澜沧江源扎那曲莫云段河型判别初步分析

周银军，闫 霞，金中武，李志晶

（长江科学院河流研究所，武汉 430010）



澜沧江源扎那曲莫云段河型判别初步分析

周银军，闫 霞，金中武，李志晶

（长江科学院河流研究所，武汉 430010）

摘 要：澜沧江源地处青藏高原唐古拉山北麓，比邻长江南源当曲，人迹罕至。为了进一步认识澜沧江地貌特征、尤其是河流地貌，得出河流地貌演化、河床冲淤演变的一些基础资料，通过实地考察，采集数据与图像，结合现有河型判别方法，对澜沧江西源扎那曲莫云河段的河型进行判别。结果表明：莫云河段河道边界约束较弱、河床稳定性较差，在顺直－弯曲－分汊－游荡的河型分类体系中，各家判别式一致判定莫云河段为游荡河型；在顺直－弯曲－辫状的河型分类体系中，则一致判定为辫状河型；最后结合国内的河流特点和主流分类体系，可以确定莫云河段属于游荡河型。实地考察资料和河型的判别，可为进一步研究澜沧江源的河流地貌提供参考。

关键词：澜沧江；江源；河流地貌；河型判别；游荡河型

1 河型判别方法

澜沧江源地处我国青海玉树藏族自治州杂多县西北，在唐古拉山北麓莫云乡扎纳日根山脉附近，分为西源扎那曲和北源扎阿曲［1］。由于地处偏僻，交通条件极差，关于其河流地貌的研究几乎是空白［2］，对于其河型的描述也仅仅是认为在上游段以平浅河谷地貌为主。河型是认识区域河流地貌的基本参数，在一定尺度上反映着河流的成因与演变特性［3］。因此，判别其源头河段的河型，对掌握其河流系统演变、区域地貌演化有重要意义。

河型判别首先要明确河型分类。目前河型分类体系很多，Beechie曾总结认为目前先后出现的主要河型共有7个类别［4］，分别是顺直（Straight Single channel）、弯曲（Meandering Single channel）、辫状（Braided Multiple）、江心洲（Island⁃braided Multiple）、网状（Anastomosing Multiple）、分汊（Anabranching Multiple channels）、游荡（Wandering Multiple chan⁃nels），其中有些河型难以区分，在不同的分类体系中可能进一步合并或细化；各分类体系中，Leopold分类体系（1957年）最早产生，影响也较大，即从河流地貌角度将冲积河流划分为顺直、弯曲和辫状3种基本类型［5］，此后，人们不断在这一体系的基础上对基本河型的亚类进行划分，形成新的分类体系；钱宁和谢鉴衡等考虑不同类型河道的动力演变特点，提出将河型分为顺直、弯曲（蜿蜒）、分汊和游荡4类，这也是在国内应用最为常见的分类体系［6－7］；Nanson（1999年）则将网状河型从分汊河型中分离出来，作为独立的重要河流类型并给出它们的成因［8］，因此形成了顺直、弯曲、分汊、网状和游荡等5种基本类型；后来学者们在应用不同的分类体系时，通常将分汊、网状和游荡一并与辫状河型进行对应［3］。

每一个河型分类体系都会对应一个甚至多个判别方法。河型判别首先从河流地貌出发、而后考虑其成因机制、演变过程，不断发展完善［9］。早期以河流曲率、宽深比、河谷比降等河流形貌参数来简单模糊地进行河型判别，后来逐渐考虑水沙及河床边界条件，从河床稳定性、河流能耗、河床冲淤演变等角度提出定量化的河型判据［3］。具有代表意义的河型判别方法归纳见表1［10－18］。

相对于长江源和黄河源［19－20］，澜沧江源河段的河流地貌研究较少，河型尚未判别。由于缺乏系列水文数据及河道地形，无法准确掌握其冲淤演变特性，本文谨以一次野外观测数据和相关图像为依据，采取多种代表性判别方法对澜沧江源扎那曲莫云段进行河型判别，一方面深化对澜沧江源河流地貌的认识，另一方面将丰富青藏高原河流的河型样本。

表1　河型判别依据Table 1 Different discriminants for river pattern

2 研究区域与数据

2．1 研究区域概况

澜沧江是著名的国际河流，亚洲第6大河流，经云南省出中国国境后以下河段称湄公河（Mekong River），其流经缅甸、老挝、泰国、柬埔寨和越南5个国家，于越南胡志明市西部入南海。河道全长约4 880 km，平均比降1．04‰，入海口多年平均流量15 100 m3／s，我国境内干流长2 161 km，河道平均比降2．12‰，其中，在青海、西藏、云南境内干流河道长度分别为453，468，1 240 km，平均比降分别为3．4‰，2．63‰，1．46‰。在西藏昌都以上河段为上游，又称扎曲，在青海省杂多县城以上流域称为江源区，面积3．7万km2，干流总长约199 km。其源头分为北、西两源，分别称为扎阿曲和扎那曲，2源于尕那松多（Ganason）汇合，其下称扎曲。澜沧江源地处唐古拉山褶皱带，有典型高原地貌，高山终年积雪，冰川发育，一般山势较平缓，河谷有阶地发育，具有平浅河谷特征。

本次研究区域为澜沧江西源扎那曲莫云河段，流向为自西向东，其下游不远处即为左岸支流扎纳曲入汇口，下距尕那松多30 km，距离杂多120 km，距离香达水文站280 km，为典型的宽浅河道。河道两岸均为自然岸坡，左岸有村镇。地理坐标为E94°16′20″，N33°09′50″，海拔4 504m。图1为研究区域。

图1　研究区域示意图Fig．1 Map of study area

2．2 数据采集情况

主要数据及采集方法如下：

（1）流速，采用浮标法测量，尽量测量河道主流流速。

（2）河宽，采用激光测距仪测量。

（3）水样采集，利用容量瓶（300 ml）采集水面下约10 cm深处水样，返回实验室进行含沙量和悬沙级配测量。

（4）沙样采集，表层床沙，用封口袋封装带回，烘干后激光粒度仪颗分。

（5）土样采集，河岸表层土体，封口袋封装，现场称重后带回，烘干后进行含水率和级配分析。

（6）高程测量，GPS定位测量。

值得说明的是，因交通极为不便，采样和测量仅在河道主汊，即右岸一汊进行。

所测数据结果见表2：莫云河岸高程H为4 504 m（尕那松多为4 355 m，河段长30 km，故此段比降J为0．005）；最大河宽Bmax为284 m，其中各主要汊道合计宽度B槽为40 m；右岸一汊主流表面流速Umax为2．1 m／s；水深h约1．0 m；含沙量S为3．91 kg／m3；浊度Tu为2 334．6（NTU）；悬沙中值粒径d50为0．003 mm，级配见图2（a）；床沙中值粒径D50为0．004 mm，级配见图2（b）；岸坡土体含水率为12．1%，中值粒径为0．018 mm，级配见图2（c）；河道形貌见图3。

图2　扎那曲莫云段（西源）级配曲线Fig．2 Grading curves of soil and sediment from Moyun reach in Zhanaqu river（west river source）

图3　扎那曲莫云段的河道形态及河岸边界Fig．3 Channel pattern and boundary of river bank at Moyun reach of Zhanaqu river

图3的拍摄时间为2014年7月22日，采样点位于河道右岸，此处江心洲纵横，最大河宽约280 m，主流位于右汊。从图3可看出，莫云河段河道宽浅，汊道众多，浅滩密布，洲滩多为砂砾石浅滩，滩上无植被，两岸无堤防护岸，处于自然演变状态，右岸岸坡较陡，右汊水流较为集中，且仍在不断冲蚀岸坡。

表2　2014年7月实测扎那曲水文参数Table 2 Hydrological parameters measured from Zhanaqu Reach in July of 2014

3 河型判别结果

按照一般认识［8］，辫状型河流和分汊型河流两者共同的特征是河道宽阔，多汊流，沙洲和浅滩众多。沙洲植被覆盖度低，流路较多且不稳定，横向摆动频繁，可认为是游荡型（辫状型）河段；若沙洲植被覆盖度高，基本稳定成岛屿且流路稳定，可认定为分汊型（江心洲辫状型）河段。由此判断，莫云河段流路多，且沙洲无植被，更偏重于游荡型河道，但其演变状况、尤其是横向摆动特性目前无从得知，因此考虑进一步通过计算其河床稳定性、河流能耗等定量化方法来判别其河型。

3．1 参数推算

表1公式中关于流量、流速、河宽参数等多采用平滩流量下所对应数据，而实际测量时间尽管处于汛期，但仍需要对平滩数据进行推算。

3．1．1 实测流量Q测的估算

假定1：主要汊道内流速在垂向和横向上均为指数分布，则汊道内主流线垂线平均流速U主与测量所得的主流线表面流速Umax关系为

式中：h为主流处水深；z为水深方向坐标。

汊道内断面平均流速U均与主流线垂线平均流速U主的关系为

式中：b为河道半宽；y为河宽方向坐标。

联立两式可得

假定2：各主要汊道内的水深和平均流速是一致的，且断面可概化为矩形，则

Q测＝B槽U均h 。（16）

3．1．2 平滩流量Q及其对应的流速U和水深H的估算

由于滩面较平，且平均高出现有水面仅约0．1 m，测量时水位已几乎平滩，则有如下假定。

假定3：该汛期主槽的平均流速与平滩状态下主槽平均流速一致，平滩河宽与测量中最大河宽一致，且平滩水位下滩顶流速及水深均考虑为0。则平滩流量只需在现有主槽流量的基础上，增加水深加大0．1 m后的流量，即：

平均水深H＝B槽（h＋0．1）／B ；（18）

平均流速U＝Q／（BH） 。（19）

将测量数据B，B槽，h，Umax代入式（15）至式（19），可得Q＝70．7 m3／s，U＝1．61 m／s，H＝0．155 m。

3．2 判别结果

由于表1中公式（1）和公式（8）的有关参数需要系列水文数据才能得到，如，洪峰流量变差系数Cv、汛期最大和最小日均流量Qmax和Qmin、洪峰历时t、水沙关系斜率m等，通过一次测量和参数推算，无法得出，因此在利用各家公式判定河型中，不再使用公式（1）和公式（8）。河型判定仅使用余下10个公式在数据实测和推算的基础上进行，尽管数据存在推算，但在众多公式相互佐证和实际图像的参考下，应当可以对莫云河段的河型进行判定。

采用上述直接测量或间接得出的水沙及河道边界参数，对表1中各家公式进行计算，以对莫云河段的河型进行定量化判别，所得结果见表3。

由判别结果可知，公式（2）至公式（6）判别均为游荡型；公式（7）判别结果为分汊型（其仅用于区分弯曲与分汊河型）；公式（9）至公式（11）判别结果则为辫状型；公式（12）判别为江心洲辫状型，即在顺直－弯曲－辫状的分类体系中，莫云河段属于辫状河型；在顺直－弯曲－分汊－游荡的分类体系中，莫云河段属于游荡河型。各家公式实质上的判别结果基本一致，就目前较适用于国内实际情况的分类而言，结合实地勘测，可以确定扎那曲莫云河段是游荡河型。

同时，该河段具有较大的含沙量，达到3．91 kg／m3，浊度测量为2 334．6（NTU），河岸组成亦较细，以黏土为主，两岸低山的岩石主要为含细粉砂的泥岩和夹粉砂细层的绢云母板岩［1］，在这样的下垫面条件下，易风化成细颗粒的泥沙，这也是导致澜沧江源河水泥沙含量高，水体浑浊的主要原因。在了解上述河道边界条件的基础上，结合河型稳定性计算，即公式（2）至公式（6）的结果，可知该河段河道边界约束较弱，河床极不稳定，未来大尺度的不断演化是极有可能的。

值得说明的是，河型判据所涉及的大部分参数都需要在系列水文数据分析的基础上才能得来，因此通过一次数据采集进行判据计算是比较困难的。幸运的是，本次数据采集是在主汛期进行，测量工况较为接近平滩状况，因此在简单假定的基础上，经过推导是可以得到平滩状况下的水文参数的，最后采用了多达10组判据结合实际图像进行河型判别，该方法和结论对澜沧江源的河型认识具有一定的参考价值。目前每年的长江源科考仍在持续进行，将来如采集到系列实测数据，将可得出更为可靠的水文参数以对本文进行验证。

表3　河型判别结果Table 3 Result of river pattern discrimination

4 结 论

在对现有河型分类及判别方法认识的基础上，通过实地考察采集数据和图像，结合有关的参数分析，对澜沧江源扎曲莫云河段的河型进行了量化判别，所得结论如下：

（1）直接测量获得了莫云河段河宽、比降、流速、含沙量、床沙及悬沙级配、岸坡组成等数据，通过假定和推导得到了平滩状况下的流量、流速和水深。

（2）在顺直－弯曲－分汊－游荡的河型分类体系中，各家判别式一致的判定莫云河段为游荡河型；在顺直－弯曲－辫状的河型分类体系中，则一致判定为辫状河型，结合国内的河流特点，可以确定莫云河段属于游荡河型。

（3）通过对河道边界和侵蚀基准面的分析，结合河床稳定性计算，可知莫云河段河道边界约束较弱、河床稳定性较差，极有可能出现进一步的大尺度河床演变。

由于澜沧江源头的河流地貌研究的资料与成果均较少，希望本文数据可以丰富研究样本，河型判别结果能为进一步研究提供参考，促进揭开澜沧江源的神秘面纱。

致谢：感谢长江科学院江源科考队徐平和程学军为本文提供图片，潘保柱和朱孔贤参与采集数据。

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（编辑：姜小兰）

Preliminary Analysis on River Pattern Discrimination of Moyun Reach in Zhanaqu of Lantsang River Source

ZHOU Yin⁃jun，YAN Xia，JIN Zhong⁃wu，LI Zhi⁃jing
（River Department，Yangtze River Scientific Research Institute，Wuhan 430010，China）

Abstract：Lantsang river source is located in the north Tanggula Mountain of Qinghai⁃Tibet Plateau，nearby the south source of the Yangtze River，with hardly any human activities．In order to gradually recognize Lantsang river geomorphology and obtain basic data of geomorphology evolution of river，as well as scouring and silting process of riverbed，we carry out in⁃situ investigation and collect data and images to judge the river pattern of Moyun reach in Zhanaqu river，west source of Lantsang river．The results show that，boundary constraints of Moyun reach are weak with poor stability of riverbed；furthermore，in the classification system of river pattern which consists of 4 kinds，namely straight，meandering，anabranching，and wandering，we uniformly determine the reach is wandering type by using different discriminants；meanwhile，in the classification system of river pattern with 3 kinds，including straight，meandering and braided，we regard the reach as braided type；finally，according to domestic river charac⁃teristics and current classification system，we conclude that Moyun reach is wandering type．Field observation data and river pattern discrimination offer reference for further research on the river geomorphology of Lantsang river source．

Key words：Lantsang river；river source；river geomorphology；river pattern discrimination；wandering river pat⁃tern

作者简介：周银军（1983－），男，河南信阳人，高级工程师，博士，主要从事河流动力学研究工作，（电话）027－82820843（电子信箱）zhouyin⁃jun1114＠126．com。

基金项目：国家自然科学基金重点项目（51339001）；国家自然科学基金项目（51579014）

收稿日期：2015－10－07；修回日期：2015－12－28

中图分类号：TV147

文献标志码：A

文章编号：1001－5485（2016）03－0029－06