【摘要】：長(zhǎng)江中下游許多汊道河段主支汊易位頻繁,但對(duì)產(chǎn)生這一現(xiàn)象的主要驅(qū)動(dòng)機(jī)理與影響因素一直爭(zhēng)議不休。研究采用距平分析法、Mann-Kendall分析與基于分形理論的極差分析法相結(jié)合的方式,詳細(xì)分析了監(jiān)利河段1951年-2009年間流量和輸沙率時(shí)間序列年尺度的變化過(guò)程。結(jié)果表明,流量及輸沙率的Hurst數(shù)分別為0.943 0和0.923 9,均十分接近1.0,具有很強(qiáng)的持續(xù)性。Mann-Kendall分析發(fā)現(xiàn),輸沙率序列無(wú)明顯突變,流量序列僅在1967年出現(xiàn)突變,主要由上游實(shí)施裁彎工程所致。系統(tǒng)分析來(lái)水來(lái)沙的匹配關(guān)系發(fā)現(xiàn),該河段主支汊易位時(shí)間與水沙序列匹配狀態(tài)有明顯的相關(guān)關(guān)系,在"水多沙少"時(shí)期,監(jiān)利右汊為主汊;而在"沙多水少"時(shí)期,監(jiān)利左汊為主汊。
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圖片說(shuō)明： 析法、Ｍａｎｎ－Ｋｅｎｄａｌｌ突變分析與基于分形理論的極差分析法相結(jié)合的方式，研究１９５１年－２００９年間流量和輸沙率序列的持續(xù)性、突變性以及來(lái)水來(lái)沙之間的匹配關(guān)系，試圖揭示上述水沙特征對(duì)于分汊河道中主汊位置輪換可能產(chǎn)生的影響。１研究區(qū)概況和數(shù)據(jù)來(lái)源１．１河段概況監(jiān)利河段位于長(zhǎng)江中游下荊江的中段，上起塔市驛，下至天字一號(hào)，全長(zhǎng)約２７ｋｍ，由監(jiān)利河彎和裁彎后的上車(chē)灣新河段組成。該河段為典型的彎曲分汊河型，曲率為１．７２，烏龜洲將河彎水流分為左、右兩汊（圖１）。該河段的上下游在１９６７年和１９６９年先后實(shí)施了中洲子和上車(chē)灣人工裁彎。１９７２年７月，在該河段上游約３５ｋｍ處的沙灘子發(fā)生了自然裁彎。河段內(nèi)設(shè)有監(jiān)利（姚圻腦）水文站，，多年平均徑流為３５４３億ｍ３，５月－１０月徑流量占年徑流量的７４％。河道泥沙主要來(lái)源于干流，多年平均輸沙量為３．１７４億ｔ。輸沙量較徑流更加集中，５月－１０月輸沙量占全年總輸沙量的９０％以上。圖１監(jiān)利河段位置及平面形態(tài)示意圖Ｆｉｇ．１ＰｌａｎｆｏｒｍａｎｄｌｏｃａｔｉｏｎｏｆＪｉａｎｌｉｒｅａｃｈ１．２主支汊易位的歷史過(guò)程據(jù)文獻(xiàn)記載［６－７，２０－２２］，如圖２所示，１９３１年特大洪水使得監(jiān)利右岸邊灘被主流切割成江心洲，監(jiān)利河段自此成為分汊河道，主流走右汊；到１９３４年，深泓移至右汊，左汊逐漸淤積衰退。隨著江心洲右緣的崩退和右岸（凸岸）邊灘的淤漲，到１９４５年前后，深泓擺動(dòng)至左汊；１９５５年－１９６９年間，左汊穩(wěn)定發(fā)展為主汊，右汊有萎縮的趨勢(shì)；１９７１年汛后
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圖片說(shuō)明： 水文水資源北爭(zhēng)流的局面。一直到１９９３年，左汊不斷淤積縮窄，右汊則沖深展寬，兩汊的分流比在５０％左右擺動(dòng)。到了１９９４年汛后，右汊迅速發(fā)展起來(lái)，右汊的分流比已經(jīng)超過(guò)７０％，開(kāi)始逐漸成為主汊。圖２監(jiān)利河段歷史演變Ｆｉｇ．２ＭａｉｎｃｈａｎｎｅｌｓｗｉｔｃｈｅｓｉｎＪｉａｎｌｉｒｅａｃｈ１．３數(shù)據(jù)來(lái)源本文以長(zhǎng)江中游監(jiān)利（姚圻腦）水文站１９５１年－２００９年歷年月均流量及月均含沙量為基礎(chǔ)資料（數(shù)據(jù)來(lái)自長(zhǎng)江流域水文年鑒），月均輸沙率由月均流量與月均含沙量的乘積求得，再將月均流量及月均輸沙率各自累加取平均值得到年均的流量及輸沙率。由于該水文站１９６０年７月至１９６６年３月期間停測(cè)，１９７０年－１９７４年期間向下游遷至洪山。為了保證整個(gè)水沙序列的連續(xù)性，前者采用上游新廠站月均流量與藕池河月均分流量的差值估算，后者則采用下遷的洪山站資料來(lái)代替。監(jiān)利、新廠、藕池口、洪山水文站的位置見(jiàn)圖１。２研究方法２．１Ｒ／Ｓ分析法Ｒ／Ｓ法最初由英國(guó)水文學(xué)家Ｈｕｒｓｔ在研究尼羅河水壩工程時(shí)提出，后來(lái)Ｍａｎｄｅｌｂｒｏｔ等［２３］從理論上對(duì)這一方法進(jìn)行了補(bǔ)充和完善，常用來(lái)分析時(shí)間序列的分形特征和長(zhǎng)期記憶過(guò)程。一個(gè)時(shí)間序列｛ξ（ｉ）｝，ｉ＝１，２，…，對(duì)于任意正整數(shù)τ≥１，定義其均值序列＜ξ＞τ、累計(jì)離差系列Ｘ（ｉ，τ）、極差系列Ｒ（τ）以及標(biāo)準(zhǔn)差系列Ｓ（τ）分別為：＜ξ＞τ＝１τ∑τｉ＝１ξ（ｉ），τ＝１，２，…Ｘ（ｉ，τ）＝∑ｉｕ＝１（ξ（ｕ
【作者單位】： 中國(guó)科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所陸地水循環(huán)及地表過(guò)程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;
【基金】：國(guó)家自然科學(xué)基金(41601006;41330751)~~
【分類號(hào)】：TV147

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本文編號(hào)：2514050