 、 河床演变现象 ， 不少 专家 、 学者针对这些现象开展 了大量研究 。
式中： （。 Ｄ ）为粒 径 Ｄ 。的单 颗 粒 泥 沙 起 动 流 速 ； Ａ为 土 块 的 扁 度 ； 为 土 块 湿 容 重 ； 为 浑水 容 重 。 ， ，
收 稿 日期 ：０ ０ ３ ２ ２ １ —０ －６
１ ２ “ 河底” ． 揭 现象发 生 的机理
张瑞瑾提 出了“ 河底 ” 生 的必备 条件 ： 是河 床上 揭 发 一
第３ ２卷第 ８期
２１ ０ ０年 ８月
人
民
黄
河
Ｖｏ． １ ３２ ． Ｎｏ． ８ Ａｕ ．， ０ ０ ｇ ２ １
ＹＥＬＬＯＷ ＲＩ ＶＥＲ
【 综
合】
黄 河 河 床 演 变 的 典 型现 象及 相 关 研 究概 述
江恩 惠 ， 韩其为 李军华 曹永 涛 ， ，
（． １ 中国水利水 电科 学研 究院， 北京 １０４ ２ 黄 河水利科 学研 究院 水利部黄河 泥沙重点实验 室， ０ ０４； ． 河南 郑州 ４０ ０ ） ５０ ３
河床演变的均衡稳定理论及其在黄河下游的应用
河床演变的均衡稳定理论及其在黄河下游的应用
简介：
均衡稳定理论是流域河谷形态、河床演变的重要理论，它将河谷形态
与内部水力机制密切联系起来，是河流内部动力系统中一个基本理论，它能内部水力机制来解释河流河床演化过程，被用来研究河流及其地
貌过程变化的水力机制。
本文就针对这一理论，分析应用于黄河下游
的情况，来论述它的有关内容。
一、均衡稳定理论的基本概念
均衡稳定理论是河流河床演变的基本理论，源自于西班牙地质学家萨
松提出的“动力水力地质学”原理，通过它，我们可以将河流形态及演
变之间的联系用系统化的解释模型来描述，因而得以量化描述河流演
化过程。
而该理论的核心在于均衡稳定状态，也就是指某种河流地貌
演变的结果形态是均衡稳定的。
二、黄河下游均衡稳定理论的应用
黄河下游地区经历了较多的河流演化过程，涉及到河流的河流类型、
斜坡、砂积物的沉积运动、河口的演变等。
而均衡稳定高度的概念却
可以在河流演化中能够获得有效的参考和应用。
比如在河流改造中，
可以根据均衡稳定的概念来采取适当的改造措施；还可以在河口处等
部位，使用均衡稳定理论来开展护堤、消能、沙砾沉积形成滩槽等技
术措施，以达到增加河口容量、控制沙礁堆积、维护河床变形应力和改善河道泥沙循环等工程。
三、结论
均衡稳定理论是河流河床几何形态与水力机制的关联研究，是揭示河流演化的重要理论，可以有效地通过均衡稳定高度等参数来量化描述河流河床演变过程。
同时，均衡稳定理论在黄河下游也能够得到有效的应用，通过此理论，可以更加明晰地探究河流演化过程，并对河流改造与环境保护等问题提供有效的参考，从而提升黄河下游的生态环境。
黄河流域的地貌演化过程
黄河流域的地貌演化过程黄河，中国的母亲河，拥有悠久的历史和丰富的文化底蕴。
它在其流域形成了独特的地貌景观，展现了自然界的巧妙造化和历史的变迁。
本文将从黄河流域地貌的形成以及演化过程两个方面进行探讨。
黄河流域地貌的形成，最早始于几千万年前的广大冰川、湖泊和火山喷发活动。
那时，黄河流域还是一片广袤的大陆，河床层层叠叠，形成了狭长的深谷。
随着时间的推移，地壳的运动和水流的侵蚀，这片大陆的表面逐渐发生了巨大的变化。
黄河流域的地壳隆起和沉降交替进行，形成了许多地势复杂的地区，如黄土高原和理塘高原。
在这些地势复杂的区域中，黄河河床忍受了巨大的冲刷和侵蚀力，形成了峡谷、河流三角洲等独特的地貌景观。
随着历史的进程，黄河的流域不断取得新的变迁。
在古代，黄河是中国文明的摇篮，是农业文明的重要基石。
然而，由于长期以来的河床淤积和水文调控的失误，黄河也成为中国最富挑战性的河流之一。
自古以来，黄河在黄土高原上的冲刷与沉积作用一直是地貌演化的主要动力。
河水的冲刷力使得黄河在中游形成了巨大的水道，而黄土的淤积又使河床逐渐抬高。
这种动态的变化导致了黄河水位的升高和河道的改变，给当地的居民带来了巨大的灾害。
然而，正是这种地貌的变迁带来了黄河流域丰富的资源。
黄河流域不仅拥有丰富的水资源，还拥有河谷平原、农田、牧草地和森林等丰富的土地资源。
这些资源的存在为当地的人民提供了良好的生活条件，也为这片土地的经济发展奠定了基础。
在当代，随着经济的快速发展和人类活动的加剧，黄河流域的地貌又面临着新的挑战。
大规模的水利工程和城市化进程给黄河流域带来了巨大的改变。
在河道坝门的修筑过程中，河床的深度和宽度发生了变化，改变了水流的速度和方向，从而影响了地貌的演化。
另外，城市的扩张和农业的发展导致了大量的土地开垦和水资源的利用，使得河流和湖泊的生态系统遭受破坏。
面对这一系列的挑战，人们开始意识到保护黄河流域的地貌和生态环境的重要性。
政府和社会各界积极采取措施，加强黄河流域的水资源保护和土地治理。
河流阶地地貌的形成过程
河流阶地地貌的形成过程
河流阶地地貌是由河流侵蚀和沉积作用形成的一种地貌形态。
其形成过程可以概括为以下几个阶段。
首先，河流侵蚀是形成河流阶地地貌的重要过程之一。
当河流流经地势陡峭的区域时，水流速度加快，其侵蚀力会增强，将地表物质搬运和磨蚀。
河流不仅会侵蚀地表的可侵蚀物质，还会通过侵蚀岩石的间隙，进一步加速地层的侵蚀。
其次，河流沉积是河流阶地地貌形成的另一个重要过程。
当河流进入地势平缓的区域时，水流速度逐渐减慢，其搬运和磨蚀能力也会相应减弱。
此时，河流携带的泥沙会逐渐沉积在河床和河岸上，形成一层层的沉积物，逐渐形成阶地地貌。
第三，河流的侵蚀和沉积作用交替进行，共同塑造了河流阶地地貌。
在河流的侵蚀作用下，河床逐渐下切，形成河床的下切谷。
而河流的沉积作用则会形成河床的上升谷，即河流阶地。
这种侵蚀和沉积的交替作用，会使河床逐渐上升，形成一级一级的河流阶地。
最后，河流阶地地貌的形成还受到地质构造和气候变化等因素的影响。
当地质构造运动导致河流发生断陷和隆升时，河流阶地会随之调整和形成新的地貌。
同时，气候变化也会影响河流的侵蚀和沉积速度，进而影响河流阶地地貌的形成。
综上所述，河流阶地地貌的形成是在河流的侵蚀和沉积作用下逐渐发展形成的过程。
河流的侵蚀和沉积作用相互作用，共同塑造了河流阶地地貌的形态。
而地质构造和气候变化等因素也会对河流阶地地貌的形成产生一定的影响。
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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。
关键词：黄河下游河床演变地貌临界趋势预测
1 前言
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。
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。
2 纵剖面调整的临界响应
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)。
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%。
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。
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。
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。
3 河道平面形态的临界规律
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。
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。