地球科学|赵文智院士团队文章:流量变化控制的辫状河心滩演化过程

学术   科学   2024-11-26 00:00   湖北  

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流量变化控制辫状河心滩形成演化进而影响心滩内部结构和叠置样式,但目前流量变化控制的辫状河心滩沉积过程与演化特征尚不明确.利用Google Earth软件在全球范围内选取了发育辫状河沉积的13个河段,并在全球径流数据中心(GRDC)中查询整理所选河段的流量数据,通过峰值流量变异系数(CVQp)对心滩演化过程进行研究.结果表明:就流量变化程度而言,(1)低流量变化辫状河(CVQp < 0.4)心滩演化以坝尾沉积和下游迁移为主,高流量变化辫状河(CVQp > 0.4)心滩演化相对快,洪水前后原有心滩易被破坏、改造形成新的心滩,心滩冲裂现象普遍;(2)单一河流内,低流量变化辫状河心滩长宽比分布相对集中,形态较为稳定,易形成相对稳定型辫状河,而高流量变化辫状河心滩长宽比分布离散,形态各异且发育规模变化较大,易形成游荡型辫状河;(3)顺流加积在低流量变化辫状河心滩演化中较常见,因此心滩经过长时间的演化易形成复合心滩,高流量变化辫状河的洪水事件对心滩演化过程影响较强,在时间尺度上心滩演化相对复杂、规律性较差.明确辫状河在不同流量条件下的心滩演化可为辫状河储层的砂体分布预测提供模式指导,也可为古环境重建和古流量恢复提供依据.本文得出以下结论:
(1)辫状河心滩演化类型包括坝尾沉积、下游迁移以及侧向迁移,洪水前后原有心滩被破坏、改造能够形成新的心滩并伴有心滩冲裂.低流量变化辫状河心滩演化以坝尾沉积和下游迁移为主,下游迁移速率较低;高流量变化辫状河心滩演化以大型洪水事件期间心滩快速堆积和原有心滩冲裂为主,下游迁移发育较少,迁移速率较高但继承性较弱.
(2)就流量变化而言,低流量变化辫状河心滩长宽比分布集中,形态差异较小且能够保持相对稳定,心滩和辫状水道之间的交互作用较弱,因此易形成相对稳定型辫状河.高流量变化辫状河心滩长宽比分布较零散,心滩发育位置变化较大,辫状水道对心滩形态的改造作用强烈,易形成游荡型辫状河. 
(3)低流量变化辫状河的心滩形态相对单一,心滩以长条形和梭形为主,长时间尺度上心滩演化较简单,当两个心滩距离较近时易形成稳定的复合心滩.高流量变化辫状河的心滩演化主要受控于特殊洪水事件的沉积作用,心滩形态多样,斜向心滩常见,新心滩的形成和心滩冲裂使得心滩演化在长时间尺度上相对复杂.
图1 研究河段的地理位置
图2 加拿大南萨斯喀彻温河心滩下游迁移特征
图3 不同流量变化辫状河心滩演化模式




文章刊登在《地球科学》第49卷第10期

刘警阳, 李伟, 赵文智, 岳大力, 束青林, 王武荣, 高建, 侯秀林, 吴胜和, 2024. 流量变化控制的辫状河心滩演化过程. 地球科学, 49(10): 3516-3528. doi: 10.3799/dqkx.2023.143

Liu Jingyang, Li Wei, Zhao Wenzhi, Yue Dali, Shu Qinglin, Wang Wurong, Gao Jian, Hou Xiulin, Wu Shenghe, 2024. Evolution of Bars in Braided Rivers Controlled by Discharge Variability. Earth Science, 49(10): 3516-3528. doi: 10.3799/dqkx.2023.143

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