西江上游河床结构在泥沙运动及河床演变中的作用

The Upper Xijiang River is located in the transitional region between Yunnan-Guizhou Plateau and Guangxi basin. The landform of the Upper Xijiang River basin is broken and cut deeply by the river. The poor vegetation cover and heavy rocky desertification cause serious soil erosion in the Upper Xijiang River, which is the sediment source of the Pearl River. Streambed structure can dissipate flow energy and effectively restrain the cut of riverbed, which commonly stabilize the riverbed and form a good habitat for aquatic animals and plants. Moreover, the streambed structure has important effect to the bed load transport and fluvial processes. This research project will study the distributive characteristics of streambed structure in the Upper Xijiang River basin through field investigation and field experiment, besides the techniques of DEM and remote sensing image analysis will be used. Streambed structure intensity and bed load motion are quantitatively measured by specially designed instruments. Besides,the history flood data were collected. Relationship between streambed structure intensity, stream power and bed load motion are built to estimate the effect of streambed structure distributive characteristics and its intensity on the evolution of stream profile and transverse cross section. Execution of this research project can better understand the formation rule of streambed structure in southern hill region of China, which would provide scientific supports for integrate management of the Xijiang River. Furthermore, the method studied in this research can also be used for other similar river basin.

西江上游处于云贵高原由西向东的倾斜地带，山区地形破碎，河谷深切，植被较差，石漠化程度深，水土流失严重，是珠江的主要产沙源。河床结构能消散水流能量，有效抑制河床下切，稳定河床及生态栖息地，对推移质运动及河床演变具有重要的影响作用。本项目拟通过野外调查观测与试验，结合DEM及遥感影像分析，研究西江上游山区河流河床结构发育程度及分布特点。并采用自制设备定量测量河床结构强度及推移质运动，结合历史洪水资料，建立西江上游山区河流河床结构强度与水流参数及推移质运动的响应关系，进一步探讨不同发育程度的河床结构及其分布特性对河流纵剖面及横断面的影响，阐明其在河床演变中的作用。本项目的研究开展有助于揭示南方丘陵区河床结构形成发育规律及其影响，为西江上游山区河流的综合管理提供科技支撑，也可为其他相似流域的研究提供借鉴。

西江上游的南北盘江流经云贵高原和广西丘陵地区，是我国地形的第二阶梯过渡地带，流域内山丘区面积占80%以上，地形地貌复杂多样，且流域气候湿热，降雨充沛，径流相对丰富，使得流域内泥沙运动及河床演变规律复杂。为研究西江上游河流地貌对流域侵蚀、泥沙运动及河床演变的影响，本项目采用理论分析、DEM及遥感影像分析、野外调查、模型计算等方法，研究了西江上游主要裂点分布发育特点与流域侵蚀产沙、泥沙输移的影响；微观上分析了典型河床结构（阶梯-深潭系统）的稳定特性和河床结构破坏对推移质运动影响作用；主要研究结论有：（1）西江上游流域侵蚀严重区域主要分布于裂点集中地带，其土壤侵蚀模数高于流域平均值，从而使得局部输沙量较大，裂点下游区域受裂点阻力结构影响输沙量往往小于裂点上游；（2）对于微观的典型河床结构——阶梯-深潭系统，其稳定特性主要取决于关键石块的粒径、河道坡降、上游来水流量及冲刷角，其中关键石块的粒径越大、河道坡降越小、上游洪峰流量和冲刷角越小，关键石块越不易产生位移，阶梯-深潭系统越稳定；（3）河床结构破坏后还会造成推移质颗粒粒径粗化，床沙级配变窄。此外，由于西江中上游的红水河近年来梯级水库建设集中，形成了河床纵剖面上的裂点，将在较长时间尺度上对流域泥沙运动及河床演变起作用，资料分析表明流域输沙主要集中在汛期洪水，因此本项目研究增加了梯级水库对洪水影响的分析内容，初步分析了梯级水库建设对洪峰传播时间的影响，主要结论包括梯级水库建设后洪峰传播时间缩短，不同量级洪水洪峰传播时间变化幅度减小。通过本项目的研究，深化了丘陵山地区河流河床结构分布发育对流域侵蚀产沙及泥沙运动影响作用的认识，为西江上游河流综合治理提供了科技支撑。