1986—2021年雅江-尼洋河交汇段辫状河道演变过程
2023-06-03游宇驰李志威余国安胡旭跃
游宇驰,李志威,余国安,胡旭跃
(1. 长沙理工大学水利与环境工程学院,湖南 长沙 410114;2. 武汉大学水资源工程与调度全国重点实验室,湖北 武汉 430072;3. 中国科学院地理科学与资源研究所中国科学院陆地水循环与地表过程重点实验室,北京 100101)
辫状河道的辫状结构变化通过河道内沙洲的形成、局部冲刷、沉积和分割过程表现出来,河道和沙洲地形几乎不断被塑造和调整,尤其是在输沙强度较大或洪水流量较大的水文过程中[1]。在全球气候变化和干支流的梯级水库运行、河道内人工植树造林等人类活动的多重影响下,雅鲁藏布江(简称雅江)流域1980年以来水沙情势已发生不同程度的变化[2-6],并促进了雅江流域辫状河流演变过程的复杂性。目前,雅江流域中下游因宽窄相间的河谷约束,辫状河流的地貌形态演变已引起重大关注与研究[7-8]。
米林—派镇河段是雅江中游最后一段典型辫状河道,受两侧峡谷限制,约束河道横向展宽,洲滩形态各异。同时,由于支流尼洋河从左岸汇入,支流不仅在汇入口挤压主河道,而且补充较多泥沙,使得下游辫状河道演变的影响因素更为复杂。与一般河流汇合处相比,在来沙量较大的汇合处更易发生显著的泥沙淤积,从而影响下游河道形态演变[9]。近期针对雅江辫状河道的不稳定状态[5],采用野外一手观测资料以及遥感卫星数据开展了河道-沙洲特征及结构变化、局部水动力观测及生态河流动力学应用等方面[7,10-12]的研究。由于雅江地处青藏高原南部高海拔区域,野外测量数据获取较困难,水文数据稀缺,涉及雅江中游辫状河道形态演变的研究较难开展,研究成果较少,尤其对雅江-尼洋河交汇段辫状河道的时空差异以及变化过程中影响因素的作用模式缺少清晰认识。
基于前人对青藏高原辫状河流形成与演变的总结与归纳[13],本研究结合野外观测与水沙数据,筛选多年遥感数据,通过遥感水体指数提取辫状河流参数,系统地研究1986—2021年雅江中游米林—派镇段及与尼洋河交汇段的复杂辫状河道形态特征,以及不同空间的河道-沙洲-植被的协同演变过程,探讨尼洋河入汇前后的雅江干流河道结构差异性及其主要控制因素,以期深入认识雅鲁藏布大峡谷上游河段的辫状河道现状及未来演变趋势。
1 研究区域与研究方法
1.1 研究区域
雅江中游的米林—派镇段为辫状冲积河道,河道摆动幅度最宽达3.57 km,最窄仅为194 m。如图1(a),根据主支流汇流区位置将研究区分为4个河段,即雅江汇流段上游(R1)、尼洋河汇流段上游(R2)、主支流交汇段(R3)及雅江汇流段下游(R4),见图1(b)—图1(e)(2022年5月拍摄)。雅江干流由河段R1、R3和R4组成,其中,R1河谷长约29.46 km,宽为1.42~3.16 km,面积约69.32 km2,坡降为0.19‰;R3的面积约11.79 km2,由尼洋河多条汊道形成的尼洋河三角洲和雅江干流组成;R4河谷长约37.32 km,面积约87.58 km2,坡降为0.15‰,相比于雅江汇流段上游的东北流向,该段河道方向由于地貌条件的限制从东北流向发生4次改向,并且有3处受峡谷或冲积扇的双重边界限制而形成狭窄的单河道。R2长10 km,河谷面积约32.39 km2,谷宽可达3 km,落差相对较大,坡降为1.79‰。
图1 雅江中游与尼洋河交汇的上下游辫状河道分段概况及野外考察照片Fig.1 Study reaches of braided channel of the confluence at the Middle Yarlung Tsangpo River and Nyang River and four photos in different sites by field survey in May 2022
1.2 研究方法
遥感影像数据采用地理空间数据云平台提供的Landsat系列数据(http:∥www.gscloud.cn)。考虑到洪峰过程后,辫状河流形态经过高流量冲刷作用可以代表所在年份的河流地貌特征,且枯水期研究河段的河流流量相对较低,这一时期的卫星图像保证了辫状河道和洲滩的大部分出露,便于提取,并尽量减少因水位不同造成的误差。因此,经过筛选遥感影像,本研究根据使用的数据及相应的目的可分为5组:
(1) 筛选1986—2021年枯水期(11月的15期影像)遥感影像,用于提取河段有水河道特征数据;
(2) 筛选1995-11-07和1995-11-23的遥感影像,对比小差别流量时河道和沙洲形态的差别,2个日期的河道面积和沙洲面积分别相差1.57%和8.18%;
(3) 筛选1995-11-07和1996-11-09,以及2001-05-15和2001-11-15的遥感影像,对比汛期前后及不同汛期流量下的沙洲差异;
(4) 筛选1998-09-12、2002-08-06和2013-08-04的遥感影像,用于探讨河道-沙洲-植被结构中植被的作用方式;
(5) 使用12.5 m空间分辨率的DEM数据(https:∥search.asf.alaska.edu)提取沙洲及植被分布范围的高程。
归一化植被指数(INDV)可以反映植被覆盖情况和植物冠层的背景影响,可提取河道、洲滩及植被覆盖情况[14],计算方法见式(1)。后文中沙洲(或植被)稳定区是将1986—2021年的沙洲(或植被)图层进行叠置得到多年重合范围,即沙洲(或植被)多年一直出露的区域。而其他受影响而变化的沙洲区域为活动区,处理过程为1986—2021年的沙洲数据做合并操作,然后基于该图层选取沙洲稳定区之外的范围,即可得到多年易受冲刷或沉积的活动区。
(1)
式中:INDV≥0为不同植被覆盖程度的非水体,INDV<0为水体;INIR为遥感数据中的近红外波段,IRED为红外波段,在Landsat 5和Landsat 7中分别对应band 4和band 3,在Landsat 8中分别对应band 5和band 4。
图2 河道中心线迁移率计算示意Fig.2 Diagram of river centerline migration
野外考察发现,辫状河道即使在高辫状强度的河段,也有一条较明显的主河道,次级河道从中分支。因此,本研究通过遥感数据提取主河道中心线,并将其相邻遥感年份的变化通过迁移率进行量化(图2),即定义河道中心线迁移率的计算公式,如下:
(2)
式中:Mij为i和j年主河道变化形成的第n个多边形的迁移率;Ajn为i和j年主河道线相交形成的第n个相交多边形面积;Lij为i年主河道中心线形成多边形的长度。
计算各年主河道的平均弯曲率,来对河道形态定量化描述,公式如下:
S=l/L
(3)
式中:S为平均弯曲率;l为主河道中心线弯曲长度;L为河谷弯曲长度。
2 研究结果
2.1 干流段主河道迁移过程
雅江主河道的河道中心线在1986—2021年摆动变化如图3(a),发生明显摆动变化区域标为S1—S8河段(图3(b)—图3(i))。其中,S1主河道线(图3(b))摆动主要发生在左侧且摆动范围宽约524 m,2013年从河谷左侧摆动到右侧。S2主河道线(图3(c))在1986—1999年靠河谷左侧摆动,摆动范围最宽约354 m;在2000—2001年河道改向为靠右侧摆动,主河道迁移约462 m;而2002—2021年河道又回到左侧摆动,主河道多年最大摆动宽度占谷宽的31.33%。S3主河道线(图3(d))变化形态类似S1,主要在左岸以小于40 m的幅度摆动,仅在2021年向右岸偏移188 m,主河道多年最大摆动宽度占河谷的11.64%。S4(图3(g))为顺直河段,主河道线在3个局部发生小摆动,最大摆动范围约839 m(占谷宽22.68%)。因此,S1—S4的主河道中心线主要是横向摆动,多年摆动范围占谷宽的11.64%~31.33%。
如图3(h),雅江与尼洋河交汇段下游的S5主河道由右岸逐渐往左岸单向迁移,3次迁移距离为65~338 m,2021年迁移到离右岸1/7河谷宽的位置。S6河道中心线(图3(e))迁移过程相对复杂多变,不仅发生左右摆动,并且河道曲线向下游迁移;变化过程中最大横向迁移达3 084 m,最大纵向迁移1 945 m,最终主河道呈现2个凸向左岸的连续弯曲形态。S7主河道(图3(f))迁移方式及过程和S5相似,均是由河谷右侧逐渐迁移到左侧,主河道多年摆动范围约443 m,占河谷宽度的28.61%。S8主河道(图3(i))发生多年左右震荡摆动,1986—2002年基本靠河谷左侧流动,主河道弯曲形态沿着河谷边界形状分布;2008—2021年河道则改道流向河谷右侧,被右岸山体限制后再流向左侧,并在下游仍靠左侧摆动。
图3 1986—2021年干流主河道8个局部河段迁移过程Fig.3 Migration processes of eight local reaches of the main channel from 1986 to 2021
图4(a)是相邻年份河道中心线迁移率(M)变化过程,横轴时段1—14是根据已获取的15期遥感数据设定的年限代号,即时段1为1986—1990年,时段2为1990—1993年,以此类推。1986—1993年(时段1和时段2)主河道迁移率较小,M=21.0 m/a。1993—2002年主河道平均迁移率达82.2 m/a,其中2001—2002年时段河道整体摆动速率达148.1 m/a,S6以M=483.0 m/a发生最强烈的主河道迁移过程。2002—2021年河道迁移速率为中等程度(M=42.7 m/a),该阶段最大迁移率仍然发生在2008—2009年的S6。图4(b)表明主河道曲率(S)随时间呈2段阶梯式减小趋势。阶段一为1986—2001年,曲率先增后减,平均曲率为1.15;其中1994—1995年达到峰值(S=1.17),2000年河道因高流量被淹没而扩宽或合并,从而弯曲程度减小到1.13。阶段二2002—2021年的曲率变化趋势类似,平均曲率为1.13,低于阶段一的曲率,并在2013年达到最大曲率(S=1.14),2021年主河道曲率减小至1.11,达到近40 a最低。因此,主河道的曲率呈阶梯式减小趋势,曲率减小3.48%,主河道形态逐渐扁平化,河道结构呈现由复杂到简单的变化趋势。
图4 干流主河道迁移率及曲率变化Fig.4 Migration rate and sinuosity change of the mainstream over year
河段S1—S8中,每个河段的上下端点均是河谷收窄的地形节点。为综合对比局部河段,将各段的特征及参数进行汇总,见表1。边界面积相对较小的是S1—S3和S7,这4个局部河谷均较顺直,沙洲较小,中心线仅沿着左右岸横向摆动;边界面积较大的S4—S6和S8河段内的沙洲形态均较大,其中S4河谷顺直,S5、S6和S8河谷呈弯曲形态。对比主河道平均曲率(表1),S1河段内的主河道平均曲率最大(1.33),但其曲率多年标准差和其他低弯曲程度的河段均低于0.1。而S6河段主河道平均曲率不仅大(1.3),且多年平均曲率标准差达0.14。各河段内的沙洲形态参数长宽比(R)均在2.5以上,因此沙洲整体为长条形,其中S3河段中沙洲较大,即该段沙洲更为细长。对1986—2021年提取的沙洲空间分布数据进行矢量图层运算,得到沙洲稳定区和活动区。S1、S2、S4、S5的沙洲稳定面积占河道面积均大于10%,S3、S6—S8则低于10%,尤其是S6的多年稳定沙洲面积(0.53 km2)仅占河段面积的2.03%。相反地,S1—S5沙洲活动面积低于40%,其中S3的比例最小,仅有10%的沙洲活动区;S6—S8的沙洲活动面积均大于50%,S6的沙洲活动面积最大,达到63.55%。因此,雅江汇流区下游整体河段变化幅度大于上游,且河道及沙洲相比上游更不稳定。
表1 交汇段的上下游S1—S8局部河段的基本特征
2.2 汇流区上下游形态对比
选取研究时段的代表年份(1986年、2000年、2021年)对比雅江汇流段上游和雅江汇流段下游的河道形态,如图5所示。整体上,河道面积变化趋势不明显,多年平均河道面积为45.34 km2;多年平均沙洲面积为42.44 km2,且局部结构变化较大;洲内的植被面积由1986年的4.47 km2增加到2021年的8.05 km2。R1河谷较为顺直且走向稳定,植被覆盖程度基本不变,河道形态在1986—2021年变化不大,摆动幅度较小,沙洲以小面积的心滩为主,形态变化较小。R4河谷宽窄相间,走向发生4次改变,河道的局部迁移和沙洲形态也随之显著变化,且该河段内植被面积逐渐增加,尤其在R4河段的S5—S6,主河道弯曲程度由高弯曲(S=1.52)逐渐变的平坦(S=1.17),曲率减小了23%。且R4段内沙洲型体较大,S5右岸沙洲面积自1986年逐渐扩大,S6左岸沙洲在2021年因河道退化而与S5左岸沙洲合并形成更大型的沙洲,1986年S6右岸沙洲体型较大,在2000年受洪水斜槽切割破碎成4个沙洲,到2021年该部分沙洲的形态和分布完全改变。因此,R4段河道形态变化及差异性大于R1河段。
图5 1986年、2000年和2021年雅江干流河道结构对比Fig.5 Comparison of channel morphology in the mainstream Yarlung Tsangpo River in 1986,2000 and 2021
图6 汇流段上下游河道主河道中心线曲率变化Fig.6 Sinuosity change of main channel centerline in reach R1 and R4
R1和R4分别代表雅江未受尼洋河汇流影响和受影响河段,R1和R4段的主河道弯曲度及变化过程差异较大。如图6(虚线为多年平均值线),R1段曲率多年平均值为1.17±0.007,在1995年曲率达到相对较大的峰值,S=1.18,因此R1曲率变化较平稳。R4段主河道的曲率变化起伏较显著,曲率多年平均值为1.12±0.03,其标准差是R1段的4倍。1994年R4的曲率为多年最大值,S=1.17,随后曲率变化幅度较大并逐渐减小;在2000年减小到第1个低值,S=1.09;2001年S增加到1.13;2002年的曲率则减小到多年最低值,仅有1.07,主河道形态达到最平坦;2002年后河道摆动幅度变大,曲率逐渐增加到2013年的1.14,高于多年平均曲率;2021年主河道曲率低于平均值,S=1.09。因此,河段R4的辫状河道的活动比R2段更为活跃,R1的主河道曲率大于R4,其中R1曲率多年变化不大,R4曲率在1996年之后变化波动较大。
通过对比图7的R1和R4沙洲面积分布情况可知,整体上R4段沙洲面积、沙洲面积差异以及面积变化程度均大于R1段的沙洲。1986—2021年R1段多年平均沙洲面积为0.44 km2,且各沙洲的面积差异不大,主要集中在0~1 km2。1986—2015年均有1~3个大沙洲面积远大于沙洲平均面积,尤其是2002年最大沙洲面积达8.43 km2,该沙洲的形成是由于河道淤积未连通而使相邻沙洲合并成为1个沙洲。而在2021年则没有异常大面积沙洲,河道内沙洲面积均在1 km2内。R4段沙洲面积普遍比R1段大,1986—2021年该段沙洲平均面积为0.73 km2。各年份均分布着1~4个相对大型沙洲,沙洲面积分布范围相对分散,分布在0~4 km2,尤其在2008—2021年沙洲面积分布范围主要因面积高值逐渐变大而进一步扩大,到2021年沙洲面积上限达4.03 km2,特大沙洲面积为8.09 km2,是其他年份沙洲面积上限的1.22~9.83倍。尤其在1993年、1995年和2002年沙洲面积分布集中,除了3~4个大于1 km2的大沙洲,其他沙洲面积均集中在0~0.7 km2。
图7 R1和R4沙洲面积离散程度Fig.7 Dispersion of bar area
2.3 尼洋河段及汇流区形态变化
尼洋河汇流区上游的辫状形态较为复杂,且河道汇入雅江干流的角度近乎垂直,因此尼洋河来水来沙直接影响着汇流区的形态变化。图8是尼洋河汇流段上游辫状河道和主支流交汇段不同年份的对比。空间形态上,R3河谷呈弯曲弧形,主河道先靠左岸,受右岸山体限制后转向左岸流去,随着尼洋河逐渐靠近雅江干流,尼洋河辫状形态发育显著,主河道特征逐渐减弱,由1股逐渐演变为3股,最后通过多条河道汇入雅江干流。在雅江中上游和尼洋河来水来沙变化条件下,汇流区的尼洋河三角洲淤积状态发生变化,并对汇流区河道产生不同程度的挤压。1986年汇流区的沙洲分布左右宽为4.45 km,2000年两侧沙洲因河道未连通而与边滩合并导致河道内沙洲宽为3.84 km,2021年沙洲更趋于合并,汇流区两侧河道进一步断连,沙洲范围仅宽3.06 km。
图8 尼洋河R2段辫状河道形态变化及对主河道R3的挤压过程Fig.8 Morphology change of R2 and pushing process by the Niyang River
1986—2021年尼洋河汇流段上游和主支流交汇段河道面积分别在6 km2和2 km2上下波动,并未呈现趋势变化(图9(a))。R2河道面积在1994年和2015年相对较大,分别为6.41 km2和7.20 km2。R3河道面积在2000年为2.76 km2,主河道平均宽569 m,明显宽于1986年的419 m和2021年的362 m,且2021年河道因沙洲挤压致使宽度最小。如图9(b),尼洋河入汇雅江干流的连通河道与未连通河道均呈波形减小趋势,连通河道数总体大于未连通河道数。连通河道数由1986年的8条减少到2021年的4条,未连通河道由6条减少到3条。因此,整体上尼洋河下游汇入雅江的辫状河道数量减少,河道淤积使得河道两侧沙洲与边滩合并,河道内沙洲与沙洲合并或扩大,从而挤压R3内的主河道。
图9 R2和R3河道形态变化Fig.9 River morphology change of R2 and R3
3 洲滩形态变化的主要影响因素
3.1 边界条件
雅江中游米林—派镇段的两侧山体是河道横向迁移的边界限制,河道流向改变主要发生在山体凸面或凹面基点处,如S5、S6、S8等局部河段。图10为S5的左岸大型沙洲在1986—2021年受径流冲刷及边界限制的变化过程,图10(a)底图为1986年11月14日,图10(b)为2021年11月14日,点A和B是右岸边界与水流相互顶冲的2个作用点。Yuan等[11]研究表明S5入水口断面的流速分布均匀且水下地形左高右低,因此,S5的沙洲靠左侧分布,而河道流向因右岸山体边界限制由东北转为东南流向,偏转约38°。同时水流与点A和B对冲后,冲击沙洲西南角该区域边界从红色逐渐消退至绿线处。沿着冲刷方向,1986—1995年洲体被冲刷219 m,1995—2002年沙洲向后移动357 m,2002—2021年沙洲边界后移274 m,最终沙洲面积损失0.95 km2。而点A所在的凹面逐渐淤积,1986—2021年新增0.31 km2边滩。
河岸对河道的相对约束性是河道形态变化的重要影响因素,而河道的变化与沙洲的变化相辅相成,S5左岸沙洲正是因河岸的约束性作用使河道方向和水流结构发生变化,从而使得沙洲受到冲刷并与水沙变化过程协同演变,达到新的稳定状况。根据以上分析的边界特点,即河谷两侧的山体凹凸特点使得洲体淤积或被冲刷,统计全河段,类似于A-B的边界基点共有9处,改变河流走向的边界长度约占河谷边界长度的6.38%。
图10 S5左侧沙洲变化受边界限制Fig.10 Bar change of S5 constrained by boundary condition
3.2 水文条件
为探讨河道-沙洲形态在枯水期—洪水期—枯水期的水文周期中的变化程度,选择水沙数据与遥感数据匹配的1996年为代表年,使用1995年11月和1996年11月遥感数据对比1996年洪水前后的沙洲结构变化,并增加2001年5月和2001年11月的对比数据。1995年11月和1996年11月的河道面积分别为47.69 km2和46.95 km2,差别仅为1.5%,说明这2个日期的流量接近,则2个日期的沙洲形态差异可进行对比。如图11,沙洲未变区域表示沙洲在1995年11月和1996年11月均出露的区域;沙洲冲刷区域代表该区域在1995年11月存在,在1996年11月不存在或未出露;相反地,沙洲沉积区域表示该区域在1995年11月不存在或未出露,而1996年11月存在。
结果表明,1996年沙洲未变区域面积为33.48 km2,冲刷区域面积为4.21 km2,沉积区域面积为5.25 km2。因此,在1996年11月9日之前日平均含沙量为0.14 kg/m3,日平均流量为2 010 m3/s,且洪峰流量是11月9日流量的6倍的来水来沙条件下,沙洲净增加面积仅为未变区域面积的3.11%。类似地,2001年5月15日和2001年11月15日是汛期前后2个径流相似的日期,且汛期最大流量是该日期的8倍,沙洲净增加面积为未变区域面积的6.1%,该比例是1996年的2倍。这些沙洲的淤积或者被冲刷过程是来水来沙与河道相互作用的反映[15],更大的汛期来水来沙量对沙洲的改造和塑造能力更强[16-17]。从而导致在枯水期与上一个枯水期的对比中沙洲发生结构变化,即1995年的沙洲边缘在1996年被小幅度冲刷,且1996年新生成小面积沙洲,并且原有相邻的沙洲连接在一起。
图11 1996年汛期前后沙洲变化Fig.11 Change of sandbar before and after flood period in 1996
3.3 植被条件
雅江米林—派镇段河道内的大型沙洲较多,植被多分布于沙洲内部或侧边(图12)。多年未变动的稳定沙洲面积总计15.55 km2,平均面积为0.17 km2,其中最大沙洲稳定区在S6,达3.45 km2。沙洲多年活动变化面积为54.71 km2,活动变化最大的仍然在S6(21.15 km2)。同理,植被长期稳定面积约2.72 km2,均分布在沙洲稳定区内,其中R1和R4河段的稳定植被面积各占河谷面积的2.57%和1.34%。根据以上3类分布情况叠加DEM数据,可以发现沙洲稳定区平均高程为2 891 m,沙洲活动区平均高程为2 886 m,植被稳定区平均高程为2 897 m。因此,河段内植被主要基于较高的沙洲生长扩张,且尼洋河汇入雅江前的河道稳定植被的占比与分布更高。
图12 沙洲及植被的分布Fig.12 Distribution of bars and vegetation
植被根系固着于沉积物之上,可抵抗洪水期的水流冲刷,降低水流速度,有助于泥沙沉积,为植被创造更加稳定的生长环境,从而进一步利于泥沙加积和沙洲稳定。筛选汛期1998-09-12、2002-08-06和2013-08-04的遥感数据探讨河段内植被—河道关系。如图13,洪水期河道面积约79~85 km2,是同年11月的1.66~2.01倍,且沙洲面积比同年11月减少了66.8%~79.1%。洪水期植被面积呈增加趋势,分别为1.89、3.39和5.77 km2。与各年枯水期的植被面积相比,2002年11月植被面积比8月增加了46.7%,而2013年11月与8月的植被面积仅相差3%。这说明在洪水期植被增加对水沙缓冲拦截并稳固沙洲的作用在生效,如S6区域左岸在2013-08-04有3个植被斑块,由1998年的洪水淹没状态发展到植被覆盖而稳定在洪水河道中(图13)。这种作用模式的植被占2013-08-04植被面积的11.8%,主要分布在R4河段。该比例较小,可能是由于尼洋河汇入雅江后,增大了来水来沙,并受限于弯曲的边界,使得水沙的运动方向及分布更加复杂多变,从而沙洲变化幅度较大,不利于植被和沙洲的稳定。
S1—S3的河道-沙洲-植被结构中沙洲边界主要与植被边界接近,如S1区域,该区域高程为2 897~2 905 m,沙洲淤积高度较高,同时植被范围自1985年一直属于沙洲稳定区。这种作用模式的植被在2013年8月4日的河段植被中占88.2%,主要分布在R1河段。因此,R1河段的植被对来水来沙的阻力作用非常有限,主要因河段较大的沉积量[5]形成的大沙洲,反过来为植被提供稳定的生长环境。S4—S7的植被主要在未淹没的沙洲内逐渐扩张。
图13 汛期河道结构与植被覆盖的关系Fig.13 Relationship between river structure and vegetation cover in flood seasons
综上可知,雅江米林—派镇段的河道-植被-沙洲的协同作用包括2种过程:① 沙洲自身已发育至具有一定高度和规模后,一般洪水仅能淹没沙洲的低滩处,而沙洲内部不易受到洪水干扰,进一步促进植被发育,这种模式主要发生在R1河段;② 植被的促淤维稳效果使得沙洲边缘稳定沉积,这种模式主要发生在R4河段。
4 结 论
本文基于野外调查和遥感影像数据,通过遥感处理技术分析雅江与尼洋河交汇段上下游辫状河道的变化特征,主要结论如下:
(1) 雅江中游米林—派镇段的主河道曲率呈一定程度的减小趋势且趋于扁平化。6.38%的边界长度限制并主导该辫状河道的基本走向,下游河道受尼洋河水沙汇入以及山体边界限制,形态变化比上游更为活跃,主河道曲率及变化幅度、沙洲面积及离散度均大于上游河道。
(2) 尼洋河下游辫状河道复杂多变,但面积变化不明显,汇入雅江干流的连通河道数量由8条减少到4条,汇流区的主河道在枯水期受洲滩淤积而挤压,汛期则被洪水淹没,即河宽及洲滩面积在不同来水条件下波动变化。
(3) 米林—派镇段辫状河道形态变化的动力主要是汛期的水沙过程,且水沙活动以沉积为主,更大的来水来沙会增加新出露的沙洲或者连接相近出露沙洲。未来雅鲁藏布江下游水电开发在该河段修建梯级水库等工程将会进一步减小河段的水沙流速,促进泥沙沉积过程,沙洲形态可能持续变大。
(4) 米林—派镇段辫状河道内河道-沙洲-植被结构变化主要有2种模式:一是较大或地形较高的沙洲形态在汛期基本不被洪水影响,给植被提供生长及扩张空间,并可能进一步向低地形的枯水期出露沙洲部分扩张,在以后洪水期逐渐对水沙产生抑冲促淤的反馈,该模式的植被覆盖占88.2%;二是新生植被在枯水期裸露的沙洲上逐步扎根稳定,在洪水期拦截水沙的能力逐渐加强,并可促进沙洲的稳定,从而新生植被逐渐伴生新生沙洲的形成,该模式的植被覆盖仅占11.8%。
未来需继续对雅江辫状河流持续关注研究,并加强完善野外测量数据,如河道的实测地形和水沙实测等数据等,进一步探讨全要素对河道-沙洲-植被综合影响的理论基础和过程。