高寒山區(qū)冰川河流懸移泥沙的輸移特征

趙艷霞, 馬偉強(qiáng), 韓海東, 莊 帥, 史紅巖, 丁越巋, 于瑞宏, 呂喜璽

(1.內(nèi)蒙古大學(xué) 生態(tài)與環(huán)境學(xué)院, 內(nèi)蒙古自治區(qū)河流與湖泊生態(tài)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 內(nèi)蒙古 呼和浩特 010021;2.中國科學(xué)院 青藏高原研究所, 西藏 拉薩 100085; 3.冰凍圈科學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 甘肅 蘭州 730000)

中國的冰川主要分布在西部高寒山區(qū)，是許多大江大河的源頭，也是干旱區(qū)半干旱區(qū)十分重要的淡水資源。隨著全球氣溫不斷升高，冰川消融加劇，導(dǎo)致以冰川、積雪融水為主要補(bǔ)給的河流(簡(jiǎn)稱為冰川河流)的徑流量增加，更多的巖石、土壤機(jī)械的剝蝕產(chǎn)生的碎屑等物質(zhì)被活躍的冰川或融水運(yùn)輸?shù)胶恿鞯南掠蝃1]，冰川區(qū)泥沙侵蝕和輸移的相關(guān)研究已經(jīng)成為全球熱點(diǎn)之一。然而，受高山地形和氣候條件的制約，冰川區(qū)的實(shí)地考察有很大難度，人們主要采用了遙感或建立模型的方法，例如，呂喜璽等[2]利用地理信息系統(tǒng)(GIS)從全球數(shù)據(jù)集中獲得數(shù)據(jù)，分析了長江上游流域產(chǎn)沙量的影響因素。李元壽等[3]于2008年則利用自然降水和人工模擬降水的方法，分析了植被覆蓋對(duì)其影響。Ali等[4]在2010年用索恩斯和地表徑流模型預(yù)測(cè)了印度河上游流域的的侵蝕率和產(chǎn)沙量的空間分布。曾晨等[5]在雅魯藏布江的一項(xiàng)研究中，采用水沙關(guān)系曲線分段的方法，對(duì)低頻懸浮泥沙含量和徑流的排放進(jìn)行了估算，從而提高了輸沙量的計(jì)算精度。但是，仍有眾多學(xué)者在高寒山區(qū)野外觀測(cè)十分困難的情況下，對(duì)冰川河流進(jìn)行了實(shí)地考察研究。Singh等[6]對(duì)甘戈特里冰川河徑流量和泥沙含量的日變化進(jìn)行分析，并建立了泥沙滯后環(huán)。Stott等[7]對(duì)托朗冰川的水文過程和懸浮泥沙進(jìn)行研究，預(yù)測(cè)氣候變暖對(duì)徑流量的產(chǎn)生和泥沙的輸移帶來很大影響。Li等[8]對(duì)海螺溝冰川的研究中發(fā)現(xiàn)，冰川上大量的冰磧物是泥沙的主要來源之一。這些都是基于單個(gè)冰川進(jìn)行研究的，對(duì)不同區(qū)域冰川的對(duì)比研究較少。Gao等[9]利用烏魯木齊上游冰川河與非冰川河之間的對(duì)比發(fā)現(xiàn)，徑流來源和水文過程是造成物質(zhì)運(yùn)輸模式差異的主要因素。landelaney等[10]通過量化泥沙與徑流排放之間的關(guān)系，探究冰川河流侵蝕的區(qū)域和年際變化。

冰川是氣候變化敏感的指示器，中低緯度的冰川對(duì)氣候變化反應(yīng)強(qiáng)烈，因此備受學(xué)者們的關(guān)注。為了更全面的了解冰川河流的泥沙輸移情況，本文選擇了喜馬拉雅山和西北干旱區(qū)的兩個(gè)較大規(guī)模的大陸型冰川進(jìn)行研究。喜馬拉雅山位于青藏高原西南部，是中低緯度地區(qū)重要的冰川分布區(qū)，平均海拔超過6 000 m，對(duì)西南季風(fēng)帶來的降水有較強(qiáng)的削弱作用，因此，北坡氣候干冷，降水較少，大陸型冰川發(fā)育。因其脆弱敏感的環(huán)境，成為研究冰川的理想?yún)^(qū)域。托木爾峰地處西北，海拔高達(dá)7 483.5 m，是天山最高峰。這里大陸性氣候顯著，氣候干燥，降水較少，冰川主要以較大規(guī)模的山谷冰川為主，是西部天山最大的冰川作用中心，冰川面積約為珠穆朗瑪峰的2.4倍，為干旱區(qū)半干旱區(qū)提供了寶貴的淡水資源。本文試圖通過對(duì)冰川河流懸移泥沙的輸移量進(jìn)行估算和分析，探討氣溫和降水對(duì)冰川水文過程和泥沙輸移帶來的影響，進(jìn)一步揭示高寒山區(qū)冰川河流對(duì)氣候變化的響應(yīng)機(jī)制，以期為高寒山區(qū)冰川河流的水沙動(dòng)態(tài)研究提供理論基礎(chǔ)。

1 研究區(qū)概況

絨布冰川(86.92°E，27.98°N)位于珠穆朗瑪峰北坡，是該地區(qū)面積最大的亞大陸冰川，由東絨布冰川、中絨布冰川和西絨布冰川組成。絨布河發(fā)源于絨布冰川末端，距離定日縣80 km，海拔約5 150 m，它由三大冰川部分融水匯集而成，是一條典型的以冰川融水補(bǔ)給為主體的河流[11]。通過谷歌地球進(jìn)行計(jì)算，監(jiān)測(cè)站點(diǎn)以上的流域總面積約280 km2，冰川面積為115 km2。受西南印度季風(fēng)控制，年平均氣溫為3.9 ℃，降水量約265.9 mm，主要集中在7—8月。

科其喀爾冰川(80.17°E，41.81°N)位于托木爾峰的南部，新疆阿克蘇市溫宿縣境內(nèi)，是典型的樹枝狀大陸型復(fù)式山谷冰川，長約26 km，面積為72 km2，其中消融區(qū)面積38 km2，60%以上的地區(qū)都被碎屑等冰磧物覆蓋[12]，最強(qiáng)烈的剝蝕發(fā)生在這里。流域內(nèi)沒有明顯的四季之分，全年大部分時(shí)間平均氣溫在0 ℃以下。降水補(bǔ)給主要是來自大西洋和北冰洋的潮濕氣流，年降水量約456.2 mm，其中消融期降水可占全年的 80%以上。

2 方法與數(shù)據(jù)

2.1 氣象與水文數(shù)據(jù)的獲取

絨布河2018年5—10月的氣溫、降水量等數(shù)據(jù)，由中國科學(xué)院珠穆朗瑪大氣與環(huán)境綜合觀測(cè)研究站提供，徑流量是由水文站工作人員現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)取得；科其喀爾河地區(qū)2018年5—9月的相關(guān)數(shù)據(jù)均是由托木爾峰站提供，有連續(xù)的水文觀測(cè)。

2.2 樣品的采集與測(cè)定

2.2.1 樣品采集和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè) 絨布河的觀測(cè)斷面位于絨布冰川末端500 m處，海拔約5 170 m；科其喀爾河的觀測(cè)斷面位于冰川末端下游約800 m處，海拔約3 000 m。本文將臨時(shí)架設(shè)的鋼管橋作為觀測(cè)斷面，對(duì)整個(gè)河流進(jìn)行觀測(cè)和采樣。在該斷面上，每隔1 m設(shè)置1個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，隨著河寬的不斷變化，絨布河和科其喀爾河斷面上分別設(shè)置6～22，6～9個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)不等，采用水位計(jì)進(jìn)行水位的測(cè)量，而流速的測(cè)量采用已經(jīng)校準(zhǔn)過的螺旋槳式流速儀，用于記錄水位與流速的自記紙每日一換。在絨布河和科其喀爾河斷面水流湍流處各設(shè)置1個(gè)采樣點(diǎn)，共采集60個(gè)樣品。采樣時(shí)間分別為5—10月和5—9月，采樣頻率為7 d，并于采樣當(dāng)天12：00左右進(jìn)行采樣。

2.2.2 實(shí)驗(yàn)室測(cè)定 采集的樣品裝在預(yù)先用去離子水清洗過3次的250 mL聚乙烯塑料瓶中，冷凍保存，泥沙含量(SSC)通過標(biāo)準(zhǔn)重量分析法測(cè)定，分析前2 d將樣品取出，在室溫下自然融化，使樣品混合均勻，然后通過孔徑為0.45 μm的濾膜，記錄此時(shí)濾膜重量，結(jié)合過濾樣品體積和事先烘干并冷卻后的最初的濾膜重量，計(jì)算出SSC的值，剩余樣品放到-15 ℃的低溫室內(nèi)保存，以便日后進(jìn)行其他的試驗(yàn)。

2.3 數(shù)據(jù)處理

2.3.1 徑流量計(jì)算 流量是通過流速—面積法計(jì)算得到，公式如下：

Q=∑d×h×u

(1)

式中：Q是指斷面徑流量(m3/s)；d是水面間隔寬度；h是任意間隔處測(cè)得的水位(m)；u是與監(jiān)測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的流速(m/s)。

總流量的計(jì)算公式為：

Q總=∑Q×t

(2)

在絨布河獲取了102個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)，但只有9組。劉偉剛[13]曾利用前人在珠峰科學(xué)考察時(shí)的徑流量進(jìn)行模擬并驗(yàn)證，得到了絨布河徑流量的模型，但只考慮了冰川在溫度驅(qū)動(dòng)下產(chǎn)生的流量(公式3)，本文結(jié)合崔玉環(huán)等[14]的徑流模型(公式4)，同時(shí)考慮了氣溫和降水對(duì)徑流量的影響，根據(jù)實(shí)測(cè)流量反演得出常數(shù)g和c的值，從而模擬得出空白日期的流量值。

Q=0.194 72×e0.260 37×(4.798 62+T)

(3)

Q=a×eb×(T+d×Rs)+f×Rh+g×p+c

(4)

式中：a，b，c，d，f，g均為常數(shù)；T(℃)指日平均氣溫；Rh是指每日的濕度；P(mm)代表日降水量。

2.3.2 水沙關(guān)系曲線 水沙關(guān)系曲線[15](sediment rating curve)是基于SSC與Q之間的強(qiáng)相關(guān)性而模擬得出的曲線方程，適用于大多數(shù)河流，其形式以冪函數(shù)居多：

C=a×Qb

(5)

式中：C指懸浮泥沙含量(SSC)(mg/L)，a和b為系數(shù)，該公式涵蓋了河流動(dòng)力條件和可侵蝕沉積物的影響[16]，它可以彌補(bǔ)過去缺失的數(shù)據(jù)，并預(yù)測(cè)未來的泥沙含量，常用于估算特定時(shí)間段內(nèi)的輸沙量。

2.3.3 輸沙量和輸沙模數(shù)的計(jì)算 一定時(shí)間內(nèi)的輸沙量和輸沙模數(shù)可以通過以下公式計(jì)算：

F=∑Qi×SSCi

(6)

M=∑Q×SSC/A

(7)

式中：i是采樣期間的任意一天；F是指一段時(shí)間內(nèi)經(jīng)過某一斷面泥沙輸移的總量，又稱輸沙量。M是指泥沙的輸沙模數(shù)〔t/(km2·a)〕；A是集水區(qū)面積(m2)。

3 結(jié)果與分析

3.1 水沙關(guān)系

(1) 徑流量。對(duì)絨布河徑流量模擬結(jié)果見圖1。將消融期分為3個(gè)階段(見公式8)，5—6月的徑流主要由融水組成，少量降水可以忽略不計(jì)；7—8月的降水豐富，產(chǎn)流效應(yīng)明顯；9—10月期間沒有降水出現(xiàn)，但隨著全球氣溫的升高，消融強(qiáng)度大于歷史年份，采用相同的模型計(jì)算，模擬值偏低。其中，夏季降水豐富，水位桶被沖走，因此造成7—8月資料的缺失，如圖1a所示，由于該模型是由絨布河歷史數(shù)據(jù)而得到，并通過了驗(yàn)證，適用性較好(NSE=0.926，r=0.973)。絨布河徑流量從消融前期開始升高，直到8月12日達(dá)到峰值為56.78 m3/s，隨后呈下降趨勢(shì)。科其喀爾河的徑流量變化如圖1b所示，利用線性內(nèi)插法獲得中間5 d的空白數(shù)據(jù)，模擬后的流量和實(shí)測(cè)流量重疊，故此處未作徑流量的模擬曲線。該地區(qū)最大徑流量發(fā)生在7月24日為15.43 m3/s，7月31日出現(xiàn)明顯低谷后，又逐漸升高，直到8月21日之后開始回落。經(jīng)過估算，兩條冰川河流消融期的徑流量分別為2.06×108，7.50×107m3。

圖1 絨布河和科其喀爾河徑流量的變化

5—6月：Q=0.194 72×e0.260 37×(4.798 62+T)

7—8月：

Q=0.194 72×e0.260 37×(4.798 62+T)+2.545×P

(8)

9—10月：

Q=0.194 72×e0.260 37×(4.798 62+T)+1.373

(2) 泥沙含量特征。絨布河和科其喀爾河的泥沙含量變化曲線(見圖2)均出現(xiàn)了3次較為明顯的峰值。第一次峰值出現(xiàn)在消融初期，這是因?yàn)?月氣溫升高，冰川開始消融，儲(chǔ)存在冰川中的泥沙與融水接觸并被運(yùn)往下游，于是，二者的泥沙含量分別在6月3日和6月12日出現(xiàn)了較高的值，為165.66 mg/L和1004.35 mg/L；而7—8月屬于強(qiáng)烈消融季，徑流量顯著增多，其攜沙能力隨之增強(qiáng)，先后于7月8日和7月17日達(dá)到全年峰值，分別為843.44 mg/L，5 981.62 mg/L；隨后泥沙含量(SSC)都呈下降趨勢(shì)，此時(shí)，徑流量急劇減少，導(dǎo)致泥沙含量在8月19日和7月31日出現(xiàn)了第三次峰值，分別為417.93 mg/L，2 130.17 mg/L。分析兩條冰川河流泥沙含量的季節(jié)變化特征見圖3。絨布河5—10月平均泥沙含量分別為95.58，155.24，475.95，322.19，225.25，76.91 mg/L，最大值和最小值分別發(fā)生在7月和10月，全年平均泥沙含量值為316.51 mg/L。同樣地，科其喀爾河5—9月平均泥沙含量值為200.63，612.83，2 258.96，702.08，314.99 mg/L， 7月泥沙含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他月份，年平均泥沙含量1 217.51 mg/L，約為絨布河的4倍。

圖2 絨布河和科其喀爾河實(shí)測(cè)泥沙特征

圖3 絨布河和科其喀爾河月平均泥沙含量

圖4 絨布河及科其喀爾河泥沙含量SSC與徑流量Q的關(guān)系

圖5 絨布河和科其喀爾河泥沙滯后環(huán)

3.2 輸沙量和輸沙模數(shù)

如圖6所示，絨布河5—10月的輸沙量分別為 1 170.97，6 820.47，25 710.79，14 754.32，6 571.32，811.27 t，7月被運(yùn)輸?shù)哪嗌晨偭孔疃啵?月次之，10月最少，全年泥沙輸移總量約為55 850 t。同樣地，科其喀爾河7月運(yùn)輸泥沙64 156.22 t，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他月份，其次是8月運(yùn)輸泥沙25 237.13 t，5，6，9月輸沙量分別為1 538.55，4 580.39，2 422.50 t，泥沙輸移總量為97 950 t，約為絨布河泥沙總量的2倍。

圖6 絨布河和科其喀爾河每月輸沙量

假設(shè)主要融化季節(jié)的輸沙量可以代表全年的輸沙量，經(jīng)過計(jì)算，二者的輸沙模數(shù)分別為200 t/(km2·a)和890 t/(km2·a)。學(xué)者們常用輸沙模數(shù)來表征侵蝕強(qiáng)度的大小[1]，結(jié)合土壤容重(γ=2.65 kg/m3)則可以算得侵蝕速率分別為0.08，0.34 mm/a。在本研究中，絨布河的輸沙模數(shù)與烏魯木齊1號(hào)冰川河相當(dāng)，但是與其他冰川河相比仍較小(表1)。科其喀爾河的輸沙模數(shù)為絨布河的4.5倍，高于其他大多數(shù)冰川河。

表1 高寒山區(qū)冰川河流懸移泥沙輸移特征比較

3.3 氣溫和降水對(duì)輸沙的影響

氣溫、降水及其組合是影響冰川水文過程的主要?dú)夂蛞蛩豙30]。絨布河和科其喀爾河氣溫整體上呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)見圖7。絨布河全年平均氣溫為3.9 ℃，變化范圍為-1.9～14.6 ℃，5—10月的月平均氣溫分別為7.1，11.1，11.5，10.6，10.1，2.4℃。絨布冰川區(qū)的降水較少，主要集中在7—8月份，全年降水量約265.9 mm，降水量最大為24.1 mm，發(fā)生在8月12日。科其喀爾河5—9月平均氣溫分別為5.0，9.1，11.7，11.1，6.4 ℃，變化范圍是0.8～16.3 ℃，最高氣溫發(fā)生在7月24日，全年平均氣溫(0.63 ℃)低于前者。該地區(qū)的降水事件較多，發(fā)生頻次為85 d，最大降水量約為20 mm，發(fā)生在6月15日，全年降水量約為絨布河的1.7倍。

圖7 絨布河(a)和科其喀爾河(b)平均氣溫、降水與泥沙含量和月徑流量

如圖7a所示，絨布河的氣溫、降水、徑流量和泥沙含量的變化趨勢(shì)一致，隨著氣溫升高和降水增多，徑流量和泥沙含量的的值也隨之增大。如圖7b所示，與絨布河不同的是，科其喀爾河的降水與泥沙含量的變化趨勢(shì)差別較大。為了進(jìn)一步探討氣溫和降水對(duì)泥沙含量的影響，利用多元回歸模式進(jìn)行分析，絨布河的回歸方程為SSC=24.98T+8.59P-18.74(p≤0.05)，擬合優(yōu)度良好；科其喀爾河為SSC=143.22T-13.62P-409.50，未通過顯著性檢驗(yàn)。上述回歸方程中，溫度的系數(shù)均為正值，隨著氣溫的升高，泥沙含量也逐漸增大，這是因?yàn)樵趶?qiáng)烈消融期(7—8月)，融水量增多，攜沙能力增強(qiáng)，部分徑流還將通過冰面裂縫滲透到冰下通道中，造成通道膨脹，有利于泥沙通過該通道從冰川內(nèi)輸送到冰川河流中；當(dāng)消融初期(5—6月)或末期(9—10月)時(shí)，溫度較低，融水量減少，攜沙能力降低，冰下通道變形或結(jié)冰關(guān)閉，導(dǎo)致泥沙的輸移量減少。因此，氣溫是影響冰川河流泥沙輸移的重要因子。絨布河的降水系數(shù)大于零，表明泥沙含量的值隨著降水的增多而增大，絨布河降水事件主要發(fā)生7—8月，此時(shí)溫度較高，冰川消融強(qiáng)度大，凍土面積減少，導(dǎo)致徑流量和可侵蝕沉積物增多，更多沉積物易被沖刷進(jìn)入河道中，使泥沙含量增大。

如圖7b所示，科其喀爾地區(qū)降水主要集中在6月，且消融前期的泥沙含量與降水的變化趨勢(shì)一致，表明其關(guān)系存在一致性，但是從整個(gè)消融期來看，降水與泥沙含量的相關(guān)系數(shù)為負(fù)值，這可以解釋為：①該地區(qū)冰川表面冰磧物覆蓋率高達(dá)60%，當(dāng)消融初期溫度升高且降水增多時(shí)，大量的碎屑等冰磧物極容易被運(yùn)輸，降水與泥沙含量之間成正相關(guān)關(guān)系；②7—8月之后，降水較少，對(duì)泥沙的沖刷作用遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于溫度對(duì)其帶來的影響，因此表現(xiàn)為稀釋作用。

4 討論與結(jié)論

4.1 討 論

(1) 水沙關(guān)系。冰川河流懸浮泥沙的輸移取決于融水的排放和泥沙來源[31-32]。冰川河流的徑流量和泥沙含量的相關(guān)性都比較差，按徑流量的上升和下降進(jìn)行分段之后，水沙關(guān)系有明顯改善，但在各階段仍存在離散數(shù)據(jù)，這是泥沙的滯后現(xiàn)象造成的，泥沙滯后環(huán)可以對(duì)這種現(xiàn)象進(jìn)行解釋。絨布河的滯后環(huán)為“8”字形，在徑流量逐漸增大時(shí)，河床底部和冰下融水通道邊緣沉積物被融水侵蝕，但由于供給不足，在滯后環(huán)的下降初期，徑流量幾乎沒有變化，泥沙含量卻有明顯減少；隨后，泥沙含量開始緩慢減少，這是因?yàn)槿谒畬?duì)溝道進(jìn)行侵蝕沖刷，短時(shí)間內(nèi)溝岸比較穩(wěn)定，并且絨布冰川坡度較緩，坡度僅為5°，不會(huì)出現(xiàn)泥沙含量驟然減小的現(xiàn)象。特別地，在徑流量小于20 m3/s時(shí)，下降段的泥沙含量高于上升段，與冰川的物質(zhì)平衡相違背，因此，該流域內(nèi)有其他泥沙來源補(bǔ)給，一方面，青藏高原對(duì)氣候變化非常敏感，隨著全球氣溫升高，冰川面積急劇退縮，土壤經(jīng)過頻繁的凍融過程，變得松散且結(jié)合力降低，抗侵蝕能力下降[33]；另一方面，該地區(qū)土壤以砂質(zhì)、礫石為主，儲(chǔ)水和保水性能差，易被夏季的強(qiáng)降水沖刷進(jìn)入河流中，因此降水對(duì)坡面上土壤的沖刷成為該地區(qū)泥沙來源之一。

科其喀爾河徑流量與泥沙含量的滯后環(huán)呈順時(shí)針關(guān)系，表明泥沙主要來源于河道中。在徑流量上升段，平均泥沙含量出現(xiàn)峰值，即2 258.96 mg/L，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他月份，這是因?yàn)榭破淇柋ū泶兾锔采w豐富，尤其在冰川兩側(cè)分布較厚，表磧層主要由花崗巖碎石夾雜部分泥質(zhì)組成，越向冰川末端含泥量越高，海拔3 300 m以下發(fā)育有厚層的土壤層，因此當(dāng)夏季溫度較高時(shí)，冰崩或雪崩導(dǎo)致大量碎屑進(jìn)入河道中，在較短時(shí)間內(nèi)被融水沿陡峭的山坡輸送到下游，泥沙含量急劇減??；在徑流量的下降段，泥沙含量均小于上升段，這表明累積的懸浮泥沙已經(jīng)被輸送到下游或儲(chǔ)存下來，當(dāng)溫度再次升高時(shí)，融水會(huì)帶走儲(chǔ)存的沉積物。

(2) 輸沙能力。河道中輸移的泥沙是土壤侵蝕的產(chǎn)物，因此輸沙模數(shù)可以作為流域侵蝕產(chǎn)沙強(qiáng)度的指標(biāo)之一，輸沙模數(shù)越高，則土壤侵蝕越嚴(yán)重，河道的輸沙能力越強(qiáng)，反之亦然。受地理位置和氣候的影響，各研究區(qū)形成了獨(dú)特的徑流模式，這是影響泥沙侵蝕和輸移的關(guān)鍵因素[34]。位于中低緯度且海拔較低的冰川，融水的排放量更多，攜帶泥沙的能力也更強(qiáng)[35]。然而，在對(duì)絨布河的研究中發(fā)現(xiàn)，絨布河徑流量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于烏魯木齊1號(hào)冰川河，輸沙模數(shù)大小卻相當(dāng)。這是因?yàn)椋孩俳q布河地處青藏高原，海拔較高，對(duì)氣候變化更加敏感，盡管冰川消融能力更強(qiáng)，但是可侵蝕沉積物較少，造成泥沙的供給不足；②絨布河是由3個(gè)冰川河匯流而成，強(qiáng)烈消融區(qū)距離水文斷面約9 km，融水在匯流過程中受到冰湖群的調(diào)節(jié)[13]，使其動(dòng)能減小，從而造成攜帶泥沙量較少，表現(xiàn)為侵蝕強(qiáng)度較低。此外，泥沙來源也是影響侵蝕強(qiáng)度的原因之一[36]?？破淇柡拥靥幬鞅备珊祬^(qū)，降水較少，表磧物的覆蓋度遠(yuǎn)高于其他地區(qū)，溫度較高時(shí)，冰崩或雪崩帶來大量碎屑等物質(zhì)，進(jìn)入河道并被融水徑流輸送到下游，因此輸沙模數(shù)更高，但仍小于同樣有大量冰磧物堆積的海螺溝冰川河，這與該冰川的性質(zhì)有關(guān)，海螺溝屬于海洋性冰川，消融速度快，受季風(fēng)影響嚴(yán)重，降水非常豐富，對(duì)泥沙的侵蝕和輸移十分有利。

4.2 結(jié) 論

本文通過徑流量模擬、水沙關(guān)系曲線和泥沙滯后環(huán)等方法，對(duì)絨布河和科其喀爾河的水沙關(guān)系、泥沙來源和侵蝕強(qiáng)度進(jìn)行分析和評(píng)估。

(1) 高寒山區(qū)冰川河流泥沙的采樣工作受到很大的限制，采樣頻率較低，本文根據(jù)流域的水沙關(guān)系，將徑流量和泥沙數(shù)據(jù)進(jìn)行分段分析，用于彌補(bǔ)缺失的數(shù)據(jù)并進(jìn)行輸沙量的估算，研究表明，這種方法在青藏高原及其周圍地區(qū)的應(yīng)用，不僅對(duì)高寒山區(qū)的野外觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行了豐富與補(bǔ)充，同時(shí)也為其他冰川地區(qū)的相關(guān)研究提供了理論依據(jù)。

(2) 本文以絨布河和科其喀爾河作為典型代表，對(duì)青藏高原和干旱區(qū)的冰川河流泥沙輸移進(jìn)行研究。絨布河氣溫和降水的組合對(duì)泥沙含量的影響顯著，泥沙滯后環(huán)為“8”字形滯后環(huán)，當(dāng)氣溫升高降水量增多時(shí)，徑流量增大，凍土消融，融水對(duì)河道的侵蝕和降水對(duì)坡面的沖刷，都增強(qiáng)了絨布河輸送泥沙的能力。與前者不同的是，科其喀爾河滯后環(huán)表現(xiàn)為順時(shí)針，冰川表磧物是泥沙的主要來源。氣溫升高導(dǎo)致該冰川河流的攜沙能力增強(qiáng)，而降水在不同階段對(duì)泥沙輸移有有不同的影響，但從整體來看，它遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于氣溫升高帶來的影響，因此表現(xiàn)為稀釋作用。

(3) 絨布河和科其喀爾河的輸沙模數(shù)分別為200 t/(km2·a)和890 t/(km2·a)，與其他地區(qū)相比，絨布河的侵蝕強(qiáng)度處于較低水平，喜馬拉雅地區(qū)對(duì)氣候變化敏感，消融強(qiáng)度大，可侵蝕沉積物和水力條件不足卻限制了泥沙的侵蝕。科其喀爾冰川地處西北干旱區(qū)，降水較少，豐富的冰磧物成為其額外的來源，從而呈現(xiàn)出較高的侵蝕強(qiáng)度。

致謝：感謝珠穆朗瑪大氣與環(huán)境綜合觀測(cè)研究站和天山托木爾峰站對(duì)本研究的支持，感謝工作人員在惡劣的條件下對(duì)野外觀測(cè)的幫助。