長(zhǎng)江上游干支流匯合口河道特征研究

王梅力,陳秀萬(wàn),林孝松,王平義

(1.重慶交通大學(xué) 河海學(xué)院,重慶 400074;2.北京大學(xué) 遙感與地理信息系統(tǒng)研究所,北京 100871)

長(zhǎng)江上游干支流匯合口河道特征研究

王梅力1,陳秀萬(wàn)2,林孝松1,王平義1

(1.重慶交通大學(xué) 河海學(xué)院,重慶 400074;2.北京大學(xué) 遙感與地理信息系統(tǒng)研究所,北京 100871)

采用遙感衛(wèi)星影像資料、實(shí)測(cè)河道地形圖、地理信息系統(tǒng)和AutoCAD軟件等相結(jié)合的方法,從河道平面形態(tài)和河床地貌形態(tài)對(duì)長(zhǎng)江上游宜賓至重慶主城區(qū)河段9個(gè)主要干支流交匯河口的河道特征進(jìn)行了分析。主要研究了交匯河段干支流河型特征、干支流交匯角和交匯位置、干流彎曲度、干支流河寬比及面積比、河道斷面形態(tài)和灘地形態(tài)等。結(jié)果表明:在交匯河段長(zhǎng)江干流主要呈彎曲型河道的特征,而支流入?yún)R段基本為順直河道;干支流交匯角一般在30°～90°范圍內(nèi),且大多數(shù)支流在長(zhǎng)江干流凹岸彎頂上游側(cè)入?yún)R;大部分干流河彎的彎曲度大于1.2,屬于典型的彎曲型河道;長(zhǎng)江干流河寬和面積遠(yuǎn)大于支流河寬和面積,干流河寬沿程變化相對(duì)平緩,河彎比較規(guī)順;匯合口河段的河床地貌形態(tài)復(fù)雜,河谷斷面形態(tài)往往發(fā)育為“偏V”字形或不完整的“U”形,存在礙航的江心灘或淺灘。研究成果對(duì)港口及航道工程、水利工程、市政工程和生態(tài)環(huán)境工程等的規(guī)劃和建設(shè)具有重要的指導(dǎo)價(jià)值。

長(zhǎng)江上游;干支流匯合口;河道平面形態(tài);河床形態(tài);彎曲型河道;彎曲度

長(zhǎng)江上游流經(jīng)我國(guó)西南地區(qū),屬典型的山區(qū)河流。從宜賓到宜昌1 030 km長(zhǎng)的河段,通常稱(chēng)為川江,沿途有岷江、沱江、赤水河、嘉陵江、烏江等眾多支流匯入,形成干支流匯合口。自古以來(lái),在長(zhǎng)江上游干流與支流交匯之地建有重要的城鎮(zhèn),如位于岷江河口的宜賓、沱江河口的瀘州、嘉陵江河口的重慶、烏江河口的涪陵等。山區(qū)河流交匯河口有其獨(dú)特性質(zhì),干流與支流水位相互頂托,流速減小,水流挾沙能力下降,促使大量泥沙淤積,形成支流河口淺灘,直接影響干支流航運(yùn);同時(shí),對(duì)水利工程、市政工程、生態(tài)環(huán)境工程等也帶來(lái)重要影響。

目前,國(guó)內(nèi)外對(duì)天然河流干支流交匯形式、交匯口水沙特性與演變規(guī)律的研究較多,對(duì)長(zhǎng)江上游干支流匯合口的水沙特性與整治技術(shù)的研究也取得了一些成果。J.L.Best等[1]研究了明渠交匯口分離區(qū)問(wèn)題; J.M.Gaudet等[2]分析了匯合口河床形態(tài)對(duì)水流混合長(zhǎng)度的影響;C.C.Hsu和J.Huang等[3-4]對(duì)明渠交匯口水流特性進(jìn)行了試驗(yàn)和計(jì)算分析;惠遇甲等[5]研究了交匯河段泥沙沖淤特性;徐孝平等[6]分析了直角交匯河段的流場(chǎng)特性;茅澤育和郭維東等[7-8]對(duì)交匯口三維水力特性進(jìn)行了試驗(yàn)研究;劉同宦等[9]對(duì)匯合口水流結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析;周華君等[10]對(duì)長(zhǎng)江嘉陵江交匯口水力特征進(jìn)行了試驗(yàn)研究;劉建新和蘭波等[11-12]分別對(duì)部分山區(qū)河流干支流匯流特性和水面形態(tài)特征進(jìn)行了試驗(yàn)和分析;陸永軍和陳景秋等[13-14]對(duì)長(zhǎng)江嘉陵江交匯口水沙運(yùn)動(dòng)特性進(jìn)行了數(shù)值模擬計(jì)算;林燕寧等[15]對(duì)長(zhǎng)江沱江匯合口水沙特性進(jìn)行了平面二維數(shù)值模擬研究;張強(qiáng)等[16]根據(jù)干流河型對(duì)匯合口交匯形式作了重新劃分;王平義等[17]采用模型試驗(yàn)和數(shù)值計(jì)算等方法對(duì)長(zhǎng)江上游干支流匯合口水沙特性及整治技術(shù)進(jìn)行了研究。但上述研究多限于簡(jiǎn)單概化的交匯口形式或某一具體的匯合口水沙特性的研究,缺少較系統(tǒng)的干支流匯合口幾何形態(tài)及河道特征的全面分析。

本文旨在通過(guò)選取長(zhǎng)江上游宜賓至重慶主城區(qū)河段9個(gè)主要干支流交匯河口,根據(jù)2000年Landsat-7 ETM+遙感衛(wèi)星影像資料提取河道空間信息,對(duì)數(shù)據(jù)源進(jìn)行波段組合生成空間分辨率為14.25 m的圖像,利用1999年12月長(zhǎng)江瀘州航道局實(shí)測(cè)的1∶15 000長(zhǎng)江上游河道地形圖和2007年3月實(shí)測(cè)的1∶5 000典型匯合口河段地形圖對(duì)圖像進(jìn)行幾何精準(zhǔn)糾正,采用ArcGIS9.3,ERDAS9.2和AutoCAD等數(shù)據(jù)處理平臺(tái)軟件系統(tǒng)讀取所需要的數(shù)據(jù),對(duì)干支流匯合口的平面幾何形態(tài)參數(shù)和河床特征進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,深入探討匯合口形態(tài)的內(nèi)在規(guī)律,有助于進(jìn)一步認(rèn)識(shí)干支流匯合口水沙運(yùn)動(dòng)特性和河床演變過(guò)程的形態(tài)特征,有利于干支流匯合口港航工程、防洪工程和市政工程的規(guī)劃建設(shè)及城鎮(zhèn)景觀開(kāi)發(fā)和生態(tài)環(huán)境保護(hù)。

1 干流及支流概況

長(zhǎng)江上游宜賓至重慶主城區(qū)河段長(zhǎng)384 km(航道里程),簡(jiǎn)稱(chēng)敘渝段,流經(jīng)山區(qū)丘陵地帶,河床多為砂卵石所覆蓋,間有部分基巖,河床穩(wěn)定,江心洲、邊灘發(fā)育,在一個(gè)水文年內(nèi)有較明顯的沖淤變化。洪水期河寬約500～1 000 m,枯水期河寬約400 m。坡谷比降大,平均縱比降0.27‰。枯水期流速約1.5～2.0 m/s,個(gè)別灘險(xiǎn)河段可達(dá)4.2 m/s。多年平均流量為8 340 m3/s,最大流量63 800 m3/s,最小流量1 900 m3/s(朱沱水文站),年水位平均變幅為19.93 m。

長(zhǎng)江干流敘渝段自上而下沿程有岷江、南廣河、黃沙河、長(zhǎng)寧河、永寧河、沱江、赤水河、綦江和嘉陵江等9條主要支流匯入,其中位于長(zhǎng)江左岸有4條,右岸有5條。主要支流沿程分布不均勻,最大間距127.3 km,最小間距只有5 km,支流平均間距42.67 km,分布密度較小,支流河口也相應(yīng)較少。表1為長(zhǎng)江宜賓-重慶河段主要支流分布情況。

表1 長(zhǎng)江宜賓-重慶河段主要支流分布情況Tab.1 Distribution of tributary streams from Yibin to Chongqing reach of the Yangtze River km

2 匯合口平面形態(tài)特征分析

2.1 交匯河段干支流河型特征

國(guó)內(nèi)外研究者大多從平面交匯形式上將干支流匯流口簡(jiǎn)單概括為非對(duì)稱(chēng)型匯流口和對(duì)稱(chēng)型匯流口兩種。非對(duì)稱(chēng)型匯流口,即支流斜接干流,匯合口上下干流段斜接平順、支流的匯入沒(méi)有改變干流的流勢(shì);對(duì)稱(chēng)型匯流口,即所謂的“Y”型交匯口,交匯口上游干支流相對(duì)于下游干流呈對(duì)稱(chēng)分布。按照這種劃分方法,則長(zhǎng)江上游的岷江河口、黃沙河河口、長(zhǎng)寧河河口、永寧河河口、沱江河口、嘉陵江河口應(yīng)屬非對(duì)稱(chēng)型匯流口;南廣河河口、赤水河河口、綦江河口可歸為“Y”型交匯口。這種分類(lèi)方法的主要目的是便于開(kāi)展水槽概化模型試驗(yàn)和理論簡(jiǎn)化分析。對(duì)于交匯河口河道幾何形態(tài)較為規(guī)則、河流地貌比較簡(jiǎn)單、水沙運(yùn)動(dòng)不太復(fù)雜的情況,研究結(jié)果尚能滿(mǎn)足工程技術(shù)上的需要。

但是,對(duì)于長(zhǎng)江上游干支流匯合口復(fù)雜的交匯形態(tài)、水沙運(yùn)動(dòng)和灘險(xiǎn)演變,需要從河流地貌和河床演變學(xué)中有關(guān)河型分類(lèi)的方法進(jìn)行更貼近實(shí)際的分類(lèi)研究。為此,統(tǒng)計(jì)長(zhǎng)江上游主要匯合口交匯河段干支流的河型列于表2。由表可見(jiàn),在交匯河段長(zhǎng)江干流主要呈彎曲河道特征,而支流入?yún)R段大多為順直河道(圖1所示)。

表2 長(zhǎng)江宜賓至重慶河段匯合口干支流河型特征Tab.2 River patterns of junction reach from Yibin to Chongqing reach of the Yangtze River

圖1 代表性匯合口平面形態(tài)Fig.1 Plane configuration of typical junctions

因此,對(duì)于長(zhǎng)江上游大多數(shù)干支流交匯口,不能簡(jiǎn)單地概化為非對(duì)稱(chēng)型匯流口或?qū)ΨQ(chēng)型匯流口的幾何形態(tài),而應(yīng)將干流概化為彎曲型、支流概化為順直型的形態(tài)特征(圖2),進(jìn)行更為符合實(shí)際情況的試驗(yàn)或理論研究。

圖2 順直支流入?yún)R彎曲干流型交匯河口Fig.2 A junction of meandering main stream and straight tributary

2.2 交匯角和入?yún)R位置統(tǒng)計(jì)分析

干支流交匯角和交匯位置對(duì)河口水沙運(yùn)動(dòng)、淺灘的形成等影響較大,對(duì)航行安全、河道治理、城市規(guī)劃建設(shè)等至關(guān)重要。交匯角很小,交匯后過(guò)水面積突然增大,流速減小、環(huán)流減弱,淺灘將形成于交匯口下游;如交匯角較大,泥沙在交匯口的上游易淤積而形成淺灘。如支流從干流凸岸匯入時(shí),受彎道環(huán)流的作用,泥沙在凸岸淤積,支流河口淤堵。支流在凹岸匯入,干支流的交匯角是關(guān)鍵因素,由于干支流水量的大小不一定同期,更不會(huì)同步,匯流角大,必然迫使主流線游蕩,航道水深很難維持;在凸岸匯入,對(duì)穩(wěn)定航道水深有利;在直段匯入,一般可以借助它去改善航道條件。

定義順直支流河道中心線與彎曲干流中心線交點(diǎn)處切線方向的夾角(α)為干支流交匯角(圖2),測(cè)量統(tǒng)計(jì)長(zhǎng)江上游宜賓至重慶主城區(qū)河段主要干支流交匯角和交匯位置(表3),結(jié)果表明交匯角在30°～90°范圍內(nèi),最大為岷江河口,最小是長(zhǎng)寧河口,平均入?yún)R角為58.2°。支流入?yún)R位置除長(zhǎng)寧河、嘉陵江在長(zhǎng)江干流凸岸入?yún)R外,其余皆在長(zhǎng)江干流凹岸入?yún)R且在干流凹岸彎頂上游側(cè)入?yún)R者居多。

表3 長(zhǎng)江宜賓至重慶河段干支流交匯角和入?yún)R位置Tab.3 Angle and position of junctions from Yibin to Chongqing reach of the Yangtze River

2.3 干流彎曲度統(tǒng)計(jì)分析

自然界中的河流幾乎都是彎曲的,對(duì)彎曲河道形態(tài)的統(tǒng)計(jì)分析有助于對(duì)河彎水沙運(yùn)動(dòng)及河流演變特征的了解。近年來(lái),隨著尊重自然、順應(yīng)自然和生態(tài)環(huán)境保護(hù)意識(shí)的增強(qiáng),人們開(kāi)始注重保護(hù)自然的河流平面形態(tài)特征,在航道整治、城市規(guī)劃等河道綜合治理中,盡可能地保持或恢復(fù)天然的彎曲形態(tài)特點(diǎn),避免單調(diào)的直線或折線型規(guī)劃設(shè)計(jì)。河流的彎曲度(用曲折系數(shù)表示)是標(biāo)志彎道形態(tài)特征的重要指標(biāo),從宏觀上反映河道彎曲的程度和河灣橫向變形的大小,從微觀上間接反映水流三維結(jié)構(gòu)、泥沙輸移和河床演變的復(fù)雜程度。因此,本文選擇彎曲度(曲折系數(shù))進(jìn)行匯合口干流河道平面特征的研究。曲折系數(shù)R=S/L,其中,S為河段兩端點(diǎn)間沿河道中心線軸線長(zhǎng)度,L指河段兩端點(diǎn)直線距離[18]。

根據(jù)長(zhǎng)江上游河道實(shí)測(cè)資料和遙感影像,提取主流線信息及河流地貌信息,分別計(jì)算長(zhǎng)江上游宜賓至重慶主城區(qū)河段主要干支流匯合口干流段的曲折系數(shù)(表4)。根據(jù)河床演變學(xué)中對(duì)河型的一般分類(lèi)方法[19],這里取曲折系數(shù)R＜1.2時(shí)為微彎型河道,1.2≤R≤1.4為中等彎曲型河道,R＞1.4為急彎型河道。一般河流的彎曲度沿程變化幅度很大,當(dāng)河灣接近裁彎取值時(shí),彎曲度將趨近于無(wú)窮大,而當(dāng)河道為順直時(shí),彎曲度接近于1;統(tǒng)計(jì)河段并不存在正在裁彎取值或非常接近于裁彎取直的河彎。從整體來(lái)看,計(jì)算的9個(gè)河段的平均彎曲度為1.32,大部分(77.8%)河彎的彎曲度大于1.2,屬于典型的彎曲型河道。

表4 長(zhǎng)江宜賓至重慶河段匯合口干流曲折系數(shù)Tab.4 Coefficients of curvature of main reaches at junctions from Yibin to Chongqing reach of the Yangtze River

2.4 河寬比及面積比統(tǒng)計(jì)分析

干支流河寬的大小和相互之間的關(guān)系表征匯合口河道規(guī)則與否及相互影響的程度,也是研究干支流匯合口水沙運(yùn)動(dòng)及灘險(xiǎn)成因的重要指標(biāo)。分別讀取洪水期干、支流交匯河段若干不同橫斷面(間距30～40 m)的河寬,取其平均值,可計(jì)算出干流平均河寬(B干)與支流平均河寬(B支)的比值,相應(yīng)得到干流平均斷面面積(A干)與支流平均斷面面積(A支)的比值;同時(shí),讀取干流河彎彎頂處橫斷面的河寬,可計(jì)算出干流彎頂河寬(B干頂)與干流平均河寬的比值(表5)。從表5可見(jiàn),9個(gè)匯合口干流平均河寬與支流平均河寬的比值平均大小為5.18、面積比值的平均值為10.12,說(shuō)明整體上長(zhǎng)江干流的河寬和面積遠(yuǎn)大于支流河寬和面積。但是,岷江、嘉陵江的河寬和面積與長(zhǎng)江干流河寬和面積基本上相當(dāng),反映出這兩條支流對(duì)匯合口的影響起著重要作用;其次是沱江和赤水河;而長(zhǎng)寧河、永寧河等其他5條支流的影響相對(duì)較小。特別是長(zhǎng)寧河從干流凸岸匯入,受彎道環(huán)流的作用泥沙在凸岸嚴(yán)重淤積,支流被淤堵,河道面積遠(yuǎn)小于干流。9個(gè)匯合口干流彎頂河寬與干流平均河寬的比值的平均大小是1.16,表明干流河寬沿程變化相對(duì)平緩,河彎比較規(guī)順。尤其是位于南廣河河口和嘉陵江河口處的干流彎曲段河寬上下比較均衡。但是,黃沙河河口、沱江河口、赤水河河口和綦江河口處的干流彎頂河寬與干流平均河寬的比值皆大于1.2,干流在彎頂附近突然變寬,對(duì)河道水沙運(yùn)動(dòng)、通航安全、生態(tài)環(huán)境等都會(huì)帶來(lái)一定的影響。

表5 長(zhǎng)江宜賓至重慶河段匯合口河寬及面積的關(guān)系Tab.5 Relationships of river width and area at junctions from Yibin to Chongqing reach of the Yangtze River

3 河床地貌基本特征分析

3.1 河道斷面形態(tài)

同我國(guó)西南地區(qū)山區(qū)河流地貌的普遍特征相類(lèi)似[20],長(zhǎng)江上游干支流匯合口河段的河谷斷面形態(tài)往往發(fā)育為從較陡的一岸再傾斜平緩過(guò)渡到另一岸的“偏V”字形(如岷江河口干支流段、沱江河口干流段、嘉陵江河口干支流段等)或不完整的“U”形(如沱江河口、赤水河河口、綦江河口的支流段等),兩岸谷坡比較陡峻,坡面常呈直線形或曲線形,圖3為長(zhǎng)江與沱江匯合口典型河道橫斷面;河谷內(nèi)會(huì)出現(xiàn)一級(jí)或多級(jí)河流階地,一般較為狹窄,級(jí)數(shù)比較少;谷底與谷坡(槽與灘)之間常無(wú)明顯界限,不同水位下的河床之間也常無(wú)明顯分界線;兩岸常有巖石突嘴,犬牙交錯(cuò),江心常有礁石或巖盤(pán),岸線極不規(guī)則(城市濱江路的修建已使部分岸線比較規(guī)則);分布于兩岸的沖積河漫灘主要由砂、卵石和礫石構(gòu)成,礫石質(zhì)堅(jiān),一般粒徑0.5～2.0 cm,砂質(zhì)成分以長(zhǎng)石、石英為主;一級(jí)階地具有二元結(jié)構(gòu),沿岸以粉質(zhì)黏土為主,下伏砂、礫和卵石。河流縱剖面較陡峻,坡降一般為0.1‰～1.0‰,形式很不規(guī)則,急灘深潭上下交錯(cuò),常呈階梯狀曲線。

圖3 長(zhǎng)江與沱江交匯口河段典型斷面Fig.3 Typical cross-section at junction of Yangtze River and Tuo River

3.2 灘地形態(tài)特征

在長(zhǎng)江上游的干支流匯口處幾乎都存在江心灘(洲)或邊灘等河流地貌(表6)。其主要原因是交匯河口的入?yún)R角較大,干支流相互頂托作用增強(qiáng),干支水流在交匯口處發(fā)生強(qiáng)烈的紊動(dòng)摻混,水流能量損失很大,流速急劇降低,引起泥沙落淤,長(zhǎng)期發(fā)展就會(huì)形成江心灘(洲)。而由于江心灘的阻水作用和分流作用,使得流速減小,泥沙淤積,又會(huì)成為河口淺灘或淺灘群。河口淺灘或江心灘的形成與兩江水沙組合、交匯角、支流的入?yún)R位置、河寬比、彎曲度等因子有關(guān)。如長(zhǎng)寧河于凸岸匯入長(zhǎng)江,長(zhǎng)江的流量遠(yuǎn)大于長(zhǎng)寧河流量,匯口處長(zhǎng)江的水沙運(yùn)動(dòng)占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì),由彎道水沙運(yùn)動(dòng)規(guī)律可知泥沙會(huì)在入?yún)R口凸岸大量淤積從而形成江心洲。

表6 長(zhǎng)江宜賓至重慶河段匯合口河床地貌特征Tab.6 Characteristics of river morphology at junctions from Yibin to Chongqing reach of the Yangtze River

由于長(zhǎng)江上游匯合口干流段主要呈現(xiàn)彎曲河道的特征,因此受彎道環(huán)流的作用,匯合口干流仍保持了單純彎道的凹岸沖刷、凸岸淤積的泥沙輸移特點(diǎn),在干流河段普遍存在凸岸邊灘、凹岸深槽的河床形態(tài)。如位于長(zhǎng)江與沱江交匯處的金鐘磧淺灘和茜草壩邊灘、長(zhǎng)江與赤水河交匯處的白塔磧邊灘、長(zhǎng)江與嘉陵江交匯處的金沙磧邊灘和月亮磧邊灘等都屬于典型的彎道河床地貌形態(tài)特征。干支流匯合口復(fù)雜的床面形態(tài)及礙航灘險(xiǎn)對(duì)航行影響較大,是航道整治的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

4 結(jié) 語(yǔ)

(1)對(duì)于長(zhǎng)江上游干支流交匯口,在交匯河段長(zhǎng)江干流主要呈彎曲河道的特征,而支流入?yún)R段大多為順直河道。因此,不能簡(jiǎn)單地概化為非對(duì)稱(chēng)型匯流口或?qū)ΨQ(chēng)型匯流口的幾何形態(tài),而應(yīng)將干流概化為彎曲型、支流概化為順直型的形態(tài)特征。

(2)長(zhǎng)江上游干支流交匯角在30°～90°范圍內(nèi),最大為岷江河口,最小是長(zhǎng)寧河口,平均入?yún)R角為58.2°。支流入?yún)R位置除長(zhǎng)寧河、嘉陵江在長(zhǎng)江干流凸岸入?yún)R外,其余皆在長(zhǎng)江干流凹岸入?yún)R且在干流凹岸彎頂上游側(cè)入?yún)R者居多。

(3)從整體來(lái)看,長(zhǎng)江上游干支流交匯口干流河段的平均彎曲度為1.32,大部分(77.8%)河彎的彎曲度大于1.2,屬于典型的彎曲型河道。

(4)長(zhǎng)江上游干支流匯合口干流平均河寬與支流平均河寬的平均比值為5.18、平均面積比值為10.12,說(shuō)明整體上長(zhǎng)江干流的河寬和面積遠(yuǎn)大于支流河寬和面積。而且干流河寬沿程變化相對(duì)平緩,河彎比較規(guī)順。

(5)長(zhǎng)江上游干支流匯合口河段的河谷斷面形態(tài)往往發(fā)育為“偏V”字形或不完整的“U”形,河流縱剖面較陡峻(0.1‰～1.0‰),形式很不規(guī)則。在匯合口處幾乎都存在礙航的江心灘或淺灘。

[1]BEST J L,REID I.Separation zone at open-channel junctions[J].Journal of Hydraulic Engineering,ASCE,1984,10(11): 1588-1594.

[2]GAUDET J M,ROY A G.Effect of bed morphology on flow mixing length at river confluence[J].Nature,1995,373(2):138-139.

[3]HSU C C,WU F S,LEE W J.Flow at 90°equal-width open-channel junction[J].Journal of Hydraulic Engineering,ASCE, 1998,124(2):186-191.

[4]HUANG J,WEBER L J,LAI Y G.Three-dimensional numerical simulation of flow in an open-channel junction[J].Journal of Hydraulic Engineering,2002(3):25-33.

[5]惠遇甲,張國(guó)生.交匯河段水沙運(yùn)動(dòng)和沖淤特性的試驗(yàn)研究[J].水力發(fā)電學(xué)報(bào),1990(3):33-42.(HUI Yu-jia,ZHANG Guo-sheng.Experimental studies on the behavior of flow and sediment movement at river confluence[J].Journal of Hydroelectric Engineering,1990(3):33-42.(in Chinese))

[6]徐孝平,彭文啟,李煒.直角交匯河段流場(chǎng)特性分析[J].水利學(xué)報(bào),1993(2):22-31.(XU Xiao-ping,PENG Wen-qi,LI Wei.Experimental study and numerical simulation for hydraulic characteristics of open channel junction at right angle[J]. Journal of Hydraulic Engineering,1993(2):22-31.(in Chinese))

[7]茅澤育,趙升偉,張磊,等.明渠交匯口三維水力特性試驗(yàn)研究[J].水利學(xué)報(bào),2004(2):1-7.(MAO Ze-yu,ZHAO Sheng-wei,ZHANG Lei,et al.Experimental study on 3D flow characteristics at the confluence of open channels[J].Journal of Hydraulic Engineering,2004(2):1-7.(in Chiense))

[8]郭維東,王曉剛,曹繼文,等.“Y”型匯流口水流水力特性試驗(yàn)研究[J].水電能源科學(xué),2005,23(3):53-56.(GUO Wei-dong,WANG Xiao-gang,CAO Ji-wen,et al.Research of hydraulic characteristics of“Y”shaped junction[J].Water Resources and Power,2005,23(3):53-56.(in Chinese))

[9]劉同宦,郭煒,王協(xié)康,等.入?yún)R角為30°時(shí)交匯區(qū)水流結(jié)構(gòu)試驗(yàn)研究[J].長(zhǎng)江科學(xué)院院報(bào),2007,24(4):75-78.(LIU Tong-huan,GUO Wei,WANG Xie-kang,et al.Experimental study on flow characteristics of open channel confluence at junction angle 30°[J].Journal of Yangtze River Scientific Research Institute,2007,24(4):75-78.(in Chinese))

[10]周華君,王紹成.長(zhǎng)江嘉陵江交匯口水力特征研究[J].水運(yùn)工程,1994(12):24-29.(ZHOU Hua-jun,WANG Shaocheng.A study of flow characteristics of junction at Yangtze River and Jialing River[J].Port&Waterway Engineering,1994 (12):24-29.(in Chinese))

[11]劉建新,程昌華.山區(qū)河流干支流匯流特性研究[J].重慶交通學(xué)院學(xué)報(bào),1996,15(4):23-26.(LIU Jian-xin,CHENG Chang-hua.A study of the convergence characteristics in mountain stream[J].Journal of Chongqing Jiaotong Institute,1996, 15(4):23-26.(in Chinese))

[12]蘭波,汪勇.干支流交匯水面形態(tài)特征分析[J].重慶交通學(xué)院學(xué)報(bào),1997,16(4):109-114.(LAN Bo,WANG Yong. Experimental study on water surface characteristics at the junction[J].Journal of Chongqing Jiaotong Institute,1997,16(4): 109-114.(in Chinese))

[13]陸永軍.支流河口水沙運(yùn)動(dòng)的二維數(shù)學(xué)模型研究-以長(zhǎng)江上游的嘉陵江河口為例[J].水利學(xué)報(bào),1998(10):60-67. (LU Yong-jun.A study of 2-D mathematical model of water and sediment movement at the branch river estuary[J].Journal of Hydraulic Engineering,1998(10):60-67.(in Chinese))

[14]陳景秋,劉雪蘭,趙萬(wàn)星,等.重慶主城區(qū)兩江匯流場(chǎng)數(shù)值模擬[J].重慶大學(xué)學(xué)報(bào),2005,28(8):135-137.(CHEN Jing-qiu,LIU Xue-lan,ZHAO Wan-xing,et al.Numerical simulation on confluence of the two rivers in Chongqing city[J]. Journal of Chongqing University,2005,28(8):135-137.(in Chinese))

[15]林燕寧,喻濤.干支流匯合口平面二維水沙數(shù)學(xué)模型研究[J].吉林水利,2011(9):14-19.(LIN Yan-ning,YU Tao. The study of the two-dimensional mathematical model of water and sediment in the tributaries confluence[J].Journal of Jilin Hydraulic,2011(9):14-19.(in Chinese))

[16]張強(qiáng),王平義,劉倩穎.山區(qū)河流干支流交匯形式的重新劃分[J].重慶交通大學(xué)學(xué)報(bào),2010,29(3):458-460. (ZHANG Qiang,WANG Ping-yi,LIU Qian-ying.Redivision of confluence patterns of main stream and tributaries of rivers at mountainous area[J].Journal of Chongqing Jiaotong University,2010,29(3):458-460.(in Chinese))

[17]王平義,劉懷漢,張華慶,等.長(zhǎng)江上游干支流匯合口水沙特性及整治技術(shù)[M].北京:人民交通出版社,2012:107-125.(WANG Ping-yi,LIU Huai-han,ZHANG Hua-qing,et al.Characteristics of flow&sediment and regulation technology on junctions of upper Yangtze River[M].Beijing:China Communications Press,2012:107-125.(in Chinese))

[18]王平義.彎曲河道動(dòng)力學(xué)[M].成都:成都科技大學(xué)出版社,1995:58-60.(WANG Ping-yi.Curved channel dynamics [M].Chengdu:Press of Chengdu University of Science and Technology,1995:58-60.(in Chinese))

[19]錢(qián)寧,張仁,周志德.河床演變學(xué)[M].北京:科學(xué)出版社,1987:7-8.(QIAN Ning,ZHANG Ren,ZHOU Zhi-de. Riverbed evolution[M].Beijing:Science Press,1987:7-8.(in Chinese))

[20]倪晉仁,馬藹乃.河流動(dòng)力地貌學(xué)[M].北京:北京大學(xué)出版社,1998:146-151.(NI Jin-ren,MA Ai-nai.River dynamic geomorphology[M].Beijing:Peking University Press,1998:146-151.(in Chinese))

Channel characteristics of junctions in upper Yangtze River

WANG Mei-li1,CHEN Xiu-wan2,LIN Xiao-song1,WANG Ping-yi1
(1.School of River and Ocean,Chongqing Jiaotong University,Chongqing 400074,China;2.RS and GIS Institute of Peking University,Beijing 100871,China)

Based on Landsat-7 ETM+RS Land images data,the measured river topographic map,GIS and AutoCAD software,this research has investigated the channel characteristics of nine junctions in the Yibin-Chongqing reach of the upper Yangtze River from the channel plane configuration and riverbed morphology.These junctions are Min River junction,Manguang River junction,Huangsha River junction,Changning River junction, Yongning River junction,Tuo River junction,Chishui River junction,Qi River junction and Jialing River junction. The following main problems have been systematically studied:river pattern characteristics of the confluence reaches,the intersection angle,location of the main stream and tributaries,curvature of the main stream,river width ratio of the main stream and tributaries,section area ratio of the main stream and tributaries,river channel section morphology and beach morphology,etc.The research results show that the main stream reaches are curved and the tributary stream reaches are straight at the junctions;intersection angles between main stream and the tributaries are 30°～90°;the curvature of the most main stream is over 1.20;the river width and section area of the main stream are greater than those of the tributary streams;and the trend of variation in river width is gentle. The river morphology at the junction reach is very complicated,the valley cross-sections would develop to be almost“V”-shaped or incompletely“U”-shaped,and there are central bars and shoals having impacts upon navigation. The above analysis results are of important guidance for the planning and construction of similar port and waterway engineering,hydraulic engineering,municipal engineering and ecological engineering,etc.

upper Yangtze River;junction;channel plane configuration;riverbed morphology;meander river; curvature

TV147

A

1009-640X(2014)04-0058-07

2014-02-10

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51079165);交通運(yùn)輸部西部交通建設(shè)科技項(xiàng)目(200832881438)

王梅力(1991-),女,重慶人,碩士研究生,主要從事地理信息系統(tǒng)研究。E-mail:1214859339@qq.com