朱克衛(wèi)，樊云龍▲，金 桃，陳佳怡

(1貴州師范學(xué)院地理與資源學(xué)院貴州省流域地理國情監(jiān)測重點實驗室，貴州 貴陽 550018；2貴州省山地資源研究所，貴州 貴陽 550001)

0 引言

河谷地貌是指河谷形態(tài)以及河谷內(nèi)其他地貌類型的總稱。河谷形態(tài)一般又受很多因素影響，如地質(zhì)構(gòu)造運動、氣候、植被、土壤等。其中影響最大的是地質(zhì)構(gòu)造運動。河谷地貌是河流發(fā)育及發(fā)展的決定性環(huán)境因素，河谷地貌的某些定量指標或許能夠揭示河流系統(tǒng)形成演變的特性、規(guī)律及成因。因此，對于河谷地貌特征的定量研究具有重要的理論意義。目前，在國際上與沖積河道相比，基巖河道的研究一直被忽視了許多年。近半個世紀以來，隨著地學(xué)研究的深入，基巖河道的重要性日益突出，相關(guān)研究層出不窮[1-3]，其中尤以基巖河道形態(tài)的研究發(fā)展最為迅速和成熟。

國內(nèi)對河流的研究側(cè)重于沉積物[4]、河谷形態(tài)[5]、河流斷面形態(tài)[6]、河流階地[7]、河流剖面特征[8-10]等。而對河流地貌形態(tài)特征、河道形態(tài)研究較少，其中已有的河道形態(tài)研究在祁連山構(gòu)造帶[11-13]、青藏高原東緣[14]。但對于云貴高原內(nèi)部[15]小區(qū)域且受構(gòu)造活動帶(烏當(dāng)逆沖推覆斷層)影響的河流河谷地貌形態(tài)特征的研究很少。

位于貴陽東部的魚梁河，上游流經(jīng)龍洞堡高原面，屬于構(gòu)造穩(wěn)定環(huán)境；下游流經(jīng)烏當(dāng)盆地，屬于相對沉降環(huán)境；其中穿過了烏當(dāng)逆沖推覆斷層構(gòu)造帶。烏當(dāng)逆沖推覆斷層構(gòu)造帶為一條始自古生代的古斷層，三疊紀后再次復(fù)活而形成如今所見的逆沖斷層。該斷層橫貫烏當(dāng)區(qū)呈東西向延伸。斷層帶內(nèi)斷層巖、構(gòu)造透鏡體發(fā)育。斷層巖多為斷層角礫巖，膠結(jié)緊密，具壓性特征。河流穿過斷層為順斷層面傾斜方向發(fā)育，反映了斷層南盤上升北盤下降的逆沖性質(zhì)[16]。穿越了烏當(dāng)逆沖推覆斷層構(gòu)造活動帶，不僅決定了流域的地勢起伏結(jié)構(gòu)，而且傳遞了構(gòu)造和氣候的重要信號?；鶐r河道是河流上游各點的穩(wěn)定局部侵蝕基準面，它是控制山坡侵蝕的邊界條件，決定了區(qū)域的剝蝕速率，極大程度的影響了河流系統(tǒng)的侵蝕、搬運速率和模式。而定量的測量河谷地貌形態(tài)特征對于揭示河谷地貌與地質(zhì)構(gòu)造活動的關(guān)系是非常有價值的。

1 研究區(qū)概況

魚梁河流域位于貴州省中部，屬于亞熱帶季風(fēng)氣候，氣候溫和，雨量充沛。魚梁河發(fā)源于龍里縣谷腳鎮(zhèn)，沿途流經(jīng)了貴陽市花溪區(qū)、南明區(qū)，最終于烏當(dāng)區(qū)匯入南明河，如圖1所示。魚梁河的河流長度為40.8 km，平均比降約為6.86‰，流域面積為390.4 km2，是南明河的較大一級支流。

圖1 研究區(qū)示意圖Fig.1 Schematic diagram of the study area

魚梁河上游流經(jīng)龍洞堡高原面，屬于構(gòu)造穩(wěn)定環(huán)境；下游流經(jīng)烏當(dāng)盆地，屬于相對沉降環(huán)境；其中穿過了烏當(dāng)逆沖推覆斷層構(gòu)造帶。流域內(nèi)地形為東南高北部低，河流由南向北流，由南向北依次為龍洞堡高原面、烏當(dāng)逆沖推覆斷層構(gòu)造帶、烏當(dāng)盆地。龍洞堡高原面平均海拔超過1100 m，烏當(dāng)盆地平均海拔為1000 m。

2 研究方法及數(shù)據(jù)處理

2.1 研究方法

通過野外實地測量河谷的寬度和深度，來構(gòu)建河谷形態(tài)。測量逆沖推覆斷層河段與其上下游河段的河谷寬度和深度的變化來反映逆沖推覆斷層對河谷形態(tài)的影響，來證實河谷形態(tài)的變化與地質(zhì)構(gòu)造運動是否有響應(yīng)。實地測量不同河段沉積物的變化，水流變化也能反映河谷形態(tài)特征。

通過實地測量制作河谷的橫剖面圖和利用ArcGIS軟件根據(jù)DEM數(shù)據(jù)提取流域范圍和縱剖面圖，來確定研究范圍和分析河谷上、中、下游河谷形態(tài)的變化和海拔的變化，以及河流對流域地貌形態(tài)的侵蝕、塑造。通過制作的簡圖，可以直觀的了解河流的地貌形態(tài)特征。

2.2 數(shù)據(jù)來源

提取流域范圍的DEM數(shù)據(jù)來自地球數(shù)據(jù)網(wǎng)站的地形校正的12.5 m分辨率的數(shù)字高程數(shù)據(jù)；行政界線來自地理空間數(shù)據(jù)云的中國各級行政、河流、道路等基本要素矢量數(shù)據(jù)。

剖面圖數(shù)據(jù)來自實地測量，使用儀器為激光測距儀和地質(zhì)羅盤。本文研究一共進行了8次野外實地測量，2019年野外實地測量了3次，2020年野外實地測量了5次?？偣矚v時1年2個月。

3 貴陽魚梁河河谷地貌形態(tài)特征研究

3.1 不同地貌區(qū)河谷形態(tài)特征

河谷橫剖面是指河道上任意點垂直于該點流向的谷底河道及兩岸谷坡組成的幾何體，其形態(tài)是沿河流的流向而不斷變化的。對河谷橫剖面幾何形態(tài)的定量計算和分析，將有助于判斷河谷類型和發(fā)育情況。通過野外實地測量獲得河谷形態(tài)的數(shù)據(jù)，再按一定比例繪制成剖面圖，本研究一共選取了19個測量點，如圖2所示。

圖2 橫剖面圖測量點位置示意圖Fig.2 Schematic diagram of the positions of the measuringpoints of the cross section map

3.1.1 下游烏當(dāng)盆地段

魚梁河下游流經(jīng)烏當(dāng)盆地，設(shè)置了4個測量點。

測量點1位于東風(fēng)鎮(zhèn)魚梁河與南明河的匯口，地處烏當(dāng)盆地，左岸有疑似河流階地的礫石層，由于正在施工，可能是其他地方搬運過來堆填的，也可能是南明河右岸的河流階地，魚梁河河面寬為44.9 m；河谷形態(tài)為谷底寬闊，谷坡低緩的寬谷。如圖3所示。

圖3 測量點1橫剖面圖Fig.3 Cross section at measuring point 1

測量點2位于貴陽樂灣國際城高爾夫球場，也地處烏當(dāng)盆地，河谷形態(tài)為左岸屬于堆積岸，有邊灘，谷坡建成高爾夫球場，沒有發(fā)現(xiàn)明顯的河流階地；右岸為侵蝕岸，因修情人谷路堆積了土石方，顯得些許高陡。如圖4所示。

圖4 測量點2橫剖面圖Fig.4 Cross section at measuring point 2

測量點3位于老地方燒烤附近，位于地處烏當(dāng)逆沖推覆斷層構(gòu)造帶與烏當(dāng)盆地的過渡地區(qū)，左岸為侵蝕岸，谷坡些許陡峭，右岸為堆積岸，有邊灘，其上是鵝卵石，谷坡上人為硬化和耕地，未發(fā)現(xiàn)明顯的河流階地。如圖5所示。

圖5 測量點3橫剖面圖Fig.5 Cross section at measuring point 3

測量點4位于情人谷趙云燒烤農(nóng)家飯，地處烏當(dāng)逆沖推覆斷層構(gòu)造帶與烏當(dāng)盆地的過渡地區(qū)，從逆沖推覆斷層進入盆地，水流變緩，所攜帶的沉積物沉積下來，將河流分成了岔河，兩岸谷坡些許陡峭。如圖6所示。

圖6 測量點4橫剖面圖Fig.6 Cross section at measuring point 4

下游烏當(dāng)盆地段河谷形態(tài)大致為寬而淺的河谷，下游烏當(dāng)盆地地勢落差小，河流側(cè)蝕強，下切侵蝕弱，形成寬而淺的河谷。流水搬運能力下降，上游攜帶的沉積物在河道沉積，形成一些邊灘和河漫灘。

3.1.2 中游構(gòu)造山脈段

魚梁河中游構(gòu)造山脈河段，設(shè)置了6個測量點。

測量點5位于北京東路情人谷特大橋下，地處烏當(dāng)逆沖推覆斷層構(gòu)造帶中，屬于抬升的構(gòu)造環(huán)境，構(gòu)造活動強烈，海拔落差大，水流湍急，河道窄，無沉積物，兩岸陡峭，左岸比右岸陡峭，河谷為深切的峽谷。如圖7所示。

圖7 測量點5橫剖面圖Fig.7 Cross section at measuring point 5

測量點6位于北京東路情人谷特大橋上游100 m，地處烏當(dāng)逆沖推覆斷層構(gòu)造帶中，屬于抬升的構(gòu)造環(huán)境，構(gòu)造活動強烈，海拔落差大，水流湍急，河流搬運能力強，在河谷里沒有沉積物堆積，河道中留存部分體積較大的崩積巖體，河道屬于基巖河道。河流下切侵蝕能力強，呈現(xiàn)的河谷形態(tài)為深切的峽谷。如圖8所示。

圖8 測量點6橫剖面圖Fig.8 Cross section at measuring point 6

測量點7位于北京東路情人谷特大橋上游250余米，地處烏當(dāng)逆沖推覆斷層構(gòu)造帶中，屬于抬升的構(gòu)造環(huán)境，構(gòu)造活動強烈，海拔落差大，水流湍急，河流搬運能力強，河道無沉積物沉積，屬于基巖河道，右岸有一個溶洞，有兩個洞口，其中有一個通道連接。河流下切侵蝕能力強，呈現(xiàn)的河谷形態(tài)為深切的峽谷。如圖9所示。

圖9 測量點7橫剖面圖Fig.9 Cross section at measuring point 7

測量點8位于汪家大井水庫下游70 m處，處于剛進入烏當(dāng)逆沖推覆斷層構(gòu)造帶，位于水庫下游，屬于原始河道，在此處河面較寬，水流稍緩，河道有部分沉積物，兩岸河谷谷坡較緩，呈峽谷形態(tài)。如圖10所示。

圖10 測量點8橫剖面圖Fig.10 Cross section at measuring point 8

測量點9位于汪家大井水庫上游，海拔落差小，水流變緩，河道分叉，河流搬運能力弱，河道中沉積物沉積，形成了邊灘、河漫灘，左岸為堆積岸，右岸為侵蝕岸，兩岸河谷谷坡低緩，呈寬而淺的寬谷。如圖11所示。

圖11 測量點9橫剖面圖Fig.11 Cross section at measuring point 9

測量點10位于128縣道阿栗魚梁河橋下游500 m處，河面寬闊，河流搬運能力不強，河道中有沉積物沉積。左岸為堆積岸，有河漫灘，岸邊有公路，谷坡上種植有楊梅林；右岸為侵蝕岸，谷坡為20 m的懸崖。如圖12所示。

圖12 測量點10橫剖面圖Fig.12 Cross section at measuring point 10

中游構(gòu)造山脈河段河谷形態(tài)大致為深切的峽谷，構(gòu)造山脈地質(zhì)構(gòu)造運動屬于隆升環(huán)境，落差大，水流湍急，河谷下切侵蝕強，形成了深切的峽谷。

3.1.3 上游龍洞堡高原面段

魚梁河上游流經(jīng)烏當(dāng)盆地，設(shè)置了9個測量點。

測量點11位于阿栗小學(xué)東南方向120 m處，河面較寬，下游修筑攔水壩，水流較緩，河邊有少量沉積物，右岸有農(nóng)田，谷坡種有果樹，坡頂為阿栗小學(xué)；左岸為30 m懸崖，崖底有一處地下河出水口，水流湍急，流量較小。如圖13所示。

圖13 測量點11橫剖面圖Fig.13 Cross section at measuring point 11

測量點12位于阿栗村家家福農(nóng)場西北250 m處，下游修筑攔水壩，水流平緩，河邊有河漫灘，右岸有溶洞(未探明深淺)，溶洞上十余米有明顯流水沖刷過的痕跡，呈懸崖狀；左岸谷坡坡腳為河漫灘，坡上植被完好，坡頂有一養(yǎng)殖場。如圖14所示。

圖14 測量點12橫剖面圖Fig.14 Cross section at measuring point 12

測量點13位于貴陽吉源大車科目三考場東方250 m處，下游修筑有攔水壩，水流平緩，谷坡呈懸崖狀，河谷形態(tài)為窄而淺的峽谷，兩岸巖層褶皺十分明顯，且兩岸褶皺能完整對應(yīng)，可以明顯看出魚梁河切斷巖層形成峽谷，說明此測量點原來早期的地質(zhì)構(gòu)造活動十分強烈。如圖15所示。

圖15 測量點13橫剖面圖Fig.15 Cross section at measuring point 13

測量點14位于貴陽學(xué)院陽明大道延伸橋下，因下游修筑攔水壩，河流水流平緩，兩岸為30 m左右的懸崖，右岸崖底3 m高處有一個流水沖蝕的平臺，谷坡坡頂為貴陽學(xué)院；左岸植被覆蓋良好，河谷形態(tài)為低窄的峽谷。如圖16所示。

圖16 測量點14橫剖面圖Fig.16 Cross section at measuring point 14

測量點15位于貴陽學(xué)院商品房樓盤南方130 m處，因下游修筑攔水壩，河流水流平緩，右岸為25 m高的懸崖，從崖壁上巖層產(chǎn)狀可發(fā)現(xiàn)一條疑似斷層，崖頂為貴陽學(xué)院商品房樓盤。左岸為一斜坡，坡頂為貴陽市前進學(xué)校。如圖17所示。

圖17 測量點15橫剖面圖Fig.17 Cross section at measuring point 15

測量點16位于貴陽市前進學(xué)校南側(cè)100 m左右，下游修筑攔水壩，河流水流平緩，右岸為堆積岸，谷坡上種植有果樹，坡頂為貴州省長安教師培訓(xùn)學(xué)?？颇慷紙觯蛔蟀稙榍治g岸，為25 m高懸崖，崖頂為貴陽市前進學(xué)校。如圖18所示。

圖18 測量點16橫剖面圖Fig.18 Cross section at measuring point 16

測量點17位于龍洞堡龍水路橋下，修建了攔水壩，水流平緩，右岸人為改變過，河谷谷坡上種植有草坪，坡頂為龍源聚樂匯樓盤；左岸為雙龍生態(tài)公園，河谷形態(tài)為寬而淺的寬谷。如圖19所示。

圖19 測量點17橫剖面圖Fig.19 Cross section at measuring point 17

測量點18位于龍洞堡龍騰路橋下，自然河道，水流略急，但上游支流匯入少，河流流量不大。因建設(shè)生態(tài)公園，兩岸人為改動較大，兩岸皆有人行路，右岸谷坡種植草坪，坡頂還存在工地遺留；左岸谷坡種植草坪，坡頂為森林。如圖20所示。

圖20 測量點18橫剖面圖Fig.20 Cross section at measuring point 18

測量點19位于多彩貴州藝術(shù)團有限公司北部150 m處，自然河道，水流急，上游無支流匯入，河水流量不大。在雙龍生態(tài)公園內(nèi)部，兩岸都修建了人行路，右岸為15 m的矮崖，崖上為多彩貴州藝術(shù)團有限公司；左岸坡頂植被良好。如圖21所示。

圖21 測量點19橫剖面圖Fig.21 Cross section at measuring point 19

上游龍洞堡高原面河段的河谷形態(tài)大致為淺而窄的河谷。河谷兩側(cè)為龍洞堡高原面，比較平坦，支流匯入少，側(cè)蝕和下切侵蝕不強，形成河谷為窄而淺的河谷。河道沒有沉積物沉積，為基巖河道。河谷中有很多褶皺和疑似斷層，說明以前龍洞堡高原面抬升時的地質(zhì)構(gòu)造運動十分強烈。

3.2 不同構(gòu)造環(huán)境對河谷形態(tài)的影響

為研究魚梁河河流縱剖面發(fā)育特征與構(gòu)造運動的關(guān)系，沿干流提取了魚梁河的縱剖面剖面線，如圖22、圖23所示。分析了各河段的河流比降，如圖24所示。

圖22 河流縱剖面圖1Fig.22 Longitudinal section of the river 1

圖23 河流縱剖面圖2Fig.23 Longitudinal section of the river 2

圖24 河流分段比降圖Fig.24 Graph of river segment gradient

3.2.1 下游烏當(dāng)盆地段

從縱剖面圖和河流比降可以看出，魚梁河下游部分河流的落差較小，河流比降為2.59‰，比降較低，可反映出下游地勢低平。而烏當(dāng)盆地屬地質(zhì)沉降環(huán)境，地勢低平落差小，水流平緩，水流流量較大，河道寬闊，河流的搬運能力弱，從上游攜帶的沉積物容易在下游堆積，形成了很多的邊灘、河漫灘，河道中泥沙沉積，河道為沉積河道。下游沒有發(fā)現(xiàn)明顯的河流階地，原因是河谷谷坡受人為改變較大，自然裸露的河岸較少。下游整體呈現(xiàn)的河谷形態(tài)為寬而淺的河谷。地質(zhì)構(gòu)造運動與之對應(yīng)，很好的響應(yīng)了河流流經(jīng)烏當(dāng)盆地地質(zhì)活動相對沉降的地質(zhì)環(huán)境。

3.2.2 中游構(gòu)造山脈段

從縱剖面圖和河流比降可以看出，魚梁河中游部分河流落差很大，河流比降為12.69‰，比降較大，可反映出中游構(gòu)造山脈地勢落差大。與龍洞堡高原面到烏當(dāng)盆地過渡地區(qū)相符。中游多條支流匯入，海拔落差大，水流湍急，河流搬運能力強，在河谷里沒有沉積物堆積，河道中留存部分體積較大的崩積巖體，河道屬于基巖河道。河道地勢落差大，水流湍急，下切侵蝕強，河谷形成了深切的峽谷。峽谷的形成除了與地勢落差大有關(guān)外，還與該地的地質(zhì)構(gòu)造運動有關(guān)，中游構(gòu)造山脈為烏當(dāng)逆沖推覆斷層構(gòu)造帶，屬于隆升的構(gòu)造環(huán)境。從而加強了河流的下切侵蝕，形成了深切的峽谷。

3.2.3 上游龍洞堡高原面段

魚梁河上游部分河流落差較小，河流比降為2.82‰，比降較小，可反映出上游地勢平緩。源頭部分河流落差略大，水流略急，但由于支流匯入少，搬運能力不強，河道中有部分沉積物沉積，形成邊灘、河漫灘。在龍洞堡的上游河段，地勢起伏小，支流匯入少，河流下切侵蝕不強，形成了開闊的河谷。與魚梁河上游流經(jīng)龍洞堡高原面，高原面地勢起伏不大相符。從橫剖面圖中可以看出，在龍洞堡河段河谷呈低矮的小峽谷，由于修建了多個攔水壩，谷底特征不明顯，水文特征也不明顯，在龍洞堡高原面隆升時期，有支流匯入，河流流量增大，下切侵蝕增強，形成了窄而淺的峽谷，河道中沒有沉積物沉積。

4 結(jié)論

通過對不同構(gòu)造區(qū)域河谷形態(tài)的測量，可以看出魚梁河下游的河谷形態(tài)主要是寬而淺的寬谷；中游的河谷形態(tài)主要是窄而深的深切峽谷；上游的河谷形態(tài)大多為窄而淺的河谷。下游與中游的河谷形態(tài)差別最大，下游地勢平緩開闊，形成寬谷，中游因為地勢落差大和地質(zhì)構(gòu)造運動抬升，河流下切侵蝕強，形成了窄而深的峽谷；上游和下游同為開闊型河谷，但下游多為沉積河道，上游多為基巖河道。

魚梁河下游流經(jīng)烏當(dāng)盆地，烏當(dāng)盆地屬于構(gòu)造沉降環(huán)境，而在下游的河谷為寬而淺的寬谷；中游穿過了烏當(dāng)逆沖推覆斷層構(gòu)造帶，地質(zhì)構(gòu)造運動屬于隆升環(huán)境，在構(gòu)造帶內(nèi)河谷形態(tài)呈窄而深的峽谷；上游流經(jīng)龍洞堡高原面，高原面地質(zhì)構(gòu)造穩(wěn)定，形成了窄而淺的河谷。