江源科考探究辮狀河流之變
長江正源沱沱河、北源楚瑪爾河下游、南源當(dāng)曲下游及其支流布曲、尕爾曲,以及長江干流通天河上游河段,都以辮狀河道為主,組成了一個(gè)龐大的高原辮狀河群。
2023年江源綜合科學(xué)考察隊(duì)近日在長江源區(qū)開展多學(xué)科綜合考察,對(duì)長江源區(qū)的辮狀河流進(jìn)行了考察和研究。
沱沱河流經(jīng)唐古拉山鎮(zhèn)(無人機(jī)照片)。新華社記者 劉詩平 攝
規(guī)模龐大的辮狀河群河道不停在變
辮狀河流是一類由多個(gè)不規(guī)則沙洲分割而形成的淺水多汊道系統(tǒng)。在沱沱河與當(dāng)曲交匯處、布曲與尕爾曲交匯處、楚瑪爾河與通天河交匯處,以及長江干流通天河,既像長發(fā)麻花辮、也像漁網(wǎng)一樣的辮狀河道呈現(xiàn)在記者眼前,寬淺游蕩,沙洲林立,多汊并行,水流散亂。
記者看到,在沱沱河與當(dāng)曲匯合處的囊極巴隴,匯合后河流水量增大,辮狀河道寬度超過3千米。青藏鐵路楚瑪爾河大橋之下的楚瑪爾河,暗紅色的河水宛如大地的血管系統(tǒng),流淌在寬闊的辮狀河道里。
“規(guī)模龐大的辮狀水系,是長江源區(qū)河流的一個(gè)突出特點(diǎn)?!遍L江科學(xué)院總工程師徐平說,在平均海拔超過4500米的長江源區(qū),多股分汊河道在大小不一的沙洲間穿梭,分分合合,相互交織。
布曲(左)與尕爾曲(右)會(huì)合處(無人機(jī)照片)。新華社記者 劉詩平 攝
辮狀河流的汊道改變,主要通過汛期沖出新汊道和淤積舊汊道,沙洲往往會(huì)在汛期前后產(chǎn)生很大差異。其中,主槽頻繁改變,但主要是在幾個(gè)比較穩(wěn)定的主汊道與河槽間切換。
據(jù)參加過多次江源科考的科考隊(duì)員介紹,不同年份觀察這些辮狀河道,能看出河道經(jīng)常變換,水流不斷分汊又匯集。流量過大時(shí),水流漫過沙洲導(dǎo)致汊道匯流,汊道數(shù)往往減少。
“由于受區(qū)域地形和新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)烈影響,長江源區(qū)河流的河谷形態(tài)以窄谷和寬谷交替出現(xiàn),分別對(duì)應(yīng)限制性河道和辮狀河道。”對(duì)長江源辮狀河流研究多年的武漢大學(xué)水利水電學(xué)院河流工程系副主任李志威說,窄谷作為一個(gè)節(jié)點(diǎn),不僅影響著河道走向,而且對(duì)上游寬谷段起控制作用,從而維持上游寬谷辮狀河型和阻止寬谷段泥沙下泄。
沱沱河與當(dāng)曲匯合處的囊極巴隴,辮狀河道寬度超過3千米(無人機(jī)照片)。新華社記者 劉詩平 攝
辮狀河流形成和變化之因
長江源區(qū)為何會(huì)形成如此龐大的高原辮狀河群?多次參加江源科考的長江科學(xué)院河流研究所副所長周銀軍告訴記者,結(jié)合相關(guān)研究發(fā)現(xiàn),長江中下游干流形成時(shí)間有數(shù)十萬年,長江源完整河流水系形成時(shí)間僅約兩萬年,“年輕河流的階地、河漫灘發(fā)育不完整,河谷寬闊、邊界約束弱,來沙量大,因此多呈寬淺、辮狀形態(tài)”。
周銀軍說,青藏高原長江源河床下覆層多是凍土,河水很難垂向的下切侵蝕,加上兩岸沒有山體形成自然約束,導(dǎo)致長江源區(qū)河流坡降大、水流急時(shí),河道沖刷以橫向變形為主,因此辮狀河床呈現(xiàn)千變?nèi)f化的平面狀態(tài)。
科考隊(duì)員在長江源區(qū)進(jìn)行科考作業(yè)。新華社記者 劉詩平 攝
李志威表示,河水中的懸沙和床面附近的推移質(zhì)泥沙的不斷交換,導(dǎo)致辮狀河道的河床在洪水期處于快速?zèng)_淤調(diào)整之中。汛期在源頭區(qū)的冰川侵蝕、流水侵蝕和搬運(yùn)作用下,洪水從上游攜帶大量不同粒徑的泥沙。當(dāng)洪水流到河床寬闊處,地勢(shì)平緩、流速變慢,泥沙發(fā)生堆積,形成水下心灘和邊灘。洪峰過后枯水季節(jié)時(shí),一些淺灘露出水面成為沙洲或江心洲,相鄰沙洲之間是多股的河道,河道分分合合,正是“辮狀河流”的由來。當(dāng)下次洪水到來時(shí),有的沙洲被淹沒,并被流水侵蝕形成新的汊道。每次洪水過后,舊的河槽和沙洲面目全非,辮狀河道呈現(xiàn)新貌。
李志威認(rèn)為,長江源發(fā)育辮狀河道的主要原因是:寬窄相間的河谷地形條件,峽谷限制段的節(jié)點(diǎn)控制為寬谷河段形成、泥沙堆積和沙洲發(fā)育創(chuàng)造條件;河床比降大,有利于水流沖刷分割沙洲和江心洲,形成復(fù)雜的多汊道系統(tǒng),河性游蕩散亂;河床以粗顆粒泥沙淤積為主,難以形成單一穩(wěn)定河道;濱河植被作用弱,難為洲灘和河岸提供抗沖能力。
楚瑪爾河的辮狀河道(無人機(jī)照片)。新華社記者 劉詩平 攝
徑流量和輸沙量增加使辮狀河道游蕩性增強(qiáng)
“辮狀河道是青藏高原沖積河流的一種主導(dǎo)河型,但海拔高度不同、兩岸約束不同,其演變特性也有所差異?!敝茔y軍說。
就長江正源沱沱河與干流通天河而言,辮狀河道以囊極巴隴分為上下兩段,上段以沱沱河大橋附近為主,兩岸地形平坦,河道極為寬淺,寬度可達(dá)2至5千米,汊道交織,洲灘無植被覆蓋,年內(nèi)沖淤強(qiáng)烈,具有高原大型游蕩河流的特征;下段以曲麻萊縣附近的通天河段為主,兩岸或一側(cè)有山體約束,河道內(nèi)盡管洲灘較多,但河道主流整體在一定范圍內(nèi)擺動(dòng),河寬一般在幾百米至一兩千米范圍內(nèi),洲灘上的灌木草本植被也起到固灘作用,汊道數(shù)量相較沱沱河大橋附近少且相對(duì)穩(wěn)定,河道演變呈現(xiàn)多股分汊的特點(diǎn)。
周銀軍表示,近年來,長江源辮狀河流總體保持游蕩特性,但受氣候變暖驅(qū)動(dòng)徑流量和輸沙量顯著增加的影響,河流辮狀強(qiáng)度與橫向擴(kuò)張持續(xù)增強(qiáng),水流路徑更加自由散亂,河道內(nèi)洲灘面積增加,局部河岸沖刷后退,河道過流面積有所加大。辮狀河流的強(qiáng)烈沖刷,給沿河公路、跨河鐵路橋梁、輸油管線等基礎(chǔ)設(shè)施安全造成一定威脅。(記者劉詩平、李鵬翔、陳杰、李勁峰)
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