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2018年1月17日 星期三

丁酉(鸡)年十二月初一

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  河流凭流水的机械冲击力、化学溶解力以及携带的碎屑物质对河谷的组成岩石和地形的破坏和建造作用的总称。河流的地质作用过程包括侵蚀作用、搬运作用和沉积作用。三者前后衔接,互相联系。河流地质作用以机械作用为主,伴有化学作用。河流在大陆上分布极广,是塑造大陆形态和建造大陆沉积物的重要营力。
  河水运动 流水在重力作用下由高处向低处运动,位能转变为动能。 流水动能(K)与流水的质量(M)和流速(v)有关,可以下式表达:K=Mv2/2。流水的质量与流量呈正相关,可以流量度量。河流的流量受降雨量、蒸发量、渗透量和流域大小的影响。河流的两点间的高程差与其距离之比叫纵比降。纵比降和河谷横断面形态、河床的粗糙度是决定流速的主要因素。天然河床的组成物质随河段而异,有的是坚硬的岩石,有的是松散的沙、土层,而且河床底部的起伏、平面形态的曲直、河谷断面的宽窄也都是变化的。河水在具不同特征的河床上运动时,其水动力特征不同。天然河流中的水质点的运动一般是不规则的紊流,但在平坦河床上的缓慢水流,紧贴底部的薄层河水的水质点可以为规则的层流。河流中还有向下游推进的螺旋形水流,其在断面上的投影呈环形,称环流。环流在直河道和弯河道都可形成。此外,在崎岖不平的河床上,由于局部障碍还产生涡流。河流的流水动能和水动力特征及其变化,制约着河流地质作用的进程,是以破坏作用为主,抑或以建造作用为主。
  河流的侵蚀作用 河水破坏组成河床的岩石、松散沉积物的作用。河水破坏河床有3种方式:水力冲击(蚀);磨蚀(流水挟带的沙、砾对河床的磨损);溶蚀(流水对可溶性岩石的溶解作用)。根据河水对河床的破坏方向,侵蚀作用可分为下蚀作用和侧蚀作用。
  ①下蚀作用,河水对河床底部进行侵蚀,使河床降低的作用。下蚀作用在河流的上、中游段或山区河流中占显著地位。在这里水流受基岩河谷挟持,断面狭窄,纵比降大,流速大,多急流、涡流。由于组成河床的岩石的抗蚀能力存在差异,河床纵剖面崎岖不平,常呈台阶状。河水流经其上则形成瀑布、急流。从高处跌落的河水,以强大的冲击力和沙、砾旋钻,磨蚀陡坎下的河床,掏空陡坎基部,陡坎上部岩石受重力作用而坍落,台阶后退。一段如此不断地进行,台阶终于消失,河床被夷平。在河流的源头多有跌水,下蚀作用引起的掏蚀坍落,使河头向源头伸长,向分水岭上部发展,这种现象称溯源侵蚀作用。当分水岭两侧的河流侵蚀力强弱不同时,侵蚀力强的向弱的方向延伸,分水岭向弱者方面迁移,甚至被切穿。两条河流相连,侵蚀力强的河流夺取另一条河流在连结点以上的上游。这种现象称河流袭夺(图1)。

河流的地质作用

河流袭夺会引起水系大变动。
  下蚀作用不是无限的,当河流在河口到达其汇入的静止水面时,流速丧失,下蚀作用也就终止。外流河以海平面为河流下蚀作用的极限面,称终极侵蚀基准面。此外,河流还以其流经的湖面,支流以其注入的主流水面等为其局部侵蚀基准面。在大陆稳定和侵蚀基准面长期不变时,下蚀作用将河床上的起伏、台阶夷平,河床纵比降减小,流速变低,流水动能减小。当坡度减小到流水动能与河水搬运泥、沙所消耗的能达到平衡时,河床的纵剖面在理论上是一条下凹的圆滑曲线,称为河流平衡剖面。力图达到平衡部面是河水改造河床的总的趋向。
  ②侧蚀作用,河水破坏河床两侧的作用。它是在河弯处单向环流的作用下发生的。侧蚀作用在河流的中、下游段或平原区河流中最为显著。天然河流总有弯曲,河水从直道进入弯道时,原来沿河流轴线运动的主流,因惯性离心力的影响偏向河弯的凹岸,造成横向水位差,从而单向环流发育起来。环流的表流冲击凹岸弯顶的下段,掏蚀河岸引起崩坍,落入水中的沙、石被环流的底流带到河弯凸岸边堆积,形成边滩。随凹岸后退扩展,凸岸边滩增长,河弯顶不但后退而且缓慢下移,河床的弯曲度加大,变成 S形,进而演变成一串Ω(正反相接)形。这种形状的河流称河曲或蛇曲(图2)。河流的地质作用当两个河弯贴近,河水便冲开连接两弯的细颈部,弃弯走直。这一过程称为裁弯取直作用。遗留下的废河道,变成了新月形的牛轭湖。河弯在环流作用下,不断摆动,使河谷的谷坡不断破坏,河谷底部加宽,但河床的宽度基本不变。侧蚀作用使河床的长度增加,纵比降减小,流速变低。河流在自己形成的堆积物中迂回流动。由地球自转引起的科里奥利力,可使除赤道区纬向河流外的其他地区任何流向的河流的水流方向偏离,从而加强河流的侧蚀作用。
  河流的搬运作用 河流将碎屑物质、化学溶液运往下游方向的作用。河流的搬运物质大部分来自片流、地下水斜坡重力作用带入河中的机械碎屑或化学溶液,小部分是河流侵蚀河床的产物。河流的搬运方式包括机械搬运和化学搬运(溶运)。
  河水搬运机械碎屑的能力、搬运量以及搬运方式,都与其流速、流量和河床的组成物有关。河流的机械搬运能力,指河水搬运碎屑中最大颗粒的能力。搬运碎屑的粒径与流速的平方成正比。河流的机械搬运量,指河水搬运碎屑的总重量(按百万吨/年计)。搬运量与流速和流量,特别是流量有关,而且与进入河水中的碎屑量有关(河水的含沙量与来沙条件)。所以,山区急流流速大,可搬动巨石;但流量小,搬运的总量少。反之,平原区河流流速小,只能搬运沙和粘土;但流量大,搬运的总量大。
  根据碎屑在搬运时的运动特征,机械搬运方式可分出:①推移,碎屑(一般是粗砂或卵石)沿河床滚动、滑动;②跃移,碎屑(通常是沙)贴近河床跳跃式移动;③悬移,碎屑(主要是粉沙和粘土)不接触河床,悬浮在水中移动。碎屑在水中被搬运的方式随流速和碎屑的粒径变化而转变。碎屑在搬运过程中相互撞击、磨损,所以随着移动距离的加大,碎屑的磨圆程度增加。
  河流溶运的化学物质主要是自可溶性矿物中分解出的离子或胶体。一般每升河水中溶有150~300毫克盐类,其中以钙、镁的碳酸盐含量最多。
  河流的沉积作用 河流搬运物质的沉降和堆积作用。河流只发生碎屑物质的机械沉积作用,几乎不发生溶解物质沉淀和胶体物质凝聚的化学沉积作用,这是由于河水中溶运物质远不饱和,也缺乏适合于化学沉积的稳定环境。
  河流机械沉积作用的发生,主要是由于流速降低、流量减小,或水中碎屑量超过河水的挟带能力。河流的碎屑沉积物叫冲积物,由具不同粒径的碎屑组成。碎屑的磨圆度好,粒度分选性也好,具层理。河流的沉积作用可沿流程发生,但以流速骤减处最显著,如山口、河口。河流在山口处因地形开阔,水流分散,流速减低,碎屑沉积成扇形,称冲积扇(干旱气候区的间歇性河流形成的扇形堆积,称洪积扇)。在弯曲河流的凸岸形成的边滩,随着河床的摆动可以扩大发展成洪水位才能淹没的河漫滩。河漫滩形成后,如果河流的侵蚀基准面下降,河流的下蚀作用增强,河床因而被蚀低,于是先期形成的河漫滩则高出河面位于谷坡上或谷底,呈台阶状,叫河流阶地。河流到达海面,流速消失,搬运来的碎屑物全部沉积在河口,平面上形成“△”形,叫三角洲。随着三角洲的增长,陆地向海洋扩展。(见彩图)

河流的地质作用

  参考书目
 张书农、华国祥著:《河流动力学》,水利出版社,北京,1988。
 沈玉昌、龚国元著:《河流地貌学概论》,科学出版社,北京,1986。

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更新时间 : 2009-01-29

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