鄱陽湖淺水三角洲分支河道分布特征

孫廷彬，國殿斌，李中超，王　玲1，，4，尹楠鑫1，，李勝玉

（1.中國石化中原油田分公司博士后工作站，河南濮陽457000；2.中國石化中原油田分公司勘探開發研究院，河南濮陽457000；3.中國石油大學（北京）博士后流動站，北京102249；4.西北大學博士后流動站，西安710127；5.成都理工大學沉積地質研究院，成都610059）

鄱陽湖淺水三角洲分支河道分布特征

孫廷彬1，2，3，國殿斌2，李中超2，王玲1，2，4，尹楠鑫1，2，李勝玉5

（1.中國石化中原油田分公司博士后工作站，河南濮陽457000；2.中國石化中原油田分公司勘探開發研究院，河南濮陽457000；3.中國石油大學（北京）博士后流動站，北京102249；4.西北大學博士后流動站，西安710127；5.成都理工大學沉積地質研究院，成都610059）

為揭示淺水三角洲分支河道砂體儲層平面展布規律，優選贛江中支入鄱陽湖形成的現代沉積三角洲為代表，利用高清衛星圖像測量，統計了河道的分叉角度、分叉頻率及河道的彎曲度，并設計了一系列垂直于物源方向的弧形剖面進行分支河道的寬度變化規律研究。結果表明，淺水三角洲分支河道的枝狀分叉角度多在30°左右，且隨著三角洲的推進，河道分叉的頻率下降；河道寬度整體呈減小趨勢，且與河道分叉有密切關系：河道寬度減小速率隨河道分叉頻率的降低而減小；河道接近分叉口過程中寬度明顯增大，平均增幅達108%；分叉后的河道寬度明顯小于分叉前的主干河道，平均減幅為49%。

現代沉積；淺水三角洲；分支河道；定量表征；分布特征；鄱陽湖

0　引言

野外露頭和現代沉積是進行沉積學研究的重要資料，尤其是現代沉積的研究可以為油田勘探開發工作中儲層描述與預測提供重要指導。近年來，有文獻相繼揭示了渤海灣、松遼和鄂爾多斯等盆地發育淺水三角洲沉積［1-3］，并引起了地質學者的廣泛關注［4-11］。鄒才能等［4］與張昌民等［5］均認為贛江三角洲為淺水三角洲，與鄂爾多斯盆地晚三疊世淺水三角洲及松遼盆地下白堊統泉頭組大型敞流湖盆三角洲屬同一種沉積類型。同時，淺水三角洲也是形成坳陷湖盆連片砂體及湖盆中心大面積砂體的典型沉積體系［4］。筆者通過解剖鄱陽湖淺水三角洲現代沉積實例，總結分支河道砂體的平面展布規律，以期對地下相同沉積類型儲層砂體的精細刻畫與預測提供依據。

1　贛江三角洲基本概況

鄱陽湖是贛江古河道在新構造運動下不斷擴張［12］、長江洪水水位上升的背景下形成的內陸湖盆。自2000年以來，鄱陽湖經過多次擴張，形成現今的構造格局［13］，盆地四周坡度小，高水位時湖泊面積可達4 647 km2，低水位時湖泊面積僅為146 km2。

贛江起源于鄱陽湖南部凸起，流經南昌后分流形成4條河道，河道類型為低彎度曲流河或順直河［4］，入湖后形成的贛江三角洲呈扇形，總面積約為1 600 km2［14］，是鄱陽湖中最大的扇形沉積體（圖1）。贛江中支三角洲沉積的物源供給充足，規模大，形態完整、自然，保存好，具有緩坡沉積、砂體薄、分布廣及河道頻繁枝狀分叉的特征。

圖1　贛江三角洲地理條件及中支三角洲沉積朵葉體衛星圖像Fig.1　The geographic characteristics of Ganjiang delta and the satellite picture of middle branch delta

2　研究思路與方法

本次研究優選了由目前贛江徑流量最大的支流形成的三角洲扇體為研究對象，測量范圍為湖岸線附近淺水區域的分支河道。經衛星圖像放大顯示，河道邊界清晰可辨，河道最寬處的測量寬度為260.1 m，誤差為1～5 m，測量數據可信度高。

觀察發現，鄱陽湖三角洲相鄰分支河道分叉口之間的河道寬度具有多次遞增和遞減的變化，且河道的寬度變化與河道的分叉頻率關系密切。本次研究采用短間距、系統采樣和分叉口密集采樣的方式，對分支河道平面幾何學參數進行高密度測量，定量表征參數的變化規律及參數間的相互關系。分支河道的定量表征內容分為河道的分叉特征和河道的寬度特征。其中，河道的分叉特征包括河道的分叉頻率與分叉角度；河道的寬度特征包括順河道流向的河道寬度變化趨勢與河道分叉處的寬度變化。

（1）河道的優選。本次研究所測量的河道均為同期沉積的有效河道（目前有水流動的河道），保證了不同分支河道均來自同一物源，它們為同期沉積并處于同一水動力系統。

（2）單一河道的界定。本次研究優選并設定了7條單一河道，即將7條穩定的末端分支河道向上游延伸連接到上一級主干河道所形成的長河道。單一河道的界定更有利于清晰、精確地表征每條河道的寬度變化及相互之間的差異性。

（3）河道分叉角度的界定。本次研究發現，河道分叉后，在100 m以內分支河道延伸方向往往會有變化，因而河道分叉口位置100 m以內分支河道的分叉角往往與100～500 m的分叉角有差別，個別位置差別為30°左右。這種差別會影響分支河道平面繪圖時數據點的歸屬問題，導致2種參數指導下的研究結果相去甚遠。分析認為，應采用距河道分叉口位置為100～500 m分支河道的夾角作為分叉角，這也有利于指導三角洲分支河道的精細、準確描述。

（4）河道寬度測量方法。分支河道的彎曲度小，側向侵蝕作用弱，河道的水面寬度與河道沉積砂體的寬度近似相等，河道寬度可采用河道的水面寬度值。其中，河道寬度測量時，測量線應垂直于測量點處河流的流向。本文設計了一系列垂直于河道流向的弧形截面，且將弧形截面與河道的垂直交點作為測量點。這種方法取得的測量點保證了同一截面上各測量點為同物源、同級分支、離河道近似等距，并可確保數據點之間具有可比性。最終，建立測量截面19個，截面間距為725 m，設計河道寬度測量點81處，河道分叉測量點12處（圖2）。

圖2　淺水三角洲分支河道及定量表征方法Fig.2　Measuring method of branch channel in shallow delta

3　河流三角洲的平面幾何學特征

3.1分支河道展布形態

本文設計了分支河道的分叉頻率與分叉角度來表征其分叉和彎曲特征。

（1）分支河道的分叉頻率。河道分叉是由于河流在入湖過程中，受到湖水的阻力作用，能量下降，導致河水底層攜帶的粗粒沉積物卸載而逐漸在河床上沉積，久而久之，沉積物逐漸累積增高而形成了沙壩。正是由于沙壩對水流的分割作用導致了河道的分叉。研究結果表明，在鄱陽湖淺水三角洲中，隨著河流的推進，從河流的第一個分叉點起，分支河道個數逐漸增加，而河道分叉頻率呈下降趨勢，由最初的1.5個/725 m減小為1.1個/725 m（圖3）。分支河道的分叉頻率與沉積坡地、沉積基底的抗侵蝕程度以及蓄水體的能量關系密切。分析認為，在近物源位置，以砂質沉積物為主，抗侵蝕能力強，容易形成頻繁、規則分叉的分支河道；在遠離物源位置，以泥質沉積物為主，抗侵蝕能力弱，河道分叉相對較少。

圖3　沿鄱陽湖三角洲推進方向河道分叉頻率Fig.3　The branching frequency of channel along the advancing direction of Poyang Lake delta

（2）分支河道的分叉角度。分支河道的分叉角度是反映分支河道平面演化和分布特征的基本參數。研究區不同分支河道分叉角度如表1所列。

表1　鄱陽湖三角洲分支河道不同分叉角度分布頻率Table 1　Distribution frequency of channel branching angle in Poyang Lake delta

3.2分支河道寬度變化

本文設計了分支河道寬度變化趨勢，分支河道分叉前寬度變化，分支河道分叉前、后寬度比3個參數來表征分支河道寬度變化。

（1）分支河道寬度變化趨勢。受河道侵蝕過程中能量的損耗與湖水的阻力作用，分支河道在流動過程中能量逐漸降低，導致河流的徑流量減小。此外受到河道分叉的影響，入湖河道逐級分叉后，多個次級分支河道共享了上一級分支河道的徑流量，導致河道變窄。研究結果表明，沿鄱陽湖三角洲推進方向，河道寬度總體呈減小趨勢［圖4（a）］，且河道寬度減小速率與河道分叉頻率關系密切［圖4（b）］：0～3 000 m分支河道寬度變化不大；3 000～9 000 m為河道快速分叉期，河道的寬度減小率較大，每388m河道長度內河道寬度減小10 m，河道寬度減小迅速；9 000 m以外河道分叉頻率降低，河道寬度減小率較小，河道寬度變化減緩。此外，在3 000～9 000 m河道快速分叉期內，河道指數與河道寬度減小率呈正相關，隨著河道分叉頻率的下降，河道寬度的減小率相應減小。

圖4　沿三角洲推進方向河道寬度變化Fig.4　The change of channel width along the advancing direction of delta

（2）分支河道分叉前寬度變化。分支河道分叉前流動過程中，由于河道淺且不穩定，尤其是在靠近河道分叉口位置，隨著河口沙壩的逐漸堆積，河床空間變小，水流向兩側分流，對河床兩側形成侵蝕，導致河床寬度增加。統計結果表明，河道寬度的變化平均增幅為108%，最大增幅為129%［圖5（a）］。分析認為，分支河道分叉前寬度變化與水流能量、沉積基底性質及河口壩規模密切相關。在高水流能量、松軟基底和河口壩規模較大的位置，容易導致河道分叉前寬度較大增加。

圖5　河道分叉口寬度變化Fig.5　The change of channel width near the branching position

（3）分支河道分叉前、后寬度比。河道分叉后，2個分支河道的徑流量均減小，河床變窄，導致河道的寬度減小［圖5（b）］。統計結果表明，河道分叉后，河道寬度減幅多為20%～80%，平均減幅為49%。沿河道流向的多個分叉點的測量結果表明，河道分叉后的河道寬度減幅有所增加，平均減幅由30%增加至70%。此外，分析認為，河道分叉后寬度減小程度與河口壩位置及規模關系密切，它決定了分支河道的徑流量大小與能量強弱。在覆蓋區可以根據2個分支河道的厚度、巖性序列和粒度來判斷分支河道的相對強弱和寬度特征。

4　結論

（1）三角洲分支河道呈枝狀分叉，且分叉頻率隨河道延伸距離而變化，分叉角度多在30°左右。

（2）分支河道寬度變化與河道分叉頻率關系密切：河道接近分叉口位置時，寬度迅速增大，分叉后，河道寬度大幅度減小；隨河道的逐級分叉，河道寬度迅速減小，且寬度的減小速率與河道分叉頻率呈正相關。

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（本文編輯：李在光）

Distribution characteristics of branch channel of shallow delta in Poyang Lake

Sun Tingbin1，2，3，Guo Dianbin2，Li Zhongchao2，Wang Ling1，2，4，Yin Nanxin1，2，Li Shengyu5
（1.Postdoctoral Work Station，Sinopec Zhongyuan Oilfield Company，Puyang 45700，Henan，China；2.Research Institute of Exploration and Development，Sinopec Zhongyuan Oilfield Company，Puyang 457000，Henan，China；3.Postdoctoral Center，China University of Petroleum，Beijing 102249，China；4.Postdoctoral Center，Northwest University，Xi’an 710127，China；5.Institute of Sedimentary Geology，Chendu University of Technology，Chendu 610059，China）

Contemporary delta in Poyang Lake was preferred to quantitatively characterize the sand body distribution rule of branch channel of shallow delta.The branching angle，branching frequency and bending of channel were measured by high-definition satellite pictures.The width variation of the branch channel was studied by intensive sampling on the base of a series of parallel curved profiles vertical to the provenance direction.The result shows that the channel is a dendritic shape with the branching angle being about 30°，and the branching frequency decreases with the advancing of the delta.The channel width has a decreasing tendency with the advancing of the river，and the variation is serious influenced by the branching process.The channel width decreasing rate decreases with the decreasing of the branching frequency；around the branching location，the channel width increases about 108%in average；the branch channel decreases about 49%compared to the width of pre-branching channel.

contemporary deposition；shallow delta；branch channel；quantitative characterization；distribution characteristics；PoyangLake

TE121.3

A

1673-8926（2015）05-0144-05

2015-04-21；

2015-06-13

河南省博士后科研資助項目“濮城油田沙二下亞段儲層精細表征技術”（編號：2014101）、國家重大科技專項“東濮凹陷油氣富集規律與增儲領域”（編號：2011ZX05006-004）與“大型油氣田及煤層氣開發”（編號：2011ZX05006-004）聯合資助

孫廷彬（1985-），男，博士，工程師，主要從事儲層地質學與油藏描述方面的研究工作。地址：（457000）河南省鄭州市鄭東新區東風南路與祥盛街交叉口綠地原盛國際2號樓3單元。E-mail：stbchina@126.com。