1966—2019年黄河乌兰布和沙漠宽谷段河道深泓横向摆动特征

doi:10.7522/j.issn.1000-694X.2023.00036

摘要/Abstract

摘要：

受风沙入黄影响，黄河沙漠宽谷段河流地貌过程复杂，河道深泓摆动响应敏感。以1966—2019年黄河乌兰布和沙漠段河道断面为基础，提取深泓摆动参数，分析沙漠河流深泓横向摆动特征与规律，以期为沙漠河流管理提供参考。结果表明：河道深泓横向摆动强度与径流量及其年内分配不均匀系数、河床质粒度和河岸风沙动力条件呈现显著正相关；1966—2019年，河道深泓横向摆动幅度以每年8.24 m的速度下降，且波动幅度明显减小。河道深泓摆动过程中存在19 a和7 a时间尺度下的周期变化规律，摆动周期分别为13 a和5 a，且周期性不断减弱。深泓摆动速度与周期变化趋势指示沙漠宽谷辫状河道横向冲淤趋于稳定。

关键词: 乌兰布和沙漠, 沙漠河流, 横向摆动

Abstract:

Affected by the lateral infusion of aeolian sand into the Yellow River， geomorphological processes along the desert reach of the Yellow River are complex， of which channel lateral shift response of the river is sensitive. Based on the river channel cross-section data set of the Ulan Buh Desert reach of the Yellow River from 1966 to 2019， the talweg lateral shift parameters were extracted， and the characteristics and mechanism of the talweg lateral shift of desert rivers were analyzed， in the hope of providing references for the management of desert rivers. The results show that the lateral shift intensity of the riverbed talweg is significantly positively correlated with annual runoff and its unevenness coefficient， riverbed load grainsize and riverbank aeolian dynamic conditions. Talweg lateral shift speed decreased at an annual rate of 8.24 m from 1966 to 2019， and the fluctuation amplitude decreased significantly. Meanwhile， there are two types of periodic variation at 19 a and 7 a characteristic time scale in the process of talweg lateral shift， whose periodic variation are 13 a and 5 a， respectively， with continuously weakening periodicity. The trends of talweg lateral shift speed and periodic variation indicate that the lateral erosion and deposition of desert braided river channel tends to be stable.

Key words: Ulan Buh Desert, desert river, lateral shift

中图分类号:

P343

李永山, 贾晓鹏, 王海兵, 王建, 马启民. 1966—2019年黄河乌兰布和沙漠宽谷段河道深泓横向摆动特征[J]. 中国沙漠, 2023, 43(5): 59-65.

Yongshan Li, Xiaopeng Jia, Haibing Wang, Jian Wang, Qimin Ma. Talweg lateral shift characteristics in the Ulan Buh Desert Reach of the Yellow River from 1966 to 2019[J]. Journal of Desert Research, 2023, 43(5): 59-65.

图/表 8

图1 研究区位置及河道断面分布（遥感影像源：Landsat LE71290322000083SGS00）

Fig.1 Study area location and channel cross section distribution（RS image： Landsat LE71290322000083SGS00）

图2 1966—2019年深泓横向摆动速度（A）及其距平累积曲线（B）

Fig.2 Changes of talweg lateral shift speed （A） and its cumulative departure curve （B） from 1966 to 2019

图3 河道深泓分别向左、右岸摆动的断面数量（A）和汛期与非汛期的深泓摆动距离（B）

Fig.3 Changes of channel cross-section numbers （A） of talweg lateral shift toward to left bank and right bank， respectively， and talweg shift distance （B） in flood season and non-flood season

图4 小波系数实部等值线图与小波方差图

Fig.4 Wavelet coefficient real part contour plot and wavelet variance plot

图5 19 a和7 a特征时间尺度小波系数实部过程线

Fig.5 Wavelet real part process lines at 19 a and 7 a characteristic time scales

图6 深泓摆动速度与年径流量（A）、径流年内分配不均匀系数（B）、悬移质浓度（C）和滩槽差（D）的关系

Fig.6 Relationship between talweg lateral shift and runoff （A）， unevenness coefficient （B）， suspended sediment concentration （C） and elevation difference between floodplain and talweg （D）

图7 深泓摆动速度与河床质粒度（A）和最大风速大于6 m·s-1日数（B）之间的关系

Fig.7 Relationship between talweg lateral shift speed and bedload grainsize （A） and days of wind speed more than 6 m·s-1 （B）

图8 深泓摆动幅度减小与河漫滩增大示例

Fig.8 Examples of reduced talweg shift distance in response to increased cross section area

参考文献 28

1	李洁，夏军强，邓珊珊，等.近30年黄河下游河道深泓线摆动特点［J］.水科学进展，2017，28（5）：652-661.
2	贾晓鹏，王海兵，李永山，等.风沙对黄河宁蒙河段的影响研究进展［J］.中国沙漠，2021，41（4）：163-168.
3	Liu B L， Coulthard T J.Mapping the interactions between rivers and sand dunes：implications for fluvial and aeolian geomorphology［J］.Geomorphology，2015，231：246-257.
4	Reid I， Frostick L E.Channel form，flows and sediments of endogenous ephemeral rivers in deserts［M］//Thomas D S G.Arid Zone Geomorphology：Process，Form and Change in Drylands.Hoboken，USA：John Wiley & Sons，2011：301-332.
5	Smith N D， Smith D G.William River：an outstanding example of channel widening and braiding caused by bed-load addition［J］.Geology，1984，12（2）：78-82.
6	Tooth S.Process，form and change in dryland rivers：a review of recent research［J］.Earth-Science Reviews，2000，51（1/4）：67-107.
7	杨根生，拓万全，戴丰年，等.风沙对黄河内蒙古河段河道泥沙淤积的影响［J］.中国沙漠，2003，23（2）：54-61.
8	Ta W Q， Wang H B， Jia X P.The contribution of aeolian processes to fluvial sediment yield from a desert watershed in the Ordos Plateau，China［J］.Hydrological Processes，2015，29：80-89.
9	Tian S M， Yu G A， Jiang E H，et al.Reevaluation of the aeolian sand flux from the Ulan Buh Desert into the upper Yellow River based on in situ monitoring［J］.Geomorphology，2019，327：307-318.
10	Wang H B， Jia X P， Li Y S，et al.Selective deposition response to aeolian-fluvial sediment supply in the desert braided channel of the upper Yellow River，China［J］.Natural Hazards and Earth System Sciences，2015，15（9）：1269-1290.
11	Jia X P， Wang H B.Mineral compositions and sources of the riverbed sediment in the desert channel of Yellow River［J］.Environmental Monitoring and Sssessment，2011，173（1/4）：969-983.
12	Pang H L， Pan B T， Garzanti E，et al.Mineralogy and geochemistry of modern Yellow River sediments：implications for weathering and provenance［J］.Chemical Geology，2018，488（22）：76-86.
13	Ta W Q， Wang H B， Jia X P.Downstream fining in contrasting reaches of the sand-bedded Yellow River［J］.Hydrological Processes，2011，25（24）：3693-3700.
14	冉立山，王随继.黄河内蒙古河段河道演变及水力几何形态研究［J］.泥沙研究，2010（4）：61-67.
15	Yao Z Y， Ta W Q， Jia X P，et al.Bank erosion and accretion along the Ningxia-Inner Mongolia reaches of the Yellow River from 1958 to 2008［J］.Geomorphology，2011，127（1）：99-106.
16	Wang S J， Mei Y G.Lateral erosion/accretion area and shrinkage rate of the Linhe reach braided channel of the Yellow River between 1977 and 2014［J］.Journal of Geographical Sciences，2016，26（11）：1579-1592.
17	梅艳国，王随继.黄河临河辫状河段心滩变化及其影响因素分析［J］.水土保持研究，2017，24（3）：157-163.
18	Schuurman F， Ta W Q， Post S，et al.Response of braiding channel morphodynamics to peak discharge changes in the Upper Yellow River［J］.Earth Surface Processes and Landforms，2018，43（8）：1648-1662.
19	中国科学院《中国自然地理》编辑委员会.中国自然地理总论［M］.北京：科学出版社，1985.
20	杨根生.黄河石嘴山-河口镇段河道淤积泥沙来源分析及治理对策［M］.北京：海洋出版社，2002.
21	李永山.近50年黄河乌兰布和沙漠段河道演变过程及其驱动机制研究［D］.北京：中国科学院大学，2019.
22	王文圣，丁晶，李跃清.水文小波分析［M］.北京：化学工业出版社，2005：1-8，115-141.
23	桑燕芳，王中根，刘昌明.小波分析方法在水文学研究中的应用现状及展望［J］.地理科学进展，2013，32（9）：1413-1422.
24	Percival D B， Walden A T.Wavelet Methods for Time Series Analysis［M］.Cambridge，UK：Cambridge University Press，2000.
25	刘俊秋，史文娟.黄河宁-蒙河段流量变化及周期研究［J］.干旱区研究，2012，29（3）：413-418.
26	李天全.青铜峡水库泥沙淤积［J］.大坝与安全，1998（4）：21-27.
27	李振全.黄河石嘴山至巴彦高勒段风沙入黄量研究［D］.西安：西安理工大学，2019.
28	田世民，姚文艺，郭建英，等.乌兰布和沙漠风沙入黄影响因子变化特征［J］.中国沙漠，2016，36（6）：1701-1707.

[1]	甘开元, 张金霞, 陈丽娟, 席海洋, 张斌武, 雍天, 卫雨西. 乌兰布和沙漠沿黄河段植物群落特征及空间分异[J]. 中国沙漠, 2023, 43(4): 180-190.
[2]	李映坤, 李锦荣, 董雷, 罗祥英, 韩兆恩, 王茹. 乌兰布和沙漠周边典型植物群落防风阻沙效果[J]. 中国沙漠, 2022, 42(6): 65-73.
[3]	李星, 马媛, 李星, 高君亮, 辛智鸣, 卢琦. 乌兰布和沙漠植物群落相异性及其影响因素[J]. 中国沙漠, 2022, 42(5): 187-194.
[4]	刘雅莉, 白建华, 熊伟, 韩雨晴, 廉泓林, 郭浩, 辛智鸣, 刘湘杰, 刘怀远. 乌兰布和沙漠梭梭（ *Haloxylon ammodendron* ）夜间液流特征及其环境驱动机制[J]. 中国沙漠, 2022, 42(5): 195-203.
[5]	杨迎, 吕萍, 马芳, 梁准, 许明静. 乌兰布和沙漠西南部风况对穹状沙丘形成的影响[J]. 中国沙漠, 2021, 41(2): 19-26.
[6]	王理想, 蔡明玉, 白雪莲, 乔荣荣, 季树新, 常学礼. 乌兰布和沙漠东南缘湖泊群消涨与驱动因素[J]. 中国沙漠, 2020, 40(2): 59-67.
[7]	梁海荣, 李佳陶, 李艳丽, 赵英铭, 冯伟, 程一本, 于思佳, 杨文斌. 乌兰布和沙漠灌溉农田深层渗漏特征与水量平衡[J]. 中国沙漠, 2019, 39(4): 187-194.
[8]	罗凤敏, 高君亮, 辛智鸣, 郝玉光, 王丽娜, 李帅. 乌兰布和沙漠东北缘地温变化特征及其影响因子[J]. 中国沙漠, 2019, 39(1): 179-186.
[9]	李锦荣, 郭建英, 赵纳祺, 张志杰, 刘铁军, 吴强. 乌兰布和沙漠流动沙丘风蚀空间分布规律及其影响因素[J]. 中国沙漠, 2018, 38(5): 928-935.
[10]	宋洁, 春喜. 乌兰布和沙漠不同土地覆被类型粒度特征及空间分异[J]. 中国沙漠, 2018, 38(2): 243-251.
[11]	岳宁, 魏国孝, 孙朋, 董军, 党慧慧, 王刚, 黄少文. 乌兰布和沙漠降水入渗补给对气候变化的响应[J]. 中国沙漠, 2017, 37(5): 1016-1025.
[12]	李永山, 彭文昌, 任亮, 李勇. 近50年黄河乌兰布和沙漠段辫状河道演变[J]. 中国沙漠, 2016, 36(6): 1689-1694.
[13]	田世民, 姚文艺, 郭建英, 马涛, 李锦荣. 乌兰布和沙漠风沙入黄影响因子变化特征[J]. 中国沙漠, 2016, 36(6): 1701-1707.
[14]	陈新闯, 郭建英, 董智, 李红丽, 李锦荣, 王合云. 乌兰布和沙漠流动沙丘下风向降尘粒度特征[J]. 中国沙漠, 2016, 36(2): 295-301.
[15]	刘芳, 章尧想, 马迎宾, 董礼隆, 余新春, 黄雅茹. 乌兰布和沙漠绿洲樟子松(Pinus sylvestris.var. mongolica)生长规律初探[J]. 中国沙漠, 2015, 35(5): 1234-1238.