青藏高原山區河流廣義河相關系與多頻率沿程河相關系

覃 超，吳保生，汪 舸，傅旭東，趙 璐，李 丹

（1.清華大學 水沙科學與水利水電工程國家重點實驗室，北京 100084；2.中煤科工集團 煤炭科學研究總院 應急科學研究院，北京 100013）

1 研究背景

河相關系是處于均衡狀態的沖積河流通過自動調整作用，在相對較長的一段時間內，斷面形態和縱剖面與流域因素之間存在的某種定量關系［1］。早在1919年的印度沖積平原，該關系被英國工程師Lindley用來設計維持灌溉渠道沖淤平衡的過水斷面形態［2-3］；近年來，圍繞河相關系的存在性［4-7］、理論基礎［8-11］、外延內涵［8，12-13］、模擬［13-16］與應用［12，17-18］等，大批學者進行了廣泛研究。

河相關系一般包括斷面河相關系與沿程河相關系。其中，沿程河相關系反映某一特征流量下同一河段上下游不同斷面的河寬、水深、流速隨流量的沿程變化，對認識河流的自我調整、流量估算有重要意義。Park［4］統計了全球72 條不同類型河流的沿程河相關系，發現沿程河相關系指數大多集中分布在某一范圍，但極端情況也有出現。不同邊界條件河流的沿程河相關系差別較大，而具有相似床沙組成與河型的沿程河相關系指數分布范圍相對一致［10-11，14，19］。沙質河床與卵石河床沿程河相關系的指數集中在不同區間［20］，且可以用不同的理論關系式來表達［10-11］。然而，已有研究多集中在沖積河流，山區河流沿程河相關系的研究相對匱乏［21-23］。Whol［24］指出，當山區河流的水流功率與床沙粒徑D84的比值大于10 000 kg/s3時，沿程河相關系較強。那么，青藏高原山區河流所處環境的地質地貌條件復雜，基巖限制性河段與沖積河段相間分布［25］，這些河流可能呈現與一般沖積河流相異的河床演變規律，這些河流是否存在穩定的沿程河相關系，是山區河流地貌演變研究亟待回答的重要問題。……