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Arid Land Geography >

2025 , Vol. 48 >Issue 10: 1771 - 1782

DOI: https://doi.org/10.12118/j.issn.1000-6060.2025.018

Climatology and Hydrology

Prediction of the ecological and water diversion impacts of the channel evolution of the Tarim River mainstream from Yingbazha to Wusiman on both banks

  • Jiuzhou GAO , 1, 2 ,
  • Lin LI , 1, 2
Expand
  • 1. College of Water Resources and Civil Engineering, Xinjiang Agricultural University, Urumqi 830052, Xinjiang, China
  • 2. Xinjiang Key Laboratory of Water Resources Engineering Safety and Water Hazard Prevention and Control, Urumqi 830052, Xinjiang, China

Received date: 2025-01-09

  Revised date: 2025-02-16

  Online published: 2026-03-11

Fold

Abstract

To investigate the impacts of river-channel erosion and deposition evolution on the ecological sluice gates and water diversion outlets along the middle reaches of the Tarim River mainstream, Xinjiang, China, a fluvial process model of the Yingbazha-Wusiman reach under the 2018 shoreline conditions was established and validated in MIKE21 software. Incorporating the geomorphic acceleration factors, the model simulated the decadal channel evolution under varying water-sediment conditions under five hydrological scenarios (wet, normal, dry, extreme flood, and extreme drought years). The results indicate th following: (1) Significant differences in the river-regime evolution processes under different water and sediment conditions. (2) Diversion-inlet siltation, bend cutoff and bank erosion, channel straightening through meander truncation, and river course realignment in certain river regions during exceptionally heavy flood years and typical high-flow years. In particular, the scour and silting evolution intensifies with increasing incoming water and sediment volumes. The river channel is characterized by meandering paths at low water levels and straighter paths at high water levels. Meanwhile, the morphological changes under high-flow conditions have increased the operational difficulty of diverting the water through the ecological sluice gates, sometimes leading to complete water-diversion failure. For instance, when the siltation elevation at the Kahatuhedi sluice exceeded the maximum flood level by 0.71 m, the water diversion was completely blocked and the ecological water supply to the right bank was compromised. Flow-direction changes in the Yilanlike sluice also threatened the right bank embankments. In dry scenarios, the channel sinuosity increased by 6.8% (to a total length of 212.05 km), albeit with less dramatic morphological changes than in wet years. (3) To maintain the functionality of water diversion, the authors recommend proactive regulatory measures that prevent inlet siltation and bend instability in bend segments containing sluices, particularly in free meanders. These findings enhance our understanding of erosion-deposition trends in meandering reaches of the Tarim River mainstream, providing scientific guidance for future management and sustainable development of the middle reach.

Key words： mainstream of Tarim River; erosion-deposition variation; MIKE21; ecological water diversion; meandering river

Cite this article

Jiuzhou GAO , Lin LI . Prediction of the ecological and water diversion impacts of the channel evolution of the Tarim River mainstream from Yingbazha to Wusiman on both banks[J]. Arid Land Geography, 2025 , 48(10) : 1771 -1782 . DOI: 10.12118/j.issn.1000-6060.2025.018

塔里木河是中国第一大、世界第五大内陆河流，流域面积1.02×106 km2，塔里木河干流全长1321 km，由肖夹克自西向东，然后向东南流入台特玛湖，属于平原型河流[1]。其中，塔里木河干流河型主要为游荡型、过渡型和蜿蜒型。游荡型河段上起肖夹克，下迄沙雅县鹿场附近，河段长约190 km，过渡段为新其满至曲毛格金，曲毛格金至恰拉均为蜿蜒段[2]。中游英巴扎至乌斯满段为典型的蜿蜒型河道，河流呈东西流向，共计179 km，河势变化频繁，摆动幅度大。英巴扎至乌斯满段沿岸修建了28座生态引水闸、1个水库以及207.34 km堤防和护岸等，目前沿岸河灌区面积约为9.34×104 hm2，喀尔曲尕水库有效库容2.6×107 m3，灌溉面积1334 hm2，主要提供喀尔曲尕乡的生产用水，同时兼顾生态供水[3]。这些人类活动必然会对河道的自然演变产生影响，受人为影响的河道演变又会影响人为活动。因此，对该河段冲淤演变趋势的深入了解对于保证向两岸防洪安全以及岸线规划利用具有至关重要的作用[4-5]。
为了分析塔里木河干流在自然与人类共同影响下的演变趋势，前人通过解译卫星影像、数据分析、数值模拟等多种研究方法开展了广泛研究。如高久洲等[6-9]主要采用遥感影像解译等技术，探讨了塔里木河流域的河道演变受人类活动、自然因素和生态环境影响的情况。研究表明，河道形态在不同段表现出不同的迁移速率和变化特征，亟需加强流域的生态整治与保护。Zong等[10-14]通过分析塔里木河流域的水文、泥沙、植被及气候等数据，揭示了塔里木河干流的生态演变规律、河岸冲刷特性以及水资源管理与生态保护的重要性，并提出了基于流域生态环境恢复与合理开发的可持续发展建议。徐乐等[15-17]通过数值模拟方法，分析了塔里木河流域不同河段的水流特性、泥沙冲淤与河床变形，提出了针对河道整治及水沙运动的优化措施，为河流工程设计与水资源管理提供了科学依据。然而，在河道水沙运动数值模拟领域，大空间尺度下的二维水沙耦合模拟仍面临地形表征精度与计算效率的平衡难题，特别是塔里木河干流这类长河段、多泥沙河流的冲淤演变动态模拟，其时空尺度耦合效应显著，局部尺度的模型难以有效揭示长河段冲淤响应的空间关联特征。针对这一技术挑战，本文基于1993—2023年年径流量和年输沙量数据，选择典型水沙条件应用MIKE21软件对塔里木河中游英巴扎至乌斯满段河道开展水沙二维数值模拟，通过引入地貌加速因子，预测该河段未来10 a的冲淤演变趋势，基于数模结果分析河道演变对沿岸生态和灌溉引水可能造成的影响，为河道规划治理提供理论参考。

1 研究区概况

研究区域为塔里木河干流中游英巴扎至乌斯满区间河段（图1），地理位置介于84°22′~85°12′E、41°06′~41°23′N之间，弯曲系数均大于1.6，是典型的蜿蜒型河道。该河段比降为0.0139%，水面宽一般在200~500 m，土质松散，泥沙沉积严重，河床不断抬升，加之人为扒口，致使中游河段形成众多汊道[18-19]。该段河道河床质为粉细砂，细颗粒泥沙较多，中等粒径泥沙较少。河流两岸多为绿洲，植被繁茂，土质多为沙样盐碱土壤，矿物质成分复杂[20]。从1993—2023年研究河段的年径流量、年输沙量以及对应的河道长度和弯曲系数可以看出（图2），年径流量和年输沙量的变化趋势基本一致，且不同年份之间波动较大。在过去26 a中，2017年为最大水沙年，英巴扎水文站年径流量达到5.95×109 m3；2009年为最小水沙年，年径流量仅为1.83×108 m3。多年平均年径流量为2.695×109 m3，其中年径流量在2×109~4×109 m3之间的年份占58%。通过对比1993—2023年河道来水来沙情况和弯曲系数，发现在年径流量变化较大的2个年份之间，河道的弯曲系数变化也较为显著。例如，1993年和1994年英巴扎年径流量为8.33×108 m3和3.185×109 m3，对应的弯曲系数分别是1.69和1.825；2014年和2015年年径流量为9×108 m3和3.254×109 m3，弯曲系数分别是1.83和1.94。此外，年径流量接近3×109 m3时，也更容易引起河道的摆动，比如1994、2011年和2019年为过去30 a中河道弯曲系数变化较大的年份，年径流量分别为3.185×109 m3、3.663×109 m3和2.707×109 m3，其中2019年的弯曲系数变幅最大，较2018的弯曲系数增幅达12.3%。
图1 研究区示意图

Fig. 1 Schematic diagram of the study area

图2 研究河段水沙条件及蜿蜒特性分析

Fig. 2 Water-sediment conditions and meandering characteristice of the research river sections

2 数学模型

2.1 控制方程及边界条件

MIKE21的水动力模块是基于时均化后的Navier-Stokes方程，脉动切应力与时均速度梯度之间服从Boussinesq假定和静水压力的假定。二维非恒定平面浅水流方程见式（1）~式（3）。
连续性方程：
∂ h ∂ t + ∂ h u - ∂ x + ∂ h v - ∂ y = h S
x方向动量方程：
∂ h u - ∂ t + ∂ h u - 2 ∂ x + ∂ h u - v - ∂ y = f v - h - g h ∂ η ∂ x - h ρ 0 ∂ P a ∂ x - g h 2 2 ρ 0 ∂ ρ ∂ x + τ s x ρ 0 - τ b x ρ 0 - 1 ρ 0 ∂ s x x ∂ x + ∂ s x y ∂ y + ∂ h T x x ∂ x + ∂ h T x y ∂ y + h u s S
y方向动量方程：
∂ h v - ∂ t + ∂ h v - 2 ∂ x + ∂ h u - v - ∂ y = f u - h - g h ∂ η ∂ y - h ρ 0 ∂ P a ∂ y - g h 2 2 ρ 0 ∂ ρ ∂ y + τ s y ρ 0 - τ b y ρ 0 - 1 ρ 0 ∂ s y x ∂ x + ∂ s y y ∂ y + ∂ h T y x ∂ x + ∂ h T y y ∂ y + h v s S
式中：t为时间；x、y为笛卡尔坐标系坐标方向； u -、 v -分别为x和y方向上的平均速度；h为静止水深；S为源项；η为水位；f为科氏力系数，f=2ωsinφ，其中ω为地球自转角速度，φ为当地纬度；g为重力加速度；ρ为水的密度；ρ0为水的参考密度；Pa为当地大气压强；sxx、sxy、syx、syy为辐射应力分量，本文不考虑波浪导致的辐射应力，取0；τsx、τsy为水面风应力张量，本文不考虑，取0；τbx、τby为河床床面应力张量；Txx、Txy、Tyx、Tyy为水平粘滞应力项；us、vs为源项在x、y方向的水流流速。

2.2 模型建立及验证

2.2.1 模型建立

研究模拟区域覆盖上游英巴扎大桥至下游乌斯满枢纽及两岸堤线。塔里木河流域涵盖高山冰川、沙漠、绿洲等多种地貌，地形复杂且范围广泛。受限于传统实地勘测难度大、观测设备布设困难等问题，干流区域实测地形数据严重匮乏，给研究塔河干流河道演变及其对生态的影响带来了极大的困扰[21]。为了解决这一问题，通过筛选覆盖该流域范围的免费开源数字高程模型数据，在综合考虑数据的现势性、绝对高程精度和水平精度以及地形细节表现等因素后，选择了哥白尼卫星影像数字高程模型（Copernicus DEM，COP-DEM）作为本次模拟的初始地形高程数据[22]。由于COP-DEM所使用的影像数据主要来源于2010—2015年期间，而模拟河段仅有2018年的实测资料，缺乏2010—2015年的地形实测资料。因此，本文以COP-DEM数据为基础，同时下载了研究区域2018年的Landsat光学卫星影像，通过归一化水体指数法提取水体，生成了水体区域的图块，依据水体区域范围裁剪之前已生成好的研究区域数字高程模型，分成水体区域的DEM和陆地区域的DEM。再根据研究区域的实测断面，对水体区域的DEM进行修正，最后，将陆地区域的DEM和修正后的水体区域DEM进行拼接，生成最终的数字高程模型。为了验证所生成数字高程模型的可靠性，保证模拟结果能够定性分析该河道演变及其对生态的影响，通过不同典型断面的实测资料对其进行验证。
模型采用三角形网格，为提高河道演变的模拟精度，对河槽区域进行了网格加密（图3）。计算区域的网格总数为4.55439×105个，节点2.28717×105个。为了确保模拟结果的准确性，选择了上下游的水文断面（英巴扎大桥和乌斯满枢纽）作为开边界位置，两侧堤线位置作为模型的闭边界。模型采用冷启动方式，设置糙率初始值，滩地为0.02~0.04，主槽为0.01~0.02，并根据模拟结果进行率定，时间步长为60 s，模拟时间为2018年1月1日到2018年5月31日。进口边界为英巴扎水文站实测流量含沙量过程线（图4a），出口边界为乌斯满实测水位过程和含沙量过程线（图4b）。
图3 网格剖分图

Fig. 3 Grid subdivision diagram

图4 模型进出口边界条件

Fig. 4 Model inlet and outlet boundary conditions

2.2.2 模型验证

根据英巴扎水文站的来水来沙条件，选取了2018年6月1日至2018年12月31日作为计算验证时段。模型验证主要包含水位和冲淤断面验证，其中，冲淤验证断面主要包含以下5个具有完整实测地形数据的断面，具体桩号为592+880、600+030、672+325、673+500、674+000；水位验证除了采用2018年桩号600+030和673+500的水位数据作为验证外，同时选取了英巴扎至乌斯满河段之间解放渠、卡哈吐合地、新沙吉力克、帕塔木、吾首汗、夏代6个生态闸临近河道断面的水位进行了验证（图5）。由断面592+880和673+500在2018年1月1日至2018年12月31日期间的计算水位和实测水位资料对比情况（图6a~b），可见其计算结果与实测资料基本一致。其中水位误差基本控制在±0.2 m以内，最大水位误差为 0.48 m，出现在计算初始时段，这与模型采用的是冷启动方式有关。从解放渠生态闸处的水位验证情况以及各生态闸处的实测水位和模拟水位的残差值（图6c~d）可以看到，模拟的水位变化趋势和实测的水位变化趋势一致，且平均水位误差基本控制在±0.1 m以内。
图5 验证断面位置示意图

Fig. 5 Schematic diagram of validation cross-section locations

图6 计算水位与实测资料的比较

Fig. 6 Comparison of calculated water levels with measured data

从5个验证断面冲淤变化的计算结果与实测资料的对比情况（图7）可见，计算河段均在河槽中出现不同程度的淘刷、淤积，且实测地形和计算结果基本吻合。
图7 验证断面冲淤变化计算结果与实测资料的比较

Fig. 7 Comparison of the calculated results of erosion and deposition changes at the verification cross-section with measured data

计算结束时验证河段的最大冲淤深度分别为-4.59 m和3.30 m（图8），河道平均淤积0.08 m。模拟结果表明，河道主槽内普遍发生了不同程度的冲淤，淤积在模拟计算结束时普遍发生在河湾凹岸，冲刷普遍发生于河岸凸岸，且淤积范围比冲刷范围大。根据河段冲淤厚度计算，模拟期间河道总冲淤量为5.348×106 t，与实测值的总冲淤量4.938×106 t较为接近，进一步验证了模型的合理性。
图8 验证河段河床冲淤厚度分布

Fig. 8 Verification of the bed erosion and deposition thickness distribution in the river section

3 数值模拟工况及结果分析

3.1 数值模拟工况

为了预测英巴扎至乌斯满河段的河势变化，需要选取合理的代表性水沙系列，根据水沙系列选取的原则[23]，水沙组合类型应尽量包含大水大沙、中水中沙、小水小沙等不同组合。因此，根据1993—2023年该河段丰水年、平水年、枯水年的分类情况[24]，选择2017、2013、2018、2007、2009年的水沙系列作为典型模拟工况，相应的水沙数据分别作为特大洪水年、典型丰、平、枯水年及极端枯水年的边界条件（表1）。
表1 不同工况水沙情况

Tab. 1 Water and sediment conditions under different working conditions

工况 年径流量/108 m3 年输沙量/104 t
特大洪水年 59.47 2602.58
典型丰水年 37.07 1363.99
典型平水年 28.46 950.40
典型枯水年 10.02 228.12
极端枯水年 1.83 22.32
在中长期形态动力学模拟中，形态加速因子（Morphological acceleration factor，MF）是一种有效的技术，用于弥补流体动力学和形态动力学之间的尺度差异，从而加速床层更新。应用此技术时，床面水平变化将乘以用户定义的MF，以表示在放大周期内的水深变化[25]。本文通过引入MF（MF=10），在验证后的塔里木河干流中游英巴扎至乌斯满河段进行河道冲淤演变模拟，预测河道10 a后的冲淤演变情况。

3.2 结果分析

2018年的河长及弯曲系数分别为198.42 km和1.89，从各工况下模拟2028年的河道弯曲系数和河长（表2）与2018年的对比情况可以看出，在极端枯水年和典型枯水年条件下，河道蜿蜒程度显著增加，其中，典型枯水年工况下，2028年河道长度较2018年增长了6.8%，达到212.05 km，河道蜿蜒程度最显著；相反，在特大洪水年和典型丰水年的水沙条件下，河道相较于2018年则倾向趋直发展。
表2 研究区域河长及弯曲系数

Tab. 2 River lengths and curvature coefficients of the study area

工况 模拟后弯曲系数 模拟后河长/km
特大洪水年 1.66 174.36
典型丰水年 1.74 183.08
典型平水年 1.88 198.21
典型枯水年 2.02 212.05
极端枯水年 1.99 209.48
在典型工况下，可以看出不同水沙条件下的2028年河势演变过程存在显著差异（图9）。典型丰水年条件下，河槽经历了显著的冲淤变化，河道蜿蜒程度降低，河势发生了明显调整。与2018年相比，河道出现了自然裁弯、撇弯切滩等现象。表明较长时间的洪水作用容易破坏平、枯水期形成的弯道。水位较高时，水流会漫过凸岸侧的浅滩，并带动泥沙输移，进而破坏原有弯道，河道趋直发展。相反，典型枯水年条件下，河势变化相对较小，河道仅在弯段呈现出凹冲凸淤的趋势，蜿蜒程度进一步加剧。
图9 各工况下2028年河势演变

Fig. 9 Evolution of river regime under various working conditions in 2028

在典型丰水年和典型枯水年工况下，从距起点（英巴扎）70 km处15 km长河段的流速矢量分布情况可以看出（图10），在典型丰水年条件下，随着流量的增加，河道水面流速明显加快，但靠近岸边的流速变化较为平缓。流量增大时，水位漫过河滩并带动泥沙迁移，导致河道出现裁弯取直、撇弯切滩等现象，冲淤演变显著。特别是在图中红框标示的河漫滩和弯顶等区域（图10a），河漫滩位于塔里希达里亚生态闸附近弯段下游1 km处，经过冲淤演变后，主河槽宽度由原来的约300 m增加至480 m，扩宽了约180 m。河槽左侧滩地被冲刷，冲刷的土体和悬移质泥沙随水流的挟沙能力下降而在主槽内沉积，导致河道向宽浅型发展。弯顶位于艾买塔克塔生态闸引水口处，经过典型丰水年工况的作用下，弯顶发生了撇弯切滩，撇弯距离长达340 m，艾买塔克塔生态闸引水口处淤积深度达到5.3 m，可能会造成该闸引水困难。相反，在典型枯水年工况下，由于流量较小，流速分布范围较窄，主流集中在河湾的凹侧并顺着河槽流动，导致河道出现凹冲凸淤现象，河道的蜿蜒程度加剧。尽管在汛期水位有所上升，水流也难以漫过河滩，因此冲淤过程主要集中在主河槽内，可以看到红框标示的河漫滩在典型枯水年工况下的演变并不明显（图10b），且即便经过10 a的冲淤过程，凹岸淘刷距离仅约为50 m，整体河段的演变与2018年初始河床差异较小。
图10 典型工况下流速云图

Fig. 10 Velocity contour maps under typical conditions

计算结果表明，在3个典型年份的水沙条件下，河道的年均冲淤量分别为：典型丰水年为1.591×107 t；典型平水年为1.302×107 t；典型枯水年为4.218×106 t。这些数据反映了不同水文条件下河道冲淤过程的差异，为河道整治及保护生态引水提供了数据支持。调查结果表明，英巴扎至乌斯满段共设有28座生态闸和引水闸，为干流两岸的灌区和生态引水提供保障。河道冲淤演变可能导致两岸引水闸和生态闸无法正常引水，或无法达到设计引水流量。为此，本文重点分析了典型丰水年工况下冲淤演变较为剧烈的河段对应的河床冲淤分布情况。这些河段涉及的主要生态闸和引水闸包括：卡哈吐合地生态闸（设计引水流量为72.4 m3·s-1）、新沙吉力克生态闸（设计引水流量为33.0 m3·s-1）、帕恰恰克生态闸（设计引水流量为17.7 m3·s-1）、艾买塔克塔生态闸（设计引水流量为54.6 m3·s-1）、沙子河口生态闸（设计引水流量为50.9 m3·s-1）。可以看出以上5个生态闸引水口所在河湾均发生了不同程度的撇弯切滩现象，导致河槽向远离引水口的一侧偏移（图11）。这不仅增加了引水距离，而且在生态闸引水口处的严重淤积进一步影响了引水能力。在典型丰水年工况下，河床的最大冲淤深度分别为-6.35 m和7.13 m。虽然，在典型丰水年工况下，其余生态闸的引水口所在河段的冲淤变化也较为显著，但相较于以上5个生态闸，其余生态闸的这些区域淤积程度对引水影响较小，因此未在图中进一步列出。
图11 典型丰水年工况下河床冲淤深度分布

Fig. 11 Distributions of riverbed scour and siltation depths under typical wet year

同时，在典型丰水年工况下，经过10 a冲淤演变后，以上5个生态闸的闸前淤积体高程与最大流量时的河道水位对比和2018年水沙条件下闸前冲淤高程与最高水位的对比情况如下（表3）。在典型丰水年工况下，2028年卡哈吐合地闸引水侧岸边的淤积体高程已超过典型丰水年最大流量对应的水位，高差达0.71 m，导致该闸无法引水。新沙吉力克生态闸、艾买塔克塔生态闸、帕恰恰克生态闸和沙子河口生态闸引水侧岸边的淤积体高程虽未超过最大流量对应的水位，但两者差值最小已缩至1.05 m，当来水流量减少时，河道水位下降亦将导致生态闸无法引水；在2018年的水沙条件下，经过1 a冲淤演变后，5个生态闸的闸前淤积体高程均低于最大流量时的河道水位，其中沙子河口生态闸处的淤积最严重，但仍保持3.45 m的有效引水深度，故并不影响引水。研究区域其余生态闸由于冲淤并不明显，或由于引水口位于较为顺直的河段，横向演变不显著，因此闸前淤积体高程远低于河道最高水位，对引水影响也较小。
表3 典型丰水年工况下生态闸引水情况

Tab. 3 Ecological sluice water diversion table under typical wet year conditions

闸门名称 2018年 引水情况 2028年 引水情况
河道水位/m 淤积体高程/m 河道水位/m 淤积体高程/m
卡哈吐合地 927.82 923.13 正常引水 928.29 929.00 不能引水
新沙吉力克 925.23 921.06 正常引水 926.34 924.69 引水困难
艾买塔克塔 921.60 916.25 正常引水 923.43 921.24 引水困难
帕恰恰克 923.67 919.54 正常引水 925.56 924.51 引水困难
沙子河口 918.15 914.70 正常引水 919.65 918.42 引水困难
英巴扎至乌斯满段有大小河湾46个，其中包括限制性河湾和自由河湾两类[26]。限制性河湾受局部地质和植被条件的限制，发展缓慢，不具备裁弯条件，因此本文重点关注了有护岸的弯段及演变较为明显的自由河湾。
从限制性河湾、增设护岸的河湾、自由河湾和演变剧烈的典型河湾在典型丰水年条件下冲淤演变前后地形对比可以看出（图12）。限制性河湾水流以接近90°顶冲河岸并急剧改变方向，又折冲对岸，即使在典型丰水年条件下，河湾演变依然缓慢（图12a）。在该段河道中，几哥德里克生态闸、新沙吉里克生态闸、沙子河口生态闸、亚森卡德尔引水闸和帕塔木生态闸位于有护岸工程的限制性河湾处，因此，这些生态闸引水不会受到河湾外延演变影响，但可能受到引水口淤积的影响。在典丰水年条件下，建有护岸工程的河湾可能发生撇弯切滩现象（图12b），如亚森卡德尔引水闸的撇弯距离达到526 m。
图12 典型弯段冲淤演变

Fig. 12 Erosion and deposition evolution of typical bend sections

由于自由河湾发展不受限制，通常演变较为剧烈，如托克拉克霍坦生态闸附近弯段（图12c），河湾颈口距离相对较窄，在典型丰水年工况的长期作用下，最终发生了裁弯取直；依兰力克生态闸附近河段（图12d）在典型丰水年工况下发生河道改向，原本从东南转向东北的河湾，由于水流直冲弯顶，洪水漫溢至洼地，淘刷出一段新河槽，距离长达800 m，且对右岸堤防造成了冲刷。
以上分析表明由于引水口淤积、撇弯切滩、裁弯取直和河道改向可能致使河岸部分生态闸在丰水期引水困难甚至无法引水。为了确保以上引水口闸和生态闸在未来河道演变中能够正常引水，需要对其提前采取人工干预整治措施，防止引水口泥沙淤积及保持弯道稳定性。
典型枯水年条件下，46个河湾经历了不同程度的蜿蜒加剧，托克拉克霍坦生态闸附近凹岸崩退最大，达到240 m。但并未对研究区域内的设施及引水未造成显著影响，因此未在图中展示。总体而言，河道呈现出“小水走弯、大水趋直”的特征。

4 结论

本文以英巴扎和乌斯满的流量水位及含沙量作为数据基础，在验证了2018年地形基础上，结合上游水沙变化规律，设置了特大洪水年、典型丰水年、典型平水年、典型枯水年和极端枯水年5种工况，加入地貌加速因子，模拟了未来10 a不同水沙条件下的河道冲淤演变情况。主要结论为：
（1） 在不同水文条件下，2028年与2018年相比，河道蜿蜒程度和长度发生了显著变化。极端枯水年和典型枯水年河道蜿蜒程度增加，特大洪水年和典型丰水年河道显著趋直。典型枯水年工况下，2028年河道长度比2018年增加了6.8%，达到212.05 km，蜿蜒程度最显著。
（2） 在典型丰水年，河床冲淤明显，冲淤量达到1.591×107 t，河道形态显著改变，出现撇弯切滩和裁弯取直等现象，导致部分生态闸引水困难。特别是卡哈吐合地生态闸引水侧岸边的淤积体高程已超过典型丰水年最大流量对应的水位，高差达0.71 m，导致该闸无法引水。相反，典型枯水年冲淤较小，冲淤量仅4.218×106 t，冲淤过程主要集中在主河槽内。
（3） 自由河湾演变剧烈，导致河道改向或裁弯取直，进而影响生态闸的正常引水。在典型丰水年工况下，自由河湾发生明显调整，自然裁弯和撇弯切滩等现象频发，河势显著趋直。亚森卡德尔引水闸处弯段的撇弯距离达到526 m，依兰力克生态闸附近河段发生河道改向，造成冲刷河道右岸堤防。在典型枯水年工况下，河道蜿蜒程度加剧，托克拉克霍坦生态闸附近弯段，凹岸崩退达到240 m，总体而言，河道呈现出“小水走弯、大水趋直”的特征。
基于以上结论，为了防止引水口淤积、撇弯切滩、裁弯取直和河道改向等现象致使河岸部分生态闸在丰水期引水困难甚至无法引水。可能需要对卡哈吐合地生态闸、新沙吉力克生态闸、帕恰恰克生态闸、艾买塔克塔生态闸及沙子河口生态闸附近弯段提前采取人工干预整治措施，保持弯道稳定性。丰水年应重点防范裁弯改道导致引水闸不能引上水的问题，可在凸岸布设阶梯式丁坝群，调控水流，保持主槽河势。平枯水年主要实施河道形态维护，可在河湾凹岸侧弯顶修建顺坝等整治建筑物，调整水流方向，减少水流对河岸的冲刷，保护河岸不受侵蚀。

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