河道——沙丘尺度景观格局分类
沙漠地质考察队选择克里雅河、毛布拉格孔兑和和西拉木河三条河流或支流的上中下游典型河段进行河道与沙丘格局的实地考察分析。我们开动脑筋注意一下从未注意的问题。看看风向对河流走向的影响其中原因。对于沙丘和河流及沿岸的光伏开发、土地利用、植被保护开发都会有益处。
1、克里雅河
在克里雅河上游支流河段,河流为低弯曲性,弯曲系数为1、2、5,河流流向与风向相反,成锐角相交。近源沙丘分布范围较窄,且主要分布在河流凸岸滩处(西岸)呈狭长带状,且距离河道远近宽度不一。从50m分布-100m左右的变化幅度。在东岸的古河道内近源沙丘发育呈带状延伸。
中下游河段:河流的弯曲程度很大,弯曲系数为2、145,属于高弯曲河段,河流流向与风向总体相反,不同河流曲度表现不一,河形变化较大。
在下游河段河流摆动幅度加大,西岸明显有高弯曲度的古河道分布,与现代河道距离1——3km
,这可能与沙丘向东移动迫使河流向东改道有关。现代河道较顺直,弯曲系数为1、165,风向与流向相反,成锐角分布,沙丘分布格局为现代河床凸岸边滩和沿古河道附近近源沙丘分布。前者呈带状分布。现代河床的凹岸为区域性沙丘,逼近河道分布,而古河道两侧依次分布近源沙丘、过渡型沙丘和区域沙丘镶嵌河岸。
在河流尾阁段水流呈漫流状,支流相通形成网格河道特征。河道弯曲度较大。区域沙丘呈格状镶嵌在河漫滩之间。滩地植被分布状况较好,近源沙丘因缺乏发育空间而是狭窄带状环境在河流岸边。
2、毛布拉格孔兑河
毛布拉格孔兑河源为古湖盆沙地分布,清晰可见古河道交织密布,呈网状分布。湖泊星罗棋布,河流蜿蜒在丘间低地。河流平均弯曲系数为1、721
,河流附近水分充足植被分布较好,区域型流动沙丘呈斑块状镶嵌在滩地中。沙丘多为古湖盆地沉积的第四纪松散沉积物,就地起砂形成,现代河流提供物较少。近源沙丘沿支流呈狭长状镶嵌在干河沟之间。近源沙丘规模较小,最小的仅有十几米宽度。
上游河段为冲沟河谷—系统,河谷河深坡陡,河道较为顺直,两岸为对称深切冲沟,河流流向与风向近乎垂直,河流东岸的凸岸边滩来自干流和冲沟携带的松散沉积物,沙源丰富,加上河漫滩地形开阔,近源沙丘大量发育,沿边滩呈带状分布,两岸支流相对短小,凹岸掏蚀河谷陡深,支流携带沙源进入河床,近源沙丘难以发育。
在中下游河段,河流变弯曲,弯曲系数1、327,河流流向与风向近乎相反。东岸表现为凸岸泥沙沉积,在下风方向形成近源沙丘,向阶地延申,与区域沙丘紧邻。凹岸为区域沙丘,紧逼河道。西岸区域型沙丘紧逼河道,但在支流入口处大量泥沙沉积,近源沙丘发育镶嵌在两河交汇处。支流流向与风向垂直。其北岸区域沙丘紧逼河道,南岸近源沙丘呈带状沿河分布,与阶地区域相连。
在下游干流河道,河流穿越流沙区。此河段弯曲系数为1、182,河流流向与风向相反,成锐角相交。同样在河流两岸,高大的垄状区域紧逼河道。风季时,高大流动沙丘在偏西风作用下向河床延申,呈现出沙丘翼角伸入河道的现象。雨季时,洪水冲开了沙丘,沙带入河中,在下一个凸岸堆积,为近源沙丘发育提供物源。
3、西拉木伦河
西拉木伦河上游河段河道蜿蜒曲折,河深宽窄相间呈藕节状属于游荡型河段,河形不稳定。在窄段水流平顺,单一河道;在宽段,河身宽浅,河床冲淤宽度迅速,主流摆动不定,形成分叉河道,两岸沙丘分布格局较为稳定。北岸为固定的古沙丘分布,南岸为流动沙丘。其中以南岸的现代流沙与河道作用比较活跃。从南岸流沙区依稀可见多条古河道痕迹,并显示自南向北曾穿越流沙沙丘汇入干流。仅个别河流还有长流水。水流蜿蜒曲折。河道弯曲度较大,弯曲系数为2、095
.河流流向与风向近乎相反。在穿过流沙区部分河段被区域沙丘掩埋。河流作用微弱,近源沙丘发育受限,两岸为区域沙丘逼近河道。
河道下游变得更加平坦,水流呈分散状,在两股较大的水流之间两成心滩式近源沙丘,且在现代河道与古河道之间,规模较大的近源沙丘呈片状分布。下游的南岸支流(响水河)两岸沙地多为固定沙丘,河道与两岸的沙丘均处于相对稳定状态。河道有长流水,河道较为弯曲,河流弯曲系数为1、545,河流流向与风向近乎相反。在河道右侧分布有古河道,表明河流曾向东摆动至现在位置。古河道的西侧为区域沙丘逼近河道,东侧有近源沙丘发育。现代河道的东岸近源沙丘呈带状分布,其边界形状和河曲一致。且近源沙丘在风力作用下不断向阶地延申,和阶地上的区域沙丘相连。西岸近源沙丘呈斑状分布,在凸岸边滩呈不连续分布。
北岸支流(查干木伦河)有关流水存在,河道有明显的分叉,属于分叉型河流。河道弯曲系数为1、106,河流流向和风向一致,城锐角分布。在两分叉之间的江心洲及河道的狭窄处或弯度较大的凸岸,近源沙丘发育且东岸分布比西岸要宽。
综上所述3条河流不同的河段的沙丘分布格局,可以将河道与沙丘景观格局分为4种类型。
(1)弯曲河道-对称式(交错)边滩沙丘,沙漠中弯曲型河流=道较为常见。这是由于河流自上游进入下游沙漠段时,随河谷比降骤减,水流变缓,河流携带大量的松散物以堆积作用为主。加上两岸松散堆积物对河流横向摆动的约束作用较小,河曲在很大程度上可以自由发展。因此河流弯曲程度较大,弯曲系数在1、5以上,形成凸凹相间的边滩和深槽的河道状态。
河流西岸以堆积为主,在较宽阔的河漫滩发育一系列新月型沙丘或沙丘链,在物源充足情形下沙丘不断向阶地延申,与阶地上区域沙丘相连,距河道形成依次为近源沙丘、过渡型沙丘、区域沙丘的裙摆式分布……在河流凹岸由于流水摆动和掏蚀作用。阶地区域型沙丘紧逼河道,在风力作用下,阶地的流沙可能不断沿坡向河床延申形成沙丘翼角深入河床。
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2)顺直河道——边滩沙丘、这种河型的形成一般与河岸带的植被发育程度密切相关。植被越发育就越易形成顺直河流。在其河流两岸多分布有固定、半固定区域型沙丘,沙源不足发育空间有限,近源沙丘较难发育。一般在河流由宽变窄处或在有支流汇入处,沙源较多,在迎风岸的边滩形成斑块形的近源沙丘。
(3)分叉河道——河心洲沙丘:分叉河流的河道平面形态主要表现为单河道段和多河道段交替分布,由单一河道向多河道转折时,河道中水流的流速大幅度降低,高含沙水沉积,在宽浅的两股河道中间会形成了江心洲。江心洲沙源在风力作用下发育形成雏形新月型沙丘,随河流流向与风向不同,近源沙丘形态和延申方向不同,洪水期水流带走部分沙物质、沙丘形态和规模发生改变,下一个枯水期再次沉积,不断反复循环。近源沙丘规模较小,很不稳定,除非河流袭夺或改道,原河道废弃,沙源不断累积,发育成较大的沙丘或沙丘链。
(4)网状河道——格状镶嵌式沙丘:网状河流是由发育的河间地分开的比降较小,中等弯曲,相互连通的河道组成稳定的多河道体系。网状河流的河间地受从连续泛滥平原上切割形成的,其规模远大于河道的尺寸。对于沙漠中的河流,一般分布在河流源长和河流尾阁三角洲,分道分别呈辐合状和放射状漫流。后者如克里雅河尾阁段,河道沿着区域沙丘间低地蜿蜒漫流,形成一种沙丘河湖镶嵌的格局。由于发育空间的限制,近源沙丘则镶嵌河道边缘分布,呈狭窄的环状分布。因丘间低地水源充足,植被发育较好,更多的近源沙丘被植被所固定或成为灌丛沙丘。这种沙丘与河道交织镶嵌分布格局较为稳定,与其稳定的沙源供给和稳定的河道系统有关。
不同尺度风水交互作用类型划分影响因素
从系统论的角度开看,流域系统是在地质时间尺度中,一定气候植被的培育下,不断完善起来的具有结构功能特征的地貌-水文系统。荒漠化是陆地生态系统演替过程中的一个极端。在第四纪时期,我国的荒漠化是由地球轨道要素和气候于温波动引起的。……
尽管沙漠缺水,但沙漠的形成与演化与流水作用是分不开的。即由水把风华碎屑物搬运到内陆盆地里或山前平原沉积,而后在干旱气候的耦合作用下,经风蚀或其他自然作用及其人为作用形成。因此分析沙漠沙地地貌格局,从流域系统的观点出发,更利于对其认识和了解,
首先在内流区上,从泥沙输移收支平衡而言,前者表现出沙源较为充足,即地表以风成地貌比较典型,流水作用较为微弱;后者沙源相对不足,流域水系较为发达。沙丘呈斑块镶嵌在河流两岸。表现出
流水作用较风力作用较为微弱。因而自西向东不同的流域呈现出相异的水系格局。在西部内流区,气候干旱-地表径流相对贫乏,表现在河网密度稀疏,河流较小,多为间歇性河流,河流多呈辐合状水系,以向心式或者平形状(梳状)汇聚于沙漠,并消失其中。这表明一方面河流为沙漠沙地提供丰富的沙物质,另一方面也反映风力作用为主的风沙区流水作用的微弱性。如塔里木河与塔克拉玛干沙漠;准噶尔内流区河流与古尔班通古特沙漠等,而相对于气候较为湿润的东部外流区,河网比较密集,河流曲折蜿蜒,多为长流水。沙漠沙地而言,其水系多为放射状,即大多支流穿越沙漠沙地,注入干流最终汇入海洋。如黄河的=外流区的十大孔兑与库布奇沙漠,窟野河等支流,与毛乌素沙地,西辽河与科尔沁沙地、海拉尔河与呼伦贝尔沙地等,反映出水利作用为辅的特征。
流域内沙丘景观也表现出与其相对立的景观结构特点。在内流区风力强生区,流沙在风力作用下呈片状自然蔓延分布。沙丘景观破碎度较小,沙丘景观类型较为复杂;外流区域地表水系相对密集,河流对沙丘切割,阻挡及水流携带大部分物质,使得沙丘在流域内呈零星状分布。沙丘景观破碎度较大……但对特殊的鄂尔多斯闭流区,其地表水较为贫乏,但地下水较为丰富,植被、覆盖度相对较高,沙地结构呈现出的景观破碎较大,沙地的景观类型较为简单。
河道-沙丘尺度除地质构造因素之外,气候也是影响其形态的重要因素之一。
不同的气候条件下发育着不同河型及其两侧对应的沙丘景观。其中克里雅河以高弯曲河型穿越流沙沙丘为特点,西拉木伦河可以多条分叉河道漫流及其两侧固定半固定沙丘分布区。毛布拉-格孔兑兼有上述两种特点。即穿越流动沙丘。河流受两侧沙丘影响、河道弯曲,上中流河道较为顺直,两侧有斑块固定、半固定沙丘分布。
克里雅河、毛布拉孔兑、西拉木伦河3个流域均有存在明显的风季和洪水期。河流提供了物源及动力条件存在明显的季节性,河道两岸近源沙丘在形态和规模上也相应发生变化,但在洪水期间不同河流携沙能力不同。克里雅河洪水期携沙具有多来多积的特点。,为河流两岸沙丘形成提供了丰富的物源。近源沙丘发育比较充分;毛布拉孔兑洪水期携沙时具有多来多排特点,大量泥沙输入黄河,为两岸沙丘发育提供的物源有限,限制了近源沙丘发育的积存度与规模;西拉木伦河同样属于外流河,大量泥沙汇入辽河,为两岸的沙丘发育提供的物源较小。因此克里雅河可以规模较大的边滩,近源沙丘分布比较普遍。毛布拉孔兑和希拉木伦河可以江心洲近源沙丘分布较多,边滩沙丘分布规模较小。
同一河流不同河段及沙丘分布也不尽相同。克里雅河上游河段相对顺直。近源沙丘发育与形成空间场所限制,呈斑块镶嵌分布下游河段河流弯曲较大,边滩近源沙丘和深槽区域沙丘交错分布比较明显。下游尾阁现代河道与古河道综合交错,高大的沙丘镶嵌分布;毛布拉格孔兑上游河段和克里雅河下游尾阁段相似。中下游穿越流沙区,沙丘逼近河道分叉成为普遍现象;西拉木伦河上中下游呈藕节状交替分布,在宽处段分叉河道形成江心洲或沙丘分布,窄段及支流汇入处形成斑块状边滩近源沙丘。
同一河段不同河岸风向与流向关系,支流汇入等不同,沙丘分布格局也不同。一般凹岸为区域沙丘,紧逼河道,凸岸可能形成近源沙丘,且位于盛行风下风地带凸岸近源沙丘分布比迎风岸规模大,下风向的凹岸区域沙丘易塌陷形成泄流被卷入河床,迎风岸则沙丘顺风不断蔓延,形成翼角深入河床。河流流向与风向不同,沙丘发育和风沙入河的方式也不同。一般来说,平行于河谷的分向量气流控制着河道沙丘的形态,;垂直于河谷的分向量气流控制着河道沙丘向谷坡阶地的延申方向,即河流流向与风向保持一致或夹角或锐角时,会促使边滩近源沙丘的形成与发展。紧逼河道阶地区域沙丘则不易进入河床;风向与流向垂直促使一侧边滩近源沙丘不断朝阶地区域沙丘相连,另一侧阶地区域沙丘在可能侵入阻塞河道。(这就是迫使河流改道的众多可能性。)
同一河段不同河岸或同一河岸距河道远近不同沙丘地貌类型不同,这与下游的河流地区地貌类型有关。从形态学角度将沙丘分成简单型沙丘、复合型沙丘和复杂型沙丘或综合型沙丘三大类。与河道毗邻的沙丘多为简单型沙丘、鱼鳞型沙丘等;而位于高阶地上的多为复合型垄状沙丘和沙丘链;以及沙山或叠加而成的复杂型沙丘。且距离河道越远,沙丘变得越复杂,与近源沙丘过渡型沙丘及区域型沙丘分布格局有着较好的对应关系。