中国河流地貌研究进展

作者简介:
许炯心(1948- ),通讯作者,男,四川绵阳人,中国科学院地理科学与资源研究所研究员,中国地理学会会员(S110000878H),主要从事河流地貌研究,E-mail:xujx@igsnrr.ac.cn;蔡强国,中国科学院地理科学与资源研究所;李炳元,中国科学院地理科学与资源研究所;吴积善,中国科学院地理科学与资源研究所;金德生,中国科学院地理科学与资源研究所;尤联元,中国科学院地理科学与资源研究所;师长兴,中国科学院地理科学与资源研究所;张青松,中国科学院地理科学与资源研究所。北京 100101

原文出处:
地理学报

内容提要:

2016年是中国现代河流地貌研究的开拓者和奠基人沈玉昌先生100年诞辰,本文对中国河流地貌研究进展进行综述,以资纪念。研究涉及4个方面:①水系发育与河谷地貌演变,包括大江大河水系历史发育和山区河流地貌;②侵蚀与产沙过程,包括有物理成因基础的侵蚀产沙模型、侵蚀产沙过程的尺度效应、植被对侵蚀的影响及临界现象、坡面细沟发育过程模拟等;③河床过程与河型,包括河道冲淤过程、河床演变、河型成因与演变等;④河流地貌系统研究,包括流域系统不同子系统的耦合关系、河流地貌系统中的高含沙水流和多营力地貌过程、河流地貌系统对于自然因素变化和人类活动的响应、河流地貌系统中的泥沙灾害和河流地貌系统的实验研究等。50年前沈玉昌先生与钱宁先生提出在地貌学与河流动力学相结合的基础上发展中国河流学科。文中对此方面的进展进行了综述,并提出了需要深化和解决的问题。


期刊代号:K9
分类名称:地理
复印期号:2017 年 02 期

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      1 引言

       沈玉昌先生1916年12月26日生于浙江湖州市,1936—1940 年成为浙江大学史地系首届本科生,1940—1942年为中国近代地貌学一代宗师叶良辅先生的首批研究生。1947年到中国地理研究所工作,从1958年中国科学院地理研究所成立地貌研究室起到1987年退休,任地貌研究室主任,退休后仍关心地貌学发展,直至1996 年病故。他精于河流地貌、地貌区划与地貌制图研究,十分重视地貌学的理论与应用实践以及地貌人才的培养,并为此作出重要贡献[1]。

       河流地貌学是地貌学的重要分支学科,与经济建设和人类活动有密切关系,一直受人们的重视。沈玉昌先生是中国现代河流地貌研究的开拓者和奠基人,致力于河流地貌研究40余年,逐步形成了具有中国特色的河流地貌研究体系。早在1942年做研究生时就开始接触河流的地貌研究,主要是引进西方习用的方法,研究水系发育的历史,完成了《湘江附近地形初步研究》等论文。新中国成立以后,沈玉昌先生为了配合国家大规模水利工程建设的需要,展开了河谷地貌研究。20世纪50年代早期,在汉江流域地理调查中系统地展开汉江流域河谷地貌研究[2]。20世纪50年代末至60年代初,沈玉昌先生带领中国科学院地理研究所地貌研究室的同志们,系统地开展了长江及其重要支流的河谷地貌研究,他发现了长江三峡河床上一系列低于海平面的深槽洼地,并阐明其成因与分布规律,其代表性成果集中体现在专著《长江上游河谷地貌》(1965)中[3]。他的研究成果为丹江口水库选址、三峡大坝选址、南水北调中线方案选择等国家重大建设项目决策做出了重要贡献。

       20世纪60年代中期以后,沈玉昌先生根据国际河流地貌研究的新趋势和国家对治理大江大河的需要,将河流地貌研究重点由以河谷地貌为主转移到以河床地貌为主,研究对象也由山区河流转向平原河流。研究内容主要是河型与河床现代过程,研究方法由单纯的地貌学方法,转变为地理学与水力学、数学、物理学以及系统论等多学科相结合,研究手段也由单一的野外考察转变为野外考察、定位观测、物理模型实验与数学模拟相结合。1960年以来,沈玉昌和钱宁共同倡导并力行河流地貌学与河流动力学相结合的河流研究新方向[4]。积20余年努力,先后对长江中下游、黄河下游、渭河下游、以及汉江中下游等河流的河型、现代河床过程问题进行了深入研究,不断取得有重要国内外影响的成果,出版了《渭河下游河流地貌》、《长江中下游河道特性及其演变》、《黄河下游河流地貌》等专著[5-7],中国河流地貌学科焕然一新。

       沈玉昌等于1986年出版了《河流地貌概论》一书[8],系统总结了现代河床过程的基本规律,可概括为:水流与河床相互制约,河床变形的滞后现象,泥沙运动是水流与河床相互作用的纽带,河床自动调节作用,平衡条件下河床几何形态与水流泥沙及边界条件之间具有函数关系等。沈玉昌概括的这些规律,对研究中国冲积河流河床过程起到了十分重要的指导作用。该书是中国第一本河流地貌学专著,书中首次建立了河流地貌学的理论体系,在中国河流地貌学发展史上占有重要的地位。

       20世纪90年代以来,中国河流地貌研究有了进一步的发展,不再局限于研究某一条河流的具体过程,更扩展到将河谷演化、流域侵蚀产沙、河流泥沙输移沉积、河床演变、三角洲造陆等集成在流域地貌系统的理论框架中,形成了有中国特色的河流地貌理论体系。近半个多世纪的时间证明,沈玉昌先生倡导的发展中国河流地貌学的方向是正确的。沈先生筚路蓝缕、呕心沥血,在中国开创了河流地貌学,并在包括河流地貌在内的中国地貌学研究中作出了杰出的贡献。今天,我们在深切缅怀沈先生不朽贡献的同时,对于中国河流地貌研究的新进展进行回顾和展望,以此来纪念先生100年诞辰。

       2 水系发育与河谷地貌演变

       2.1 大江大河水系历史发育

       大江大河水系发育历史是中国地貌研究中的重大问题,尤其长江黄河两条大河,为人们关注,近百年来针对河流大拐弯、峡谷与沿河湖泊切割成因及其形成时代等河流发育的关键问题进行了大量研究。20世纪80年代以来,各种现代测年技术蓬勃发展,为河流发育史研究提供了新手段,使研究更深入和更精细。

       黄河研究发现,黄河上游在距今1.2 Ma前发生的黄河运动使黄河切开积石峡流入临夏—兰州盆地,兰州黄河段最早形成于距今约1.7 Ma前,1.7 Ma以来形成了7级阶地[9]。1.2 Ma时不仅晋陕峡谷黄河出现,而且三门峡被切开,黄河东流的格局最终形成[10]。对于三门峡切开并形成东流入海的完整黄河时代,还有很多研究,但尚未取得一致。一些研究表明,小浪底以东黄河峡谷出口,最高级阶地砾石层上堆积的风成黄土的年代为距今1.165 Ma,由此推断,现代黄河东流入海的格局至少在1.165 Ma前就出现了[11]。另一些研究表明,三门湖盆沉积记录反映古三门湖水开始外流或三门峡部分切开的时代最早出现在0.41-0.35 Ma BP,黄河完全切穿三门峡、贯通东流入海的时代为0.15 Ma BP[12]。

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