地貌是内、 外地质营力相互作用的结果，对地表环境和构造运动与地质构造反映敏感。构造地貌学和新构造学研究一直是地貌学研究的热点，受到国内学者的广泛关注^{[1, 2, 3]}，并在传统的流域地貌参数基础上将河流地貌定量参数与新构造研究相结合，明确了构造运动的地貌学含义^[4]。陆地地貌以河流地貌为主，河流地貌演化在区域地貌演化中扮演着重要角色。当前，DEM数据成为地貌分析和构造地貌分析中的重要数据源。DEM数据分析能够给出与流域相关的许多地貌信息，如用于流域发育状况的河网信息、 流域盆地信息和用于流域空间水文分析的主河道累积流量信息等，其在地貌制图、 流域地貌演化阶段判别，以及河道治理、 水土保持等方面发挥着积极的作用^{[5, 6, 7, 8]}，也越来越成为新构造和活动构造定量化研究的重要途径和手段^{[9, 10, 11, 12]}。在河流地貌系统中，河道与河间地是流域地貌的两个侧面，二者相互依存、 相互作用和相互耦合。河间地(interfluve)是指相邻河道间河谷谷肩之间所夹持的地带^[13]。建立在流域侵蚀背景下的Davis的地貌循环理论，揭示了流域地貌发展中，河道分布面

积由小到大、 河间地由宽变窄和由高减低的地貌演化过程，其构成了侵蚀区或阶段性抬升区基本的河流地貌演化模型与区域地貌分析模型。前人对河流地貌研究表明，河间地能够揭示诸如河流分类学信息^[14]、 古河道带信息^[15]、 泛滥平原信息、 河间湿地信息和古环境信息^{[16, 17, 18, 19]}。但目前还缺乏针对河间地的专门的地貌学研究，缺少对河间地的快速获取方法。

河型分析与河道整治关系密切，20世纪60年代就被水利工程学者所关注^[7]，嗣后国内学者对河型成因、 河型转换理论及河型转换的判别指标进行了广泛探讨^{[20, 21, 22]}。当前，河型分为辫状河(Braided River)、 曲流河(Meandering River)、 分汊河(Anabranched River)、 网状河(Anastomosing River)和直流河(Straight River)^[14]。河型不同，河间地发育特征和发育程度亦不同。河型转换是环境变化的重要侧面，河型转换的主导因素不同，如末次间冰期河型转换呈现出对古气候的响应特征^[23]，其受控于气候变化、 基准面变化和构造运动等因素。河型及河型转换是河流地貌演化的基本内容，又是河流作用区地貌阶段划分的主要依据。因此，有必要针对水文研究和水利工程应用研究所做的河型分析成果向古地貌方面进行拓展，从河流地貌演变角度来认识区域地貌演化过程。

莱州湾南岸处于海岸带范围内，河流地貌发育典型。据研究，全新世以来的古河道分布形成了高地古河道、 条状高地古河道、 槽状洼地古河道和古河槽4种类型^[24]，这些古河道大部分位于现在水系的河间地带，为河型演变的历史分析及河流地貌演化的恢复与重建提供了可能。作为海岸带的河流地貌演化受海平面变化所驱动，河流地貌响应过程与海平面变化相协同，使流域水系演化与地貌发展研究具有全球变化上的对比意义。

莱州湾南岸位于山东半岛西部，鲁中山地以北，地属山东省潍坊市。暖温带大陆性气候，潍坊市1956-2000年的年平均降雨量661.9mm，1964年最大年平均降水量为1276.8mm^[25]。地貌类型属于鲁中山前冲积平原，来自DEM的区域分析表明，地势自西南向东北缓倾。区内水系发达，自西向东有弥河、 白浪河(包含丹河)、 虞河、 潍河和胶莱河等5条水系。历史上受洪水、 风暴潮、 雹灾等影响较大。20世纪80年代，沿古河道砂体海水入侵严重。河道下游经过人工清淤顺直。

根据2005年山东省地质调查院编制的 1/250000潍坊市幅地质图(图幅编号:J50C004004)，研究区内第四系包括羊栏河组、 平原组、 大站组、 黑土湖组、 临沂组、 潍北组、 寒亭组、 白云湖组和沂河组。①羊栏河组(Qpyl)冲洪积相棕红色粘土，厚度10m。②平原组(Qpp)冲积相粉砂质粘土夹不等粒砂层，厚度＞10m。③大站组(Qpd)主要岩性为土黄色粉砂质粘土及砂砾石层，总体以黄色调及大部分地区含钙质结核为特征，有时含铁锰结核。成因类型属风积，局部夹冲-洪积相。底部一般以砾石层为界角度不整合于下覆基岩之上，与临沂组不整合接触，厚度3-50m。④黑土湖组(Qhh)岩性为灰黑色粉砂质粘土，局部夹灰白、 黄色粉细砂，含铁、 锰结核及少量钙质结核。湖沼相沉积，水沼泽化而成。它的沉积作用并不发育，仅在局部地方可见到典型的湖沼沉积，层理较好、 富含水生软体动物等特征。平原区与上覆临沂组呈平行不整合或整合接触。局部低洼地带地表见到者，可能时代较晚，有的或者即为近代形成。厚度0.2-20m。⑤临沂组(Qhl)分布于区内河流的Ⅰ级阶地及高河漫滩之上，具二元结构： 上部岩性以土黄色、 灰黄色含砂质粉砂、 粉砂质粘土为主； 下部为粗砂及砾石层。属河流相沉积，常形成冲积平原，覆盖于大站组、 黑土湖组或基岩之上。出露于地表的部分多改造为耕植土，厚度一般在1-15m。⑥潍北组(Qhw)沉积物主要为黑褐色、 灰褐色粉砂质淤泥、 淤泥质粉砂、 粘土夹薄层中细粒砂，厚度1-60m。含较多贝壳碎屑，细砂薄层中常发育小型斜层理或水平层理。 属海陆交互相沉积，是天然卤水的赋存层位。该组分布区的地势低洼，高程一般小于5m。地势平坦开阔，微向海倾斜，形成冲、 海积平原。其上常分布盐田、 养殖池和防潮堤坝等。⑦寒亭组(Qht)分布于潍坊市寒亭区及附近，为一套风成相的细砂、 粉砂质沉积。厚度＜10m。⑧白云湖组(Qhb)为现代湖泊相沉积的黑色、 黑褐色粉砂土及砂质粘土，富含有机质及淡水贝壳，厚度5-20m。该组主要见于平原区现代湖泊及山前大型水库和洼地。由湖边至湖中心，粒度逐渐变细，分选性好； 在垂向上，砂质粘土和粉砂质粘土交替出现。⑨ 沂河组(Qhy)发育于河流的河床及低河漫滩之上，呈带状分布，为近现代河流相沉积物。岩性以含砾砂为主。该组岩性总体上较复杂，各种粒级成分皆有，一般为砂级以上粗碎屑堆积，多局限于丘陵地区河床内。厚度＜10m。研究区典型河流及地层分布见 图1。

图1(Fig.1)

图1 莱州湾南岸典型河流及第四系分布(据潍坊市幅地质图J50C004004) Fig.1 Typical rivers and distribution of Quaternary in the south Laizhou Bay

河间地提取针对弥河、 白浪河和潍河3个流域进行。

分析数据采用SRTM3-DEM，空间分辨率3弧秒，地表分辨率85.21m×85.21m。 在ArcMAP中，采用水文分析模块(Hydrology)提取水网(Streamnet)。首先，对DEM进行无洼地填充，对无洼地的DEM做水流方向计算和累积流量计算； 然后，提取流域并分割流域。累积流量(Flowacc)是指某一栅格像元上游、 水流方向指向该像元的统计像元总数，地貌上的涵义是指目标像元点的上游汇水区范围。河网提取借助累积流量数据，累积流量越大，汇水区的像元数越多，集水面积越大。事实上，提取河网采用的阈值小，得到的河网精度高，一级支流的端点浅沟和流域内的细小分支沟系被提取出来。在此情形下，河网一级支流的端点越接近沟系上游或流域边界，河间地的面积就少，河网密度就大。在本研究中的河网提取时，按累积流量(Flowacc)≥500、 ≥50和 ≥5阈值提取相应的河网，最后获取了3个流域的9个河网数据。

根据DEM水文分析获得的分割流域栅格数据，直接统计流域面积。

各流域面积见 表1。

表1(Table 1)

表1 弥河、 白浪河和潍河流域面积 3种取值下的河间地面积及河间地比率Table 1 Drainage area，interfluves area and interfluves ratio by three thresholds on Mihe，Bailanghe and Weihe drainage 弥河 白浪河 潍河 河网提取的累积流量阈值 S流域/×109m2 2.23 2.51 6.39 S河间地/×109m2 0.910 1.046 2.767 ≥500 R河间地比率 0.408 0.416 0.433 ≥500 S河间地/×109m2 0.858 0.897 2.583 ≥50 R河间地比率 0.385 0.357 0.404 ≥50 S河间地/×109m2 0.779 0.785 2.121 ≥5 R河间地比率 0.349 0.312 0.332 ≥5

表1 弥河、 白浪河和潍河流域面积 3种取值下的河间地面积及河间地比率 Table 1 Drainage area，interfluves area and interfluves ratio by three thresholds on Mihe，Bailanghe and Weihe drainage

为屏幕显示和制图方便，将上述从DEM中提取的河网栅格数据转换为矢量数据，本文采用河网连接矢量数据(Streamlink数据)； 在新建河间地面文件上，以一级支流的端点为界，直线连结相邻支流端点及流域边界，构建河间地面文件。

河间地面积统计是对上述河间地制图形成的河间地面文件栅格数据进行计算。

各流域河网3种取值下的河间地面积计算结果见 表1。

河间地比率定义为河间地面积与整个流域面积之比，其表达了河间地在整个流域范围内所占比重。

各流域3种取值下的河间地比率见 表1。

通过水文分析得到了累积流量栅格文件，在与Streamlink矢量数据相叠合的视窗中，河网节点栅格累积流量数据(包括像元点坐标和该像元点上反映流量特征的累积像元数)通过该栅格数据中的河网节点栅格直接读取。在数据采集中，选取流域主河道，以主河道上的每一个分支汇合点像元的下游像元为节点，读取相应的点坐标及累积流量数据。在对累积流量制图分析时，累积流量数据点上的坐标值无法进行二维制图，因此采用累积河长作为其中的一维坐标，累积河长通过水文分析得到的河长栅格数据(Flowlength数据)求取。

河网提取阈值从500到50再到5，依次减小，流域地貌上代表了河网提取趋向于更细小的沟系，相应的河长更长、 河网密度更大； 同时，河间地面积减少、 河间地比率减小。受流域范围的限制，特别是河间地的存在，上述变化是有界的。为弄清河间地比率变化趋势及是否可以通过上述河间地制图获取真实的河间地面积，对河间地比率做了函数估计，估计中采用两种方案: 一是对各流域不同取值所获的河间地比率的对数值进行拟合； 二是对不同取值的河间地比率的对数值进行三次函数估计。3个流域3种取值下的河间地比率函数估计见 图2。

图2(Fig.2)

图2 各流域不同取值下的河间地比率拟合曲线图 (a)弥河流域(Mihe)；(b)白浪河流域(Bailanghe)；(c)潍河流域(Weihe) Fig.2 The three drainages fitting curves of the ratio of interfluves area and the drainage area at different thresholds

从 图2可以看出，3个流域的河间地比率与河间地比率的对数值很接近，显示围绕对数曲线的振荡变化服从于对数值的三次拟合函数。表明河间地比率与河网提取阈值之间属于非线性关系。3个流域的河间地比率拟合曲线的差别是: 白浪河三次拟合曲线与对数拟合曲线很接近，而弥河和潍河两流域的河间地比率的三次拟合曲线与对数曲线之间偏离较大； 潍河流域河间地比率的三次拟合曲线至累积流量≥5时，曲线的变化速度迅速降低。此时，弥河流域河间地比率略向对数拟合曲线靠近。从 表1中可以看出，3个流域的河间地比率处于0.31-0.44之间，河间地比率自西向东略呈增大趋势。具体来说，当阈值≥500时，弥河为0.408、 白浪河为0.416和潍河为0.433，与上述趋势一致。当阈值≥50时，白浪河为0.357，潍河为0.404； 当阈值≥5时，白浪河为0.312，潍河为0.332，也同样反映了上述变化趋势。只是在这后两种阈值当中，弥河流域河间地比率偏大。总体而言，3个流域河间地比率自西向东存在如下关系:

采用河网中主河道与分支河道交叉点上游累积河长及累积流量制图，得到累积河长-累积流量图，见 图3。从 图3中看出，曲线总体呈“S”形变化，拟合直线斜率以弥河最小，白浪河次之，潍河最大。可能是上述河间地区域变化上的另一种流域特征的反映。

图3(Fig.3)

图3 各流域累积河长-累积流量关系图 (a)弥河水系(Mihe)；(b)白浪河水系(Bailanghe)；(c)潍河水系(Weihe) Fig.3 Relationship of cumulative flow length and flow accumulation on the three drainages

莱州湾南岸现代水系的发育均不同程度地对早期的第四系地貌产生了影响，主要表现为河流的下切活动，形成了与早期河流地貌之间的切割关系。存在单河道截切式下切、 相邻流域间的拓展式下切和流域内的嵌入式下切的3种下切型式。

该型式见于弥河流域下游段，西侧邻接弥西小流域，东侧与白浪河流域中的丹河流域相邻。弥河流域在该段为单一河道，并切割了两侧的流域及浅表古河道，使丹河古河道直抵弥河河道，见 图4。依据1995年10月国家测绘局航拍测绘的 1 ︰ 50000 地形图，获得了弥河东、 西两侧古河道的分布。其中，弥西古河道虽因后期的地表侵蚀变得十分零散，但仍然可以看出古河道的总体展布方向，包括NW向、 NNE向和NE向，总体上以NE向为主、 略具扇状特征。弥河东侧古河道展示了丹河古河道带的空间分布情况，亦存在不同方向的展布，但与现今的弥河河道之间的交切关系很明显，属于典型的截切式河流地貌关系。

图4(Fig.4)

图4 弥河河道与相邻流域古河道关系 古河道据1995年国家测绘局航拍 Fig.4 Relationship between Mihe channel now and adjacent ancient channels

在地貌上，流域拓展是相邻流域之间的发展不平衡引起的，流域间侵蚀速度的差异的存在，势必引起流域间出现相互争夺空间^[26]，溯源侵蚀速度较快的流域向邻近一侧的流域方向拓展，同时形成流域间边界向流域拓展方向转移。 图5中，背景部分是通过DEM提取的流域盆地，代表现今的白浪河流域(西侧)和虞河流域(东侧)，以及两个流域边界； 白色部分为沂河组河流相沉积地层； 红色线条为两流域历史上的可能存在的边界。图5中的历史地貌演变表现为: 现今的白浪河流域向东切过了古虞河小流域，使部分属于古虞河小流域中的沂河组地层落入到现在的白浪河流域范围之内，造成以沂河组代表的古白浪河流域与沂河组代表的古虞河小流域之间的历史可能边界与现今两流域边界不一致，流域边界明显东移。上述流域边界的历史迁移现象是现今的白浪河流域向东拓展的结果，同时也表明了该流域近期下切速度大于虞河小流域。

图5(Fig.5)

图5 从沂河组展布看白浪河流域与虞河小流域之间的地貌演化关系 沂河组、 白云湖组据2005年山东省地质调查院1 ︰ 250000地质图； 流域分割来自SRTM3 Fig.5 Drainages evolution between Bailanghe and Yuhe by comparison now with ancient from Yihe Formation stratum

嵌入式下切是指河流下切活动限于早期的古河谷内。根据卫星图像分析，潍河下游全新世下切活动呈现出两个明显阶段: 第一河谷阶段，以位于现今潍河流域之外的古河道为标志。下切活动将主河道两侧的古河道废弃，形成了新的流域盆地； 第二河谷阶段，下切活动在现今的流域盆地内发生，现今河道将现今流域内的曲流河切割，并向顺直河方向发展，在现今河谷内形成新的废弃古河道，见 图6。

图6(Fig.6)

图6 潍河流域演变及古河道 流域提取自SRTM3-DEM； 古河道据2010年日本Alos卫星图像解译 Fig.6 Evolution of Weihe drainage and its ancient channels

上述3种型式的历史河流地貌切割关系主要基于现今河道、 流域与古河道之间对比获得的。其中，嵌入式河流下切是从单一流域历史河流地貌演化对比得来； 截切式与拓展式则表达了相邻流域间的历史地貌演化关系，尤其是河道及流域边界之间的关系对比，两者之间在本质上存在着流域地貌演化上的一致性特征，但在不同河段的地貌响应特点不同。从莱州湾南岸水系西、 中、 东部流域地貌历史分析看，西部侵蚀速度快于东部。按照Davis的地貌侵蚀理论，西部流域相对东部流域的河间地面积也一定小于东部，河间地比率西小、 东大。上述河流地貌关系分析结果恰好印证了前述河间地比率自西向东变大的区域变化规律。

根据1 ︰ 250000潍坊市幅地质图，研究区全新世依次发育了黑土湖组、 临沂组、 潍北组、 寒亭组、 白云湖组和沂河组等6组地层，沉积相依次为湖沼相—河流相—海陆交互相—风成相—湖泊相—河流相。研究区可识别的全新世河型(/河道带)包括以下5种:1)网状河道带。网状河以河道间的连结为特征^[14]。区域地质图显示，位于寿光一带的临沂组展布于NE方向，一些河道带存在东、 西两侧河道间沉积体的勾通与连结，见 图1的西侧； 沉积剖面上相邻河道间的连结或河道与河间地之间的交替为弥河附近浅埋古河道研究所揭示( 图7)。 图7中，沉积阶段划分为4个阶段，第Ⅰ阶段早期 ¹⁴ C 年龄为 7080±96a B.P.^[15]，第Ⅲ阶段在寒桥附近出现献县海侵层，全新统下部层位可能延至第Ⅲ层段的顶部。剖面中的第Ⅲ、 Ⅳ阶段均出现明显的河道带砂体之间的横向连接，这种河道带砂体间的连接主要表现为层位一致、 砂体层薄而细长，其与Ⅰ和Ⅱ阶段的河道砂体的整体性相比有明显差别。2)扇状分汊河。对临沂组后期平原沉积研究表明^[15]，沉积体具有冲积扇特征，冲积扇体上的河道呈现扇状分汊河的特点。3)汇聚型河。白云湖期，平原冲积扇的扇间地带出现明显的侵蚀下切，以白云湖组为代表的古湖位于平原冲积扇扇前地带，河流向湖泊方向汇入，形成汇聚型河^[24]。4)顺直河道带。发育于沂河组早期基准面快速下降时期，区域沂河组地层空间展布十分平直，是该时期顺直河道发育的突出表现(见 图1)。5)曲流河。在基准面下降趋缓的条件下，河道向两侧展宽，河长增大，河道向曲流河方向发展，以潍河下游发育的曲流河最典型，见 图6。

图7(Fig.7)

图7 寿光市弥河附近浅埋古河道沉积剖面图[15] Fig.7 Shallowly-buried paleochannel section of deposit near Mihe River，Shouguang City

河型转换受控于气候变化、 构造运动和基准面变化。由网状河向扇状分汊河转换，相当于 图7中的第Ⅲ阶段向第Ⅱ、 第Ⅰ阶段的演变，气候因素可能是主要控制因素。研究表明，区域内在24-10ka B.P. 经历了晚更新以来最后一次干冷气候期^[27]。进入全新世后，古气候向暖湿方向演变，降水量增大，河流水沙量增加，区域大型冲积扇体发育，其上散布了扇状分汊河； 扇状分汊河向汇聚型河转换，根据地质图显示，部分白云湖组覆于潍北组海陆交互相沉积之上，展示了一个明显的海退与基准面下降过程。此后，莱州湾南岸出现了一系列以白云湖组为代表的古湖泊，古湖泊最早出现于6ka B.P.^[28]； 汇聚型河向顺直河转换受控于基准面的快速下降。区域地质图中显示为沂河组切割了白云湖组( 图1和 图5)，河流地貌上以古湖解体为标志。形成于6ka B.P.的巨淀湖、 黑冢泊、 别画湖等古湖泊分别自东汉中期至清代解体^[28]； 顺直河向曲流河转换反映了基准面下降减速并趋于稳定的河流地貌过程。

区域河流地貌演化具有明显的阶段性特征，不同河流地貌阶段以一定的河型为标志，河流地貌阶段划分以不同河型之间的转换为依据，并考虑到沉积环境演变规律。据此，将莱州湾南岸全新世河流地貌演化分为以下5个阶段。

(1)全新世早期阶段(8-7ka B.P.前)。地层发育自黑土湖组至临沂组下层。沉积相自湖沼相到河流相。末次冰期气候干冷向暖湿气候过渡，受此影响，河型发展自湖沼退化至网状河的发育。

(2)全新世中期早阶段(7ka B.P. 左右)。地层发育主要为临沂组上部地层。河型从网状河转换为扇状分汊河，形成大片的冲积扇。这一时期是莱州湾南岸冲积平原发育的主要时期。区域背景上受大西洋期的来临和基准面上升影响^[24]，鲁中山区侵蚀量增大，来水来沙增多，平原区冲积物大量增加。

(3)全新世中期晚阶段(6ka B.P.-东汉中期)。由扇状分汊河转换为汇聚型河。在区域基准面下降背景下，形成冲积平原扇体前缘的一系列古湖，发育了白云湖组。

(4)全新世晚期早阶段(东汉中期-清代)。以大西洋期结束为背景，区域基准面快速下降^[24]，导致河流快速下切，古湖解体、 消亡。以沂河组早期堆积为代表的顺直河取代了汇聚型河，部分沂河组切割了白云湖组。此阶段后期，相对海平面趋于稳定，潍河下游进入曲流河发育时期。

(5)全新世晚期晚阶段(清代-)。区域基准面小幅下降，潍河流域前期的曲流河被切割。

基于DEM数据提取河间地在理论上充分、 方法上可行，是对流域地貌半定量化研究的一种实践。

河间地比率存在自区域西部向东部增大的趋势。区域河流侵蚀下切活动呈现出不均衡状态，存在弥河单河道截切式下切、 白浪河流域的拓展式下切、 潍河流域内的嵌入式下切3种型式，表明了流域空间发展上西部侵蚀下切快于东部，溯源侵蚀量西部大于东部的流域地貌侵蚀特点，从而印证了流域河间地比率自西向东增大的空间变化特征。 全新世河型分析表明，包括网状河、 扇状分汊河、 汇聚型河、 直流河及曲流河5种河型。河型转换主要受基准面下降所控制，在全新世4次河型转换中，3次与基准面下降有关，其中由汇聚型河向顺直河型转换过程中的流域下切最迅速，是自大西洋期以来海平面快速下降的区域河流地貌响应。

历史河型分析中，由于客观条件的限制，研究还不够细致和充分，希望以后加以补充和完善； 研究区邻近渤海湾拗陷、 中东部又有沂沭断裂带经过，区域河流地貌中存在的地河间地比率变化、 历史河型差异，其与区域内的构造差异活动不无关系，值得进一步研究。

致谢 北京大学杨景春教授审阅了全文，并提出了宝贵意见，在此表示衷心的感谢。