山区河流阶梯-深潭研究应用进展.pdfVIP

第30 卷 第1期 地 理 科 学 进 展 Vol.30, No.1 2011 年01 月 PROGRESSINGEOGRAPHY Jan., 2011 山区河流阶梯-深潭研究应用进展 1,2 2 3 2 余国安 , 黄河清 , 王兆印 , 姚治君 (1. 中国水利水电科学研究院, 北京 100083；2. 中国科学院地理科学与资源研究所, 北京 100101； 3. 清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室, 北京 100084) 摘 要：阶梯-深潭是大坡度山区河流常见而又十分重要的河床微地貌形态，河床常由一段陡坡和一段缓坡加上深 潭相间连接而成，在河道纵向呈现一系列阶梯状。阶梯-深潭系统能有效耗散水流能量，控制河床侵蚀下切，并维 持良好的河流生境和生态，因而是大坡度山区下切河流维持健康稳定的重要河床结构形态。20 世纪80 年代以来， 国外对阶梯-深潭发育的环境条件、阶梯和深潭结构的形态特征和形成机理，以及河流地貌和生态效应等开展了大 量研究，研究方法主要为野外调查、室内水槽实验及数学模型等。近年阶梯-深潭系统及相近的河床结构形态已经 在山区河流治理上得到应用，并取得良好效果。本文为阶梯-深潭系统近30 年研究进展和山区河流治理、修复应用 情况的综合述评，并就未来研究方向提出建议。 关 键 词：山区河流；阶梯-深潭；研究进展；应用 1 引言 环境条件；②结构形态成因类型、特征及量化参数； ③形成机理；④河流动力学、地貌及生态作用。近 大坡度(S3%~5%) 山区河流的河床常由一段 年来，阶梯-深潭逐渐应用于山区下切河流的治理 陡坡和一段缓坡加上深潭相间连接而成，在河道纵 和修复。相对而言，国内开展的研究和应用很少。 向呈现一系列阶梯状。这种典型河床微地貌形态 在国外地学界和水利学界称为Step-pool[1-3] ，即“阶 2 研究进展 梯-深潭”，其结构概化如图1所示。 有关阶梯-深潭的早期研究主要通过野外调查 山区河流阶梯-深潭系统能有效耗散水流能 量，控制河床下切，保持河道稳定，并能维持良好的 分析山区河流阶梯-深潭系统的发育成因及形成的 [4-6] 环境条件，随后结合室内水槽实验分析阶梯-深潭 河流生境和生态 ，因而对于大坡度山区河流的健 [3,7-8] 康稳定有十分重要的意义。自20 世纪80 年代以 与泥沙运动的相互作用 、形成过程及其水力学 [9] 特性 。 来，国外对阶梯-深潭这一河床地貌现象开展大量 研究，概括起来主要涉及以下4 个方面：①发育的 2.1 自然地理及地质地貌条件 阶梯-深潭系统在广泛的环境条件下(河床坡度 大于3%)都有发育，不但存在于气候湿润地区的河