3.1 山区河流的基本特点
山区河流在我国分布较广。相对平原河流,山区河流流经的山区地质地貌条件更为复杂,河流形态也更多种多样,如峡谷、伏流、地下河等,多出现在山区河流。山区河流地质稳定性也相对较差,除洪涝灾害外,泥石流、溪口滩、堰塞湖等都有可能发生灾害,也可能对河道形态及演变产生影响。本章仅以赣江的二级支流泸水河为例,结合其他山区河流,对山区河流的特性进行简要的综述。泸水河位于江西中西部,发源于武功山,全长约120km,其中严田以上约40km主要流经武功山山区,为典型的山区河流,其中部分河段因水库的兴建已经渠化;严田以下约80km流经丘陵地带,也具有一定山区河流的特性。
通常山区河流主要特点包括:
(1)河床组成,以较粗的砾、卵石甚至基岩为主。如泸水河上游河床组成主要为基岩和卵石,局部环流区有砾石和粗砂。
(2)水力坡度较大,水流湍急;且由于山区河流河道形态不规则,常有回流、横流、泡漩、剪刀水等情况出现,流态复杂。
(3)流量极不均匀,年内、年际变化极大,洪枯季差异明显。据安福县水文调查资料,泸水河社上水库河段历史最大流量约为最小流量的5000倍。
(4)造床以洪水造床为主,枯季水流很小,基本不参与造床。
除以上特点外,与冲积河流相比,山区河流还有三个突出的特点:
(1)山区河流河演的周期较长。前文已述,冲积河流造床作用显著,所以有“三十年河东、三十年河西”的说法。山区河流形态主要取决于地质变化,时间是一个漫长的地质过程;河流的造床作用主要在局部,河道形态发生变化的难度大、周期长。(www.xing528.com)
(2)山区河流造床作用最强。山区河流河演周期长并不表明山区河流造床作用较弱,而是恰恰相反。由于历史上大洪水的较强的造床作用,河床质中较细的成分已基本冲刷殆尽,普遍形成了鱼鳞状排列、抗冲性极强的河床底质,所遗的河床形态只有在大洪水或特大洪水下才可能发生较大的变化。
(3)在大坡度情况下,山区河流往往发育成“阶梯深潭”形态(Step pool)。
大坡度(s>3%~5%)山区河流的河床常由一段陡坡和一段缓坡加上深潭相间连接而成,在河道纵向呈现一系列阶梯状。这种典型河床微地貌形态被国外地学界和水利学界称为Step pool,即“阶梯深潭”[3](图3-1,3-2)。山区河流“阶梯深潭”系统能有效耗散水流能量,控制河床下切,保持河道稳定,并能维持良好的河流环境和生态,因而对于大坡度山区河流的健康稳定有十分重要的意义。自20世纪80年代以来,国外对“阶梯深潭”这一河床地貌现象开展了大量研究[5-7]。
图3-1 典型“阶梯深潭”结构示意图(余国安,2011)
图3-2 山区河流的“阶梯深潭”形态
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