第七届青年地学论坛

自地貌学家Schumm（1977）在上世纪70年代将“空间代替时间”（space-for-time substitution）的概念引入地貌学，提出河道演变模型（Channel Evolution Model，简称CEM模型）以来，大量CEM模型研究通过对河道形态变化的特征进行阶段划分来研究河道时空冲淤演变规律。然而，现有CEM模型多基于冲刷下切河道提出，缺乏以淤积为主河道的演变阶段的相关描述方法。
根据河道的垂向冲淤和横断面面积的变化，借鉴Schumm提出的描述冲刷下切河道演变阶段的CEM模型，提出河床演变阶段模型，除准平衡阶段外，包含六个演变阶段：1河床冲刷下切，断面面积增大，并且其增大主要由河床冲刷下切引起；2河床冲刷，河道展宽，断面面积受河道垂向和横向调整增大；3河床淤积，河道展宽，断面面积因河道横向冲刷或展宽而增大；4河床淤积，断面面积减小，其减小主要由河床淤积引起，5河床和河岸均发生淤积，引起断面面积减小；6河床冲刷，断面面积因河岸淤积而减小。阶段1-3代表河道整体发生冲刷（断面面积减小），阶段4-6表示河道整体发生淤积，处于阶段1与4的河道以垂向调整为主，处于阶段3和6的河道以横向调整为主。该模型补充了河道淤积时可能发生的演变阶段，并可用来判断河道垂向与横向调整的相对作用大小。
将建立的模型应用于1960-1978年三门峡水库库区和渭河下游的溯源冲淤变化过程，得到河床演变阶段的时空分布特点，结果表明，随着溯源冲淤向上游发展，河道断面呈现冲刷阶段（1-3）或淤积阶段（4-6）的概率向上游逐渐减小；并且，在溯源冲刷或淤积阶段中，河道横向调整为主的演变阶段（3和6）出现频率占比由下游向上游增加，反映了库区河道越往上游水深和滩槽高差减小、河道横向可动性和影响增强的变化特点，表明建立的模型能够较好地反映河道时空冲淤及垂向与横向调整的变化特征。应用这一模型可直观地给出冲刷或淤积河道的演变阶段的时空分布，为理解和研究多时空间尺度上河床演变提供一种方法。
目前主流的CEM模型的一个重要假设为“空代时”即采用空间尺度上观测的河道演变阶段的变化来描述或预测某固定河道在时间尺度上可能发展的演变阶段。然而，地貌学空代时方法的适用条件及影响因素尚不明确，尚未有研究在较大的尺度上验证空间代替时间在地貌发展过程中的正确性，因此使得地貌学空代时方法尚不能成为地貌学的基础理论。本文研究表明，在较短时间尺度上，“空代时”的假设可能并不适用三门峡库区的演变过程，这可能与上游来水来沙条件和下游库水位随时间不断变化有关。
 

河道时空演变；空代时；河床演变模型；黄河；三门峡