师长兴, 齐德利. (2013)湖南张家界溹水河谷与流域形态特征及其地貌意义* [J]. 古地理学报, 15(6): 865-874
Shi Changxing, Qi Deli. (2013)Geometric characteristics of valley and basin of Suoshui River in Zhangjiajie of Hunan Province and their implications in landform evolution[J]. Journal Of Palaeogeography, 15(6): 865-874. DOI:10.7605/gdlxb.2013.06.071  
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湖南张家界溹水河谷与流域形态特征及其地貌意义*
师长兴, 齐德利
中国科学院地理科学与资源研究所陆地水循环及地表过程重点实验室,北京 100101

第一作者简介 师长兴,男,1963年生,博士,中国科学院地理科学与资源研究所研究员,主要从事河流地貌、流域物质迁移与环境变化研究。E-mail:shicx@igsnrr.ac.cn。

收稿日期:2013-02-05
基金:*张家界世界地质公园地质遗迹保护专项基金资助
摘要

利用数字高程模型( DEM)数据、地形图、地质图数据结合实地踏勘,分析并计算了张家界地貌主要分布区溹水流域河谷形态特征和侵蚀积分值(HI),探讨了流域地貌侵蚀发育阶段特征。研究发现:溹水干流比降沿程基本上逐渐减小,纵剖面呈上凹形,凹度值约为0.70;主要支流比降明显大于干流,凹度值介于0.12~0.98;溹水干流河谷宽度和宽深比沿程向下表现出上升趋势、深度表现出下降趋势;溹水河谷横剖面凹度值上游较低,中游较高,近河口又降低,平均值约为0.63,都大于0.5;上中游主要支流河谷相对窄深,下游支流河谷相对宽浅;支流河谷横剖面的凹度值变化范围较大,平均值大于0.50。说明这一地区在地壳迅速抬升之间有较长时间地壳相对稳定,横向侵蚀形成一定宽度的河漫滩,河谷为 U型谷,地貌发育处于壮年期或壮年期的中晚期。河谷侧蚀,河谷凹度值大于0.5,是张家界地貌独立峰柱得以形成的重要条件;溹水流域上游下段和中游HI值较高,下游HI值较低,最高值出现在天子山周围;没有发现地势和基岩特性对溹水流域HI值分布存在显著影响;张家界砂岩峰林地貌发育地区集中于溹水上游下段和中游上段的泥盆系砂岩分布区,这一地区HI平均值为0.46,处于地貌侵蚀旋回的壮年期。

关键词: 张家界; 溹水; 河谷形态; 侵蚀积分值; 地貌
中图分类号:P931.1 文献标志码:A 文章编号:1671-1505(2013)06-0865-10
Geometric characteristics of valley and basin of Suoshui River in Zhangjiajie of Hunan Province and their implications in landform evolution
Shi Changxing, Qi Deli
Key Laboratory of Water Cycle and Related Surface Processes, Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research,Chinese Academy of Sciences,Beijing 100101

About the first author Shi Changxing,born in 1963,doctor,is a research professor in Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research,Chinese Academy of Sciences,and he is mainly engaged in fluvial geomorphology,sediment transport and environmental change studies.E-mail:shicx@igsnrr.ac.cn.

Abstract

Using data of DEM,landform and geologic maps and surveys in fields,this study investigated the characteristics of valley geometry,hypsometry and the stage of landform evolution of the Suoshui River basin,in which most of the sandstone forests or pillars,the typical Zhangjiajie landform,are located.Results show that the mainstream of the Suoshui River has a concave longitudinal profile with a slope declining downstream and a concavity value of 0.70,and the principal tributaries of the river have a gradient much higher than that of the mainstream and a concavity in the range of 0.12-0.98.Along the mainstream downstream,the width and the width/depth ratio of the river valley increase and the depth decreases gradually.The cross-sectional concavity of the mainstream of the Suoshui valley is lower in the upper and lower reaches and higher in the middle reaches,and that of all the sampled sections is over 0.5 with an average of 0.63.The valleys of main tributaries in the upper and middle reaches are narrower than those in the lower reaches.They have a wide range of cross-sectional concavity but with an average larger than 0.5.The high cross-sectional concavity of the mainstream and tributaries is a reflection of the formation of U-shaped valleys with strips of floodplains along the valleys by lateral erosion during a long period of weak tectonic uplifting between two tectonic active periods,which are the characteristics of landforms in the middle and late mature stage.The lateral erosion and a higher value of cross-sectional concavity of valleys should be a favorable condition for the formation of the isolated sandstone pillars in Zhangjiajie.In the Suoshui basin,the hypsometric integral is higher in the lower part of the upper reaches and in the middle reaches with the highest values occurring around the Tianzishan peak.No relation of the hypsometric integral with relief and rock property is detected in the basin.The sandstone forests and pillars in Zhangjiajie concentrate in the areas with Devonian sandstone as the bedrock in the lower part of the upper reaches and upper part of the middle reaches,where the fluvial-erosional landforms are in their mature stage indicated by a mean hypsometric integral of 0.46.

Key words: Zhangjiajie; Suoshui River; valley geometry; hypsometric integral; landform

张家界砂岩峰林地貌以3000多险绝而俏丽的突起石柱闻名于世, 这一独特的地貌景观已被简称为“ 张家界地貌” 。张家界地貌得以形成, 密集垂直节理发育的厚层水平产状砂岩是其物质基础。前人对张家界地貌特征及其形成原因已有一些研究, 特别从地质和构造条件及其形成时代等方面进行了多方面探讨(陈国达, 1993; 吴忱和张聪, 2002; 唐云松等, 2005; 黄林燕等, 2006; 平亚敏等, 2011; Yang et al., 2011)。但从整块砂岩成为一个个独立的石柱则是侵蚀过程的产物。基岩相对抬升后, 河流下切驱动了侵蚀地貌的发育, 这一过程在陆地表面普遍存在, 而且河流进一步将侵蚀的泥沙搬运带入沉积盆地, 最终将构造运动、海平面上升以及气候等外界条件变化作用传递到整个流域(Whipple and Tucker, 1999, 2002; Turowski et al., 2008)。因此, 基岩河流的形态特征与侵蚀地貌发育的程度有着密切的关系。流水作用在张家界地区砂岩侵蚀过程中占据主要地位, 并作为这一过程的最后一环, 决定了砂岩从风化到被侵蚀搬运的进程。沟壑是流水侵蚀的产物, 因此沟壑特征在一定程度上可揭示砂岩地貌侵蚀发育的过程。过去对分离砂岩峰林的负地形沟谷研究还很少。文中主要定量分析了溹水沟谷发育形态特征和流域侵蚀特征, 并探讨了与张家界地貌形成和发育的相关问题。

1 区域背景

张家界地貌主要发育在溹水流域, 占张家界砂岩峰林分布区(约86 km2)的92%。溹水属澧水的二级支流, 流域面积522 km2, 全长63.8 km。溹水发源于大庸磨子峪, 水绕四门(鸳鸯溪与龙尾溪汇口)以上又称为金鞭溪, 以下经溹溪峪、河口、三官寺、双枫潭、至江垭入溇水(图 1)。双枫潭水文站控制流域面积414 km2, 多年(1959— 1985年)平均径流量为4.08× 108 m3/a, 平均流量为12.9 m3/s。

图1 溹水流域位置和主要水系简图Fig.1 Sketch map showing river basin location and main tributaries of Suoshui River

溹水流域位于扬子地台东南缘, 地质历史上经历多期构造运动, 形成以北东走向为主, 同时发育北西向、近南北向和近东西向断裂与褶皱的区域构造格局。流域内出露地层主要是中下志留统、中上泥盆统、中下二叠统、中下三叠统、中下侏罗统和第四系。张家界峰林地貌发育在溹溪流域上游甘溪与鸳鸯溪等源区的天子山周围, 以及溹溪河谷以南王家峪至黑草沟一带的中上泥盆统巨厚石英砂岩分布区。

2 数据与方法

作者主要利用了30 m× 30 m分辨率DEM数据和1:50000地形图, 并进行了实地踏勘。计算了溹水流域不同空间尺度侵蚀积分值(hypsometric integral, 简写称为HI)(Strahler, 1952), 包括整个溹水流域的值, 沿河分段HI值, 主要支流HI值, 以及1 km× 1 km窗口下侵蚀积分值的平面变化, 以揭示侵蚀积分值的区域变化和溹水流域不同河段侵蚀发育的阶段。利用DEM数据进行溹水流域河网与沟道生成, 同时利用地形图点绘了溹水主流及25条主要支流的纵剖面线。每条纵剖面线都起自分水岭, 结束于入汇口。计算了这些纵剖面的比降、凹度指标, 以便揭示区域地貌侵蚀发育特征。谷纵剖面的凹度指标(Langbein, 1964)可以表达为LIC=2D/H, 其中 D 是连接纵剖面端点直线与纵剖面之间的最大高差, H是纵剖面的落差。

河床特征与现代水流条件密切相关, 而河谷则与相当长的地质时间尺度上河流过程以及地质构造有更大的联系, 因此河谷形态研究不同于现代河床演变研究。而且, 现实河谷两侧谷坡受沟壑切割, 形态十分不规则, 较难进行定量研究, 这是这方面研究较少的一个主要原因。考虑到这些问题, 作者根据研究区河流的尺度, 主要对溹水干流和主要支流干流的河谷形态进行分析。每条支流布设5个以上断面, 干流布设22个断面, 从DEM数据采集断面高程, 共得到163个断面。所用到的形态指标包括宽度(B)、平均深度(H)、宽深比(B/H)、纵剖面凹度(LIC)以及横剖面凹度(CIC)。为了进行合理对比, 按照河谷的水流能量指标QJ确定用于计算该河谷的某个过水断面的面积, 其中因为没有流量数据, 以其集水面积A代替, 即水流能量指标变成AJ。这样做是考虑到河流的侵蚀搬运能力与水流能量有关, 因此由AJ确定的断面面积下的河谷在不同河段之间和不同河谷之间大致有相同的发育时间。具体做法是将溹水最下面的断面面积设定为一个值(文中设定为100000 m2), 它既能代表在较长地质历史时期河流过程的结果, 又避免了因许多断面谷肩低、断面面积小而无法得到其形态指标。然后干流河谷与支流河谷的断面面积按其AJ值与溹水最下面的断面的AJ值的比值乘以100000 m2计算。如图2所示, 宽度是指河谷面积为设定断面面积的河谷宽度, 平均深度是断面面积与宽度的比值, 宽深比为宽度与平均深度的比值。河谷从深泓点开始向上对应不同高程有不同的宽度, 将宽度与对应高程连线形成如图2中右下插图中一条折线。以这条折线为对角可作出一个边线平行坐标轴的矩形, 河谷横断面的凹度指标就是高程— 河谷宽度连线以上矩形的面积A与整个矩形面积之比。

图2 用于河谷形态指标计算的河谷断面示意图Fig.2 Sketch map showing cross section of a valley for deriving geometric indices

Strahler(1952) 提出的侵蚀积分曲线是分别以x=a/A和y=h/H为横坐标和纵坐标形成的一条曲线。其中, A为流域面积, H为流域最高点与最低点的高差, a为流域内某等高线以上的面积, h为该等高线与流域最低点的高差。此曲线与x轴及y轴围成的面积即为该流域的侵蚀积分值。侵蚀积分值的大小被用于表征按戴维斯侵蚀循环学说中流域侵蚀所处的阶段。当其介于0.6~1时, 表示地貌发育阶段为青年期; 在0.35~0.6之间, 表示地貌发育处于壮年期; 小于0.35时, 表示地貌发育已到存在孤丘的老年期(Strahler, 1952)。借助DEM数据, 任何一区域的侵蚀积分值可以利用地形起伏度准确快捷的计算出来, 地形起伏度定义为E=(平均高程-最小高程)/(最大高程-最小高程)(Wood and Snell, 1960)。二者在数学上是完全等同的(Pike and Wilson, 1971)。

3 溹水河谷剖面特征
3.1 纵剖面特征

3.1.1 溹水干流纵剖面

连接从河源至河口的溹水河谷最深点得如图3纵剖面线, 可见溹水纵剖面呈上凹形, 其LIC值为0.70, 比降沿程逐渐减小, 但在近河口段比降又有所增加。从溹水纵比降的变化以及其他地质地貌特征, 可以将溹水划分为上、中、下3个河段, 其中可以张家界公园东门以上(距河源20 km)为上游, 以下至星子溪汇口(距河源33 km)为中游, 星子溪汇口以下为下游。

图3 溹水河谷纵剖面Fig.3 Longitudinal profile of Suoshui River valley

表1 溹水及其主要支流特征统计 Table1 Characteristics of Suoshui valley and its main tributaries

3.1.2 溹水主要支流干流纵剖面

溹水两岸面积大于2.9 km2的支流计有25条。各条支流的特征如表1。这些支流最大的流域面积接近94 km2。支流的干流长度2.9~20.9 km, 比降介于0.04~0.20。凹度值介于0.12~0.98。距离溹水河口越远, 支流的干流比降一般越大, LIC值越低(图 4)。

图4 溹水主要支流(或支沟)比降(a)和纵剖面凹度(LIC)(b)变化Fig.4 Changes in slopes(top)and concavity indices (bottom) of tributaries of Soushui River

3.2 横剖面特征

3.2.1 溹水干流横剖面

如图5, 溹水干流从上游至河口, 河谷宽度(B)逐渐增加, 至河口段增加速度十分明显。深度(H)表现出先增加, 到中游后又减小的变化过程, 其中在上游区下段增加速度十分大。宽深比(B/H)河源区和近口段较大, 上游下段最小。溹水河谷横剖面凹度(CIC)值沿程变化规律性不明显, 但总的来说, 河谷CIC平均值约为0.62, 都大于0.5, 说明谷坡基本为上凹型。野外考察观测到谷底河流两侧发育有几米至几十米的河漫滩。

3.2.2 主要支流河谷横剖面

图6显示了溹水主要支流河谷横剖面的形态指标。上中游河谷相对窄深, 上游左侧谷宽平均值为321 m, 谷深平均为32 m; 右侧平均谷宽为302 m, 谷深平均为33 m; 中游右侧谷地平均宽度为328 m, 平均谷深为31 m。考虑到其较大的变化范围, 不同区域的谷宽与谷深的平均值可以认为没有显著差异。上中游河谷较短, 沿河谷的宽深变化也没有显著趋势。上中游河谷宽深比值变化也显示出与河谷宽度类似的特征。下游支流河谷相对中上游要宽浅, 平均宽度为523 m, 平均深度23 m, 几条较长支流河谷, 沿程向下还有宽度增加, 深度减小, 宽深比加大的总趋势(图 6-a, 6-b, 6-c)。支流河谷横剖面的凹度值(CIC)变化范围也较大(图 6-d), 其中上游左岸支流凹度平均值为0.59, 右岸平均值为0.60, 中游右岸平均值为0.60, 下游凹度平均值为0.57。下游向河口方向, 支流宽度增大、深度减小, 宽深比值增加, 河段之间支流横断面凹度值差异不明显(图 7)。

4 侵蚀积分值(HI)空间变化
4.1 沿干流变化

图8-a反映了沿干流分段HI值的变化, 其中, 在距河源约10~20 km处, 即位于四水绕门与溹溪湖水库大坝之间, 恰好是溹水上游的下段, HI值达到了0.48~0.53。再向上游, 侵蚀积分值快速降低, 至大约距河源5.7 km处, 降至0.30。图8-b是25条主要支流及河源区的侵蚀积分值沿程变化, 虽然与图8-a细节不同, 但总的沿程变化形式一致。

图5 溹水河谷横剖面形态指标沿程变化Fig.5 Changes in cross-sectional geometric indices of Suoshui River valley

图6 溹水主要支流河谷横剖面形态指标分布Fig.6 Changes in cross-sectional geometric indices of main tributaries of Suoshui River

侵蚀积分值(HI)的大小受流域尺度的影响(Hurtrez et al., 1999; Chen et al., 2003; 陈彦杰等, 2005)。为了消除流域尺度对图8-a、图8-b中HI的影响, 利用DEM数据, 设置不同边长的正方形窗口, 计算了不同窗口大小下溹水流域平均HI值。点绘HI平均值与窗口面积的关系如图8-c, 可见, HI平均值随窗口面积(A)的增大而减小。为此, 对图8-a中HI值按溹水流域面积为标准进行修正, 对图8-b中HI值按支流流域面积的平均值为标准进行修正。则得图8-a, 8-b中“ +” 曲线。可见某点以上流域平均HI值都有所降低, 但从上游到下游HI值的变化趋势没有变化; 支流HI值基本没有变化。

图7 溹水主要支流河谷横剖面形态指标平均值沿溹水干流变化Fig.7 Changes in cross-sectional geometric indices of main tributaries along trunk stream of Suoshui River

图8 某点以上(a)和分段侵蚀积分值(HI)(b)沿溹水干流的变化及溹水流域HI平均值与窗口面积的关系(c)Fig.8 Hypsomytric integral of drainage areas upstream of a point on trunk stream(a)and of different reaches(b)along trunk stream of Suoshui River, and relation of hypsometric integral with size of window(c)

4.2 平面变化

为分析溹水流域HI值空间变化, 取窗口面积10 km2, 利用地形起伏度计算了逐个栅格的HI值, 结果见图9。整体上, 上中游HI值较高, 下游HI值较低。最高值出现在天子山周围。统计张家界砂岩峰林分布区HI平均值为0.46, 其他区的HI平均值为0.43。点绘HI值与高程的关系如图10, 可见, HI值随高程变化的梯度约为0.325/1000 m。

图9 溹水流域侵蚀积分值(HI)的空间分布(窗口面积10 km2)Fig.9 Spatial distribution of hypsometric integral (HI) in Suoshui River basin (under a window size of 10 km2)

图10 溹水流域侵蚀积分值(HI)与高程的关系Fig.10 Relationship between hypsometric integral (HI) and altitude in Suoshui River basin

已有研究认为侵蚀积分值受到地势、岩石的抗蚀力、构造抬升速率等因素的影响(Lifton and Chase, 1992; Hurtrez et al., 1999; Chen et al., 2003)。由于对研究区构造抬升速率空间变化不了解, 其影响无法分析。为了检验地势和岩石类型对溹水流域HI值的作用, 提取溹水流域150 m× 150 m栅格点上逐点10 km2窗口的地势差、不同界系岩石地层所占面积。首先点绘HI值与地势的关系如图11, 可见, 在溹水流域, HI值基本不受地势高差变化的影响。点绘不同岩石类型面积比例与分布区HI平均值, 发现灰岩为主的下二叠统与HI值存在明显正相关。但据图2, 其主要分布于天子山及其周围。天子山是这一地区的一个高夷平面, 从中心向周围HI值逐渐降低, 恰好向周围10 km2窗口内的下二叠统面积减小, 因此下二叠统面积比例与HI值之间的关系是地貌空间分布特征的表现, 而不能说明该类岩石的存在左右HI值的分布。其他岩石类型面积比例与分布区HI平均值都没有统计意义上的关系。

图11 溹水流域侵蚀积分值(HI)与地势高差的关系Fig.11 Relationship between hypsometric integral (HI) and relief in Suoshui River basin

5 地貌特征与地貌发育关系

溹水河谷横剖面凹度(CIC)值从河源至河口先增后减的变化(图 5), 反映了溹水不同河段具有不同的发育历史和现代侵蚀特征。溹水近河口CIC低值反映了近河口段侵蚀基准面下降, 侵蚀加剧; 上游河谷CIC值较低, 则反映了上游比降大, 侵蚀也较强的特征; 中游及下游上段凹度值较高, 表明河流在近一个地质时期内, 下切较弱, 侵蚀横向发展, 形成了较宽的谷底。但溹水干流河谷凹度值基本上都大于0.5, 谷坡基本为上凹型, 说明这一地区虽然经历了多次的构造抬升, 但在迅速抬升之间有较长时间地壳相对稳定时期, 河流有足够的时间形成均衡剖面, 并且可以横向侵蚀发展, 因此谷底形成一定宽度的河漫滩, 河谷得以发育为U形谷。如果按戴维斯的地貌侵蚀循环理论所述不同阶段河谷特征(Davis, 1899), 溹水流域上游已进入了壮年期, 中下游在壮年期的中晚期。这与Strahler 按HI大小对流域发育阶段的划分基本吻合。图6与图7显示支流河谷凹度值大多数也大于0.5, 河谷侧蚀, 这是张家界地貌独立峰柱得以形成的一个重要条件。

溹水干流侵蚀积分值(HI)沿程变化呈现河源区低, 向下游逐渐增加, 进入中游以后又逐渐减少(图 8)。出现这样的变化, 与流域不同河段地貌发育的基础不同有关。张家界砂岩峰林地貌景区1100~1300 m高程存在1个夷平面, 在800~950 m存在一级剥夷面(杨振, 2011)。与研究区相邻长江三峡地区发育了二级夷平面和1个剥夷面, 高度分别为1800~2000 m、1200~1500 m、800~1200 m, 二级夷平面分别形成于古近纪、上新世, 剥夷面形成于上新世晚期至更新世早期(时间介于3.6~1.8 ma BP), 呈现为山谷盆地、山间盆地、U型谷或宽谷(Li et al., 2001)。与此对照, 张家界位于1100~1300 m的夷平面形成时代也为上新世; 800~950 m一级剥夷面形成时代为3.6~1.8 ma BP。溹水距河源约10 km范围内的支流流域内基本上不存在1100~1300 m夷平面分布, 或者河源区分水岭在溹水与西南侧茅溪及两岔溪共同侵蚀作用下显著降低, 加以河源区没有受到近几次侵蚀基准面降低的影响, 侵蚀基准面相对较高, 这些支流流域的侵蚀发育阶段已到壮年期后期, 干流河源甚至到了老年期。上游下段和中游侵蚀积分值较高, 向下游侵蚀积分值呈阶梯式降低。这一现象可能的解释是:其一, 侵蚀基准面下降, 河流溯源侵蚀, 夷平过程下游先于中上游; 其二, 中下游侵蚀夷平旋回起于一个相对上游较低的剥夷面。至于确切是哪种原因, 或兼而有之, 还有待今后获取更多证据后加以定论。张家界砂岩峰林地貌主要发育于溹水上游下段和中游上段, 处于地貌侵蚀旋回壮年期的泥盆系砂岩分布区; 近河源区和下游砂岩峰林地貌不发育。

从张家界砂岩峰林地貌笔直高耸的峰柱和存在可称为“ 嶂谷” 的、深窄的河谷这些微地貌特征看, 地貌发育仍处于强烈下切的青年期, 但以流域侵蚀积分值和河谷形态特征判断, 却是属于壮年期的地貌, 是一种经过长期下切、同时又有一定程度侧向侵蚀的地表过程的产物。这种不同尺度地貌显示出的地貌发育状况的差异, 反映了水平层理和密集垂直节理等岩性和构造特点对于地貌发育形态的影响, 同时也说明地貌特征参数对地貌发育有较好的指示作用, 可以帮助研究者更深入地理解地貌现象。当然, 这里得到的地貌参数作为地貌发育结果的表征, 只能揭示地貌发育过程现阶段空间变化部分特征, 并籍此反映地貌发育阶段的概貌, 还有必要在更高分辨率的地形地貌数据和更翔实的地质构造演化、历史环境变化等相关信息的支持下, 进一步探索其在分析区域地貌发育中的作用。同时, 为了深入了解地貌发育的过程, 还需要对能够反映河流下切速率的侵蚀和堆积地貌开展形成年龄的测量分析和侵蚀过程的模拟研究。

值得一提的是, 戴维斯侵蚀循环学说所描述的是一次地块快速地抬升后、被逐渐侵蚀夷平过程和地貌发育阶段特征。但是从研究区存在一级夷平面和一级剥夷面、以及下游存在不同高度的岩溶洞穴和河流阶地(平亚敏等, 2011; Yang et al., 2011)看, 研究区很可能经历了长时间持续的或多次交替的相对活跃与静止的地壳抬升运动, 从河口向河源发生了一波又一波的河流溯源侵蚀过程, 流域的侵蚀过程很可能不是沿着一个从青年期到老年期的完整的循环轨迹发展, 因此文中对溹水流域不同河段发育阶段的划分, 确切地说是其地貌发育具有戴维斯侵蚀循环某个阶段的特征。尽管如此, 利用戴维斯侵蚀循环阶段表述溹水流域地貌发育特征, 仍然能够较好地反映长期地质构造运动与河流侵蚀相对作用强度和侵蚀地貌发育程度及其空间变化。

6 结论

溹水干流比降沿程逐渐减小, 但在近河口段比降又有所增加。纵剖面呈上凹形, 其纵剖面凹度(LIC)值为0.70。与溹水干流相比溹水主要支流的比降明显较大, 介于0.04~0.20; LIC值相对较小, 介于0.12~0.98, 而且显示出距离溹水河口越远, 支流的比降一般越大, LIC值越低。

溹水干流河谷宽度和宽深比沿程向下在起伏变化中表现出上升趋势, 深度表现出下降趋势。溹水河谷横剖面凹度(CIC)值上游较低, 中游较高, 近河口又降低; 河谷横剖面凹度平均值约为0.63, 都大于0.5, 为U型河谷。上中游主要支流河谷相对窄深, 100000 m2横断面面积谷宽平均值约为320 m, 谷深平均约为32 m, 河谷宽深比值平均约为10。下游支流河谷相对宽浅, 平均约为523 m, 平均深度23 m, 几条较长支流河谷沿程向下还有宽度增加、深度减小、宽深比加大的总趋势。支流河谷横剖面的凹度值变化范围也较大, 其中, 上、中游平均值约为0.60, 下游凹度平均值为0.57, 差别不显著。

溹水河谷纵、横断面形态发育联系密切, 地貌特征形成更多地决定于地貌发育过程。上游较低的河谷横剖面凹度值是侵蚀较强的反映; 中游及下游上段凹度较高, 表明河流在近一个地质时期内, 下切较弱, 侵蚀横向发展; 溹水近河口低值反映了近河口段侵蚀基准面下降, 侵蚀加剧。溹水干流河谷凹度值大于0.5, 说明这一地区在迅速抬升之间有较长时间地壳相对稳定时期, 横向侵蚀发展形成一定宽度的河漫滩, 河谷发育为U形谷。河谷形态特征表明溹水流域上游地貌侵蚀发育已进入了壮年期, 中下游在壮年期的中晚期。河谷凹度值大于0.5, 河谷侧蚀, 是张家界地貌独立峰柱得以形成的一个重要条件。

溹水流域侵蚀积分值(HI)最高值出现在天子山周围, 张家界砂岩峰林分布区HI平均值为0.46, 其他区的HI平均值为0.43。沿溹水从上游到下游HI值先增加后减小。HI值的大小与流域不同河段地貌发育的地质地貌基础不同有关。没有发现地势和基岩特性对溹水流域HI值分布有明显的影响。张家界砂岩峰林地貌发育地区集中于溹水上游下段和中游上段, 处于地貌侵蚀旋回的壮年期的泥盆系砂岩分布区。

作者声明没有竞争性利益冲突.

参考文献
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