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洞庭四水河口过程对长江四口来水来沙影响的响应
这些年来,研究洞庭湖演变及其水沙情势变化的成果不少,而专门讨论洞庭湖盆水情变化对湘、资、沅、澧四水河口过程影响的文献不多。近二千多年来,洞庭湖水位呈上升变化趋势,特别是荆江南岸相继在调弦口(已于1959年筑坝堵塞)、藕池口、太平口和松滋口决口向南分流后,洞庭湖水位上升幅度趋大。本文试从动力地貌学的角度,对湘、资、沅、澧四水河口过程对洞庭湖水位变化的响应作一些初步讨论。
1 洞庭湖演变及其水位变化
据研究[1],春秋战国时,洞庭湖区为湘、资、沅、澧四水河网切割的平原景观,秦汉时期仅局部地区有小湖泊。东晋南朝之际,长江(荆江)南岸开始决口分流,洞庭湖区遂由沼泽平原迅速演变为烟波浩渺的大湖。明末清初藕池和松滋相继决口后,长江共四口向南分流,洞庭湖号称八百里达全盛时期,湖水面积达6000km2。但长江四口洪流带来的大量泥沙在湖底和洪道淤积,湖床与洪道河床逐渐抬高,入湖三角洲不断扩大,加之人工大量修筑堤垸围垦湖滩,洞庭湖水域日益萎缩变小,至本世纪80年代初期,湖泊面积仅2691km2。
荆江决口向南分水成湖后,四水尾闾沉沦湖底,四水河口从此受制于湖面(即基面)变化的影响开始新的发育过程。洞庭湖在形成、扩大和缩小的演变过程中,湖面变化的特点是:自洞庭湖形成之日始,湖面即发生上升的变化;洞庭湖扩大时期湖面固然呈上升发展趋势,洞庭湖湖盆因泥沙淤积充填使湖面缩小时期,湖水水位亦不断提高,此犹如在一盛水容器中倾倒一堆泥沙后容器中的水面被壅高抬升一样;而湖区围垦减少了洪道和湖盆的过水断面面积,愈益加重汛期时洪水水位的抬高作用并使其涨速率加大。洞庭湖自形成以来,湖面洪水位升高了多少?下述调查研究资料可供我们参考:①洞庭湖水位的升高与长江(荆江)来水及其水位的变化休戚相关,据考证[2],近2000a来,荆江水位的上升量为12m;②君山龙口被埋覆的距今1270士100a的湖滨贝殻堤比现代洪水位低10~11m[3];③沅江县三保废垸的扬子港梪闸(废于清同治八年)较目前冬枯水位低3.0 m,说明南洞庭湖水位近百年来抬高了3.0~4.5m[4];④近数十年来,洞庭湖洪峰水位仍在上升,如80年代与50年代比较,西洞庭湖洪水位升高了1.8m(石龟山站)和2.49m(南咀站),东洞庭湖(七里山站)洪水位抬高了3.21m,而南洞庭湖(沅江站)80年代与60年代比较洪水位抬高了2.73m[5]。洞庭湖湖面变化的另一个特点是,湖面洪升枯降,基面不断振荡变化,人类活动的影响更使这种季节性水位涨落的变幅趋大,其最高与最低水位差竟达17.76m。
2 四水河口过程对洞庭湖水位变化的响应
为适应或响应上述长江四口来水来沙影响下洞庭湖湖面(基面)总体上升和季节性升降的变化,四水河口在不断调整自己的比降(J)、形态(B/H)和泥沙组成(D)的过程中有一系列重要的和独具特色的动力、沉积及地貌现象发生。主要响应过程有以下几方面。
2.1河口三角洲岸线形态
在基面上升的总背景下,四水尾闾遭受湖侵,河口呈溺谷状。这一特点过去在澧水河口,现在在沅水、资水和湘江河口表现十分显着。长江入湖洪水自四水河口的左侧方向而来,四水河口位置皆被压逼向右偏转(过去的文献认为这是地殻掀斜运动或柯氏力作用所致似是不恰当的)。由于四水干流河口下泄的径流对湖侵倒灌洪水有较强的扺御作用,湖侵作用和湖岸后退都是干流河口较其左侧的支汊区域慢,故有的干流河口尖端呈鸟足状突伸于湖中(如资水干流河口)。
2.2 河口纵横比降调整与三角洲水网特征
汇入洞庭湖的长江洪水倒灌四水河口时,使四水入湖河段水位壅高,纵比降减缓:其时自河口向上游方向,可分为倒灌洪水入侵区(回水区)和受回水顶托影响的壅水区,前者为逆比降,后者虽为顺比降但较其上游方向不受回水顶托影响的河段比降变小。
湘、资、沅、
澧四水河口三角洲上的水网形态很有相似之处。如干流水道偏于右侧,河形较顺直;支流汊道偏于左侧,河形蜿蜒或弯曲。此乃干流和支汊各自遭受湖侵洪水倒灌影响的程度与快慢不同以及四水本身发洪时干、支汊纵比降不同所致。具体说即是,当长江发洪分流使湖面迅速升高而四水来水量不大时,从四水河口的角度看,入湖长江洪水自左向右(或自西北向东南)传播,加之四水干流下泄径流量较支汊大,干流对湖侵倒灌洪水的扺御作用相应较支汊强,故四水河口的左支汊比右侧干流较早感受湖侵洪水的作用和影响且倒灌洪水入侵的距离相对较远,则左支汊较右侧干流的回水快、壅水高,由此导致左支汊与右侧干流间出现横比降,为了调节这种差异使干、支汊水位趋于平衡,左支汊与右侧干干流间发育横向小串沟,这一地貌现象以澧水三角洲表现最为明显;当四水本身发洪而四口来洪量不大或四水与四口洪水遭遇时,由于左侧支汊的入湖直线距离短且遭受湖侵顶托的作用甚于右侧干流,故左支汊的纵比降较右侧干流趋大,为了适应或调整这一变化,左支汊只得通过自身形态的调整即使河形弯曲延长流路(见图1中澧水的左支汊)以减缓比降。如资水左支汊甘溪港直线距离仅27km,资水发洪时甘溪港上、下口间的水位差可达2.64m[6],为了适应这种情况,甘溪港以弯曲延长流路的方式调整比降,形成了99个河湾。
2.3 溯源沉积作用与溯源堆积体的发育
与入海河口受海侵影响相似,洞庭湖水位不断提升和长江洪水对四水河口的入侵倒灌,使四水河口地带发生溯源沉积作用并形成相应的“进侵型溯源充填沉积体系”。这种沉积作用及其沉积模式作者曾有所讨论[7],其主要特点是,在基面逐渐上升和受水盆地的水体不断向河口入侵倒灌的情况下,河口三角洲的沉积作用主要发生在河口回水区以及受回水顶托影响使比降减小的近口河段中,随着基面的不断升高,这种沉积作用以溯源堆积的方式纵向向陆和垂向向上淤积发展,由此形成的沉积体系,在纵向分布上自陆向海(或在垂向方向上自下而上)沉积层序出现从粗到细即由砂砾、中粗砂→细砂、粉砂→粘土的韵律变化。洞庭四水尾闾由于遭受长江四口入湖洪水倒灌的影响且与此相关的湖面洪水位一直在不断地提高,故四水河口三角洲地带都发育这种沉积体系。杨怀仁(1989)即曾指出过沅水、澧水三角洲的沉积物具有溯源堆积的特点:其下部为末次冰期的粗砂或砾石,上部为全新世细砂、重粉砂质粘土以至含粉砂粘土[8]。
2.4河口沿程泥沙搬运特点与河床演变
长江洪水倒灌四水河口对四水下游河段沿程泥沙搬运特征有重要的影响。主要是四水的河床推移质泥沙(卵石和砂砾)受河口壅水影响搬运下泄能力减弱,再往下受逆向回水顶阻作用不能继续向下游方向搬运,故四水下泄的推移质泥沙受洞庭湖洪水倒灌的影响是不入湖的,它们主要在回水末端以上的河床积聚形成浅滩。资水甘溪港上口下游方向1~3km处由推移质砾砂构成的侵占航道的“沙埂”[6],沅江的牛鼻滩,澧水干道河床的黄沙湾浅滩(金鸭滩)及支汊兰江河床的浅滩(位于澧县城下的落凤坡脚,见图1),均属这样形成。因此,回水末端以下的河床较少粗粒推移质泥沙淤积,河床水较深,为所谓“坭河”,而回水末端以上的河床,大量推移质泥沙积聚,水较浅,为所谓“岩河”。一般来讲,随着洞庭湖基面的不断抬高,回水末端及由此形成的河床浅滩的发育部位要缓慢向上游方向移动。但自“淞澧分洪”工程将澧水左侧支汊和松滋河右侧支汊的进洪口堵塞后,沿松滋河下泄的长江洪水只能下延集中至澧水干流河口内侵倒灌,这导致了澧水的回水末端位置的下移,原澧水干流上的推移质泥沙运动终止点及其河床浅滩(黄沙湾浅滩)位置亦跟随向下游方向移动,原属“坭河”的优良内河深水港——津市港,受到这种威胁的影响有淤积变浅的趋势。
2.5枯季湖面下降,四水河口河床呈冲刷状态
前述四点均系洞庭湖基面上升影响下河口过程响应调整的情况。但枯季湖面大幅度下落,侵蚀基面下降,加之“枯水一条线”而归槽,四水尾闾河床发生溯源侵蚀作用,河床冲深现象明显。
3 结 语
洞庭湖的扩大和淤缩与人类活动的影响有关。但大自然总是作出积极的响应,力图通过自身的调整与变化来和新形成的环境相适应。研究洞庭湖四水的河口过程对长江四口来水来沙影响的响应是有理论和现实意义的。长江三峡工程完成投入使用后,荆江如何向南分水、分沙,洞庭湖本身及四水河口过程又将怎样动作做出自己的响应,应进一步研究作出科学的预测。
参考文献:
[1]中科院资源与环境信息系统国家重点实验室,1990.洞庭湖区资源与环境信息系统,中国地理信息系统检索地集,第二卷,北京:科学出版社,161页.
[2]周风琴,1986.荆江近5000年来洪水位变迁的初步研究.历史地理,(4):46~53.
[3]杨达源,1986.长江中下游地区的围湖造田、泥沙淤积与整治问题.泥沙研究,(3):47~52.
[4]卞鸿翔,龚循礼,1985.洞庭湖区围垦问题的初步研究.地理学报.40(2).131~140.
[5]李景保,1992.近数十年洞庭潮湖盆形态与水情的变化.海洋与潮沼,23(6):626~634.
[6]蒋忠绥,1986.甘溪港河口的河床演变和航道整治.泥沙研究,(3):1~12.
[7]李春初,杨干然,1981.珠江三角洲沉积特征及其形成过程的几个问题.海洋与潮沼论文集,北京:科学出版社,115~122.
[8]杨怀仁,1989.末次冰期以来的长江.叶良辅与中国地貌学,杭州:浙江大学出版社,314~328.
原载:中国地理学会地貌与第四纪专业委员会编,1995.地貌·环境·发展,北京:中国环境科学出版社,112~114.)