4.河流地貌

第四章流水地貌与堆积物一．河流地貌与沉积物二．暂时性流水地貌与沉积物概述1、河流地貌——由河流作用形成的地貌。包括：河漫滩、阶地、冲积扇、三角洲等。2、河流水量主要来自于：A大气降雨B冰雪融水C地下水补给（少量）因此：河流分为——经常性流水河流、暂时性流水水流。它们都能够进行侵蚀、搬运和堆积。常年流水:具有稳定的水源补给和固定的水道。如长江、珠江等。暂时性流水:只有雨季才有水流暂时性流水分为片流和洪流。河流(river)片流(sheetflow)洪流(floodflow)片流、洪流、河流关系图片流洪流河流一、河流地貌与沉积物（一）河流作用特征1．河流动能－河流地质作用的水力能量。代表了塑造地形地貌能力的强弱。E=(1/2)mv2山地河流汇水少、流量小，但河床坡度陡、流速高、推力大，河流搬运的颗粒少而粗。平原河流汇水多、流量大，但河床坡度小、流速低，河流负载大，搬运的颗粒细而多，易发生曲流，易引发洪灾。2．水流运动状态(1)水质点运动状态层流与紊流层流的水质点有一定的轨迹，与邻近的质点作平行运动，彼此互不混乱。紊流的水质点是呈不规则的运动。并且互相干扰，在水层与水层之间夹杂了大小不一的旋涡运动。层流水是否失去稳定性取决于作用于水体的惯性力与粘滞力（viscosity）的对比关系。雷诺数＝惯性力/粘滞力,小于500为层流，大于2300为紊流，500～2300为过渡状态。一般沟槽、河道中的水流总是属于紊流性质，只有坡面薄层缓流才是层流。层流利于沉积，紊流利于侵蚀和搬运。层流河水的运动方式紊流（2）环流：是河流中的中～大尺度的水流运动。分为横向环流和旋涡流。主流线顶流底流ADCBBACD横向环流——弯曲河道中，从凸岸由水面流向凹岸，和从凹岸由河底流向凸岸的水流构成一个连续的螺旋形向前移动的水流称为～。主要是由于弯道离心力及地球偏转力所致。一般，径向河流北半球侵蚀右岸，南半球侵蚀左岸。又可分为单向环流和双向环流。旋涡流——环流轴轴向垂直水面的环流。即通常的漩涡。主要是由于河流绕过障碍物、遇到凸角、河床粗糙变化时产生的。3、河流作用（1）侵蚀作用河流破坏地表（河床）并掀起地表物质的作用。包括：冲蚀作用、磨蚀作用、溶蚀作用。下切侵蚀：垂直地面向下侵蚀——加深河床。受气候变化、构造运动、侵蚀基准面控制。当下切侵蚀自源头和河口开始向上游侵蚀或通过瀑布的后退来实现时，称为溯源侵蚀（向源侵蚀）侧蚀（旁蚀）：河流侧向侵蚀的一种现象——河岸后退，沟谷展宽，形成曲流。（2）搬运作用河流水流在流动过程中携带大量泥沙和推动河底砾石向下游移动的作用。包括：推移、跃移、悬移。推移：使泥沙、砾石沿河底面滚动或滑动。跃移：床底泥沙呈跳跃向前搬运。（流水中上下流速造成的压力差造成）悬移：较细小颗粒在流水中呈悬浮状态搬运。（3）堆积作用河流携带物质，由于条件改变，引起搬运能力减弱而发生堆积。条件改变包括：河床坡度下降流速减慢水量变小泥沙含量增多通常，上游以侵蚀作用为主，下游以堆积为主，当海平面下降时，下游也可发生侵蚀。（二）河谷1．河谷形态（1）河谷横剖面形态谷坡：常有阶地发育谷底：由河床和河漫滩组成（2）河谷纵剖面河谷纵剖面是从河源到河口沿主流线所作剖面。凹形凹凸形不规则形长江河谷纵剖面图0500100020001500宜宾监利重庆宜昌汉口九江南京吴淞口黄草坪吉连卡m2.河谷的基本形态河谷发展历史初期：河流坡降较大，多为深狭的峡谷地形，谷底常有急流、瀑布和壶穴中期：河床纵剖面坡度变小，侧蚀作用加强，发育曲流和河漫滩，河谷横剖面呈宽浅的U字形后期：在宽广的河漫滩或冲积平原两侧，仅残留缓斜坡地或丘陵侧积侧蚀泛滥平原雏形V形谷侧积侧蚀泛滥平原雏形V形谷五.河流地貌（1）V形谷以垂直侵蚀作用为主，发育在河流上游地区剖面的发展的三个阶段黄河野狐峡龙羊峡以上河谷段“V”形谷的发展峡谷:仍为V字型,有侵蚀阶地.障谷:谷坡稍缓,平水期时,河床有河漫滩出露隘谷:基岩地区,河床均被流水占满,谷坡陡.V形谷五.河流地貌“V”形谷巫峡“V”形谷“V”形谷（2）河漫滩河谷以侧方侵蚀为主，塑造河漫滩曲流侵蚀与堆积五.河流地貌（3）成型河谷发育有河流阶地的河谷称为成型河谷。既有侧方侵蚀、又有垂直侵蚀；既发育河漫滩又发育河流阶地，为河谷发育的晚期河谷纵剖面的发展凹形、凹凸形、不规则形。受三重要素影响,侵蚀基准面、向源侵蚀、岩性。裂点（knickpoint）与岩槛。裂点：成型河谷中，每一次侵蚀基准面下降都会引起河流溯源侵蚀，溯源侵蚀所达到的那一段河床纵向陡坎称为裂点．岩槛（坎）：由于河床上岩性的差异而形成的陡坎．称为岩槛．3．河流侵蚀基准面与河流均衡剖面（1）河流侵蚀基准面侵蚀基准面(baseleveloferosion):每条河流的下切侵蚀不是无限的，往往受某一基面控制，河流下切到接近这一平面就失去侵蚀能力，这一平面叫河流侵蚀基准面。终极侵蚀基准面：每条河流最低的下切侵蚀基准面地方性侵蚀基准面：控制河流局部下切侵蚀的基准面究竟哪一个面是河流侵蚀的基准面呢？1、海平面－－－各条河流最终入海，海平面是最终侵蚀基准面（鲍威尔，1857）2、海底－－－－因为发现河口地段河流可下切到海面以下（彭克，1924）3、河流作用停息，并为海浪或湖浪作用所代替的那一点的海底高度为侵蚀基准面。因此，侵蚀基准面不是一个很固定的面。但确实存在。侵蚀基准面受各种因素影响会发生变化：地方性侵蚀基准面：人工库坝、坚硬岩坎、支流入口。终极侵蚀基准面：海平面升降、地壳升降等基准面变化引起河流纵剖面变化和冲淤变化。（2）河流均衡剖面均衡剖面指河流处于平衡条件下的纵剖面。河流平衡是指河床侵蚀与堆积之间的平衡。冲淤平衡－－河流仅能搬运通过河床面的水沙而无力侵蚀河床平衡是相对的、有条件的，只能在一定时间和空间条件下的相对平衡。河流平衡的另一含义是自动调整。经典的理论认为，处于均衡状态下的河流纵剖面是一条圆滑的凹形曲线。河流均衡剖面急流湖泊瀑布急流湖泊瀑布河流溯源过程与河流纵剖面的变化河流发展过程中纵剖面变化及其景观4．河谷类型（1）侵蚀谷河流沿岩层倾斜线方向凭藉其侵蚀能力开拓的河谷。（2）构造谷河流经构造洼地或顺应构造软弱带、断层等所塑造的河谷。（3）多成因谷（三）河床：河谷中枯水期水流所占据的谷底部分称为河床。河床类型（1）顺直河床：平水期，深槽、浅滩交替出现，两侧边滩犬牙交错。（2）弯曲型河床：弯曲型河床的演变主要表现在横向变形上，特点是凹岸不断后退，凸岸不断淤长，从而产生河曲蠕移。弯曲型河床多分布于河谷宽广、坡降平缓、河岸较低，并由二元结构组成的谷底，这里曲流摆荡有足够回旋余地。顺直微弯型曲折率（弯道长度/直线长度）一般小于1.5河床中浅滩与深槽交替分布山区河流受构造控制平原河流两岸抗冲强度大于河底弯曲型河流自由曲流：形成在宽广的冲积平原或河漫滩上，河床不受河谷的约束，可以比较自由地迂回摆动。迂回扇、牛轭湖、废弃河道深切曲流：山区河流由于受基岩河岸的约束，不能自摆动，而形成的深深切入地面以下的一种河曲。曲流深切同时侧蚀。弯曲型（三）冲积河床的平面形态侧蚀作用的结果使谷地扩宽蛇曲河（MeanderingStream）五.河流地貌深切曲流深切曲流深切曲流（科罗拉多高原）（3）分汊型（江心洲型）河床河床宽窄相间，窄段为单一河床，宽段由一个或几个江心洲间隔成两股或多股汊道。（4）散乱型（游荡型）河床河床宽浅，水流散乱，无固定主槽，沙滩众多，河汊密布。如黄河下游就是这类河床。分汊型河床分汊型河流5．河床侵蚀地貌（1）河床侵蚀地貌岩槛：横亘于河床中的坚硬岩石，凸起地形，当岩槛的高度大于深度时形成跌水，更大则成瀑布。岩槛的形成一般与岩性有关。壶穴：河底旋涡流携带着砂砾旋转磨蚀河床基岩，久之在河床基岩中形成的圆坑。深槽：河床中发育深达几十米深的槽形坑。一般发生在凹岸，主要与水流冲刷、构造软弱带有关。（二）河床地貌石质浅滩深槽岩槛壶穴石质浅滩深槽岩槛壶穴黄果树瀑布（2）河床堆积地貌浅滩：河床分布的一些不同规模的冲积物堆积体边滩：分布在河流边缘心滩：分布在河中心边滩：又称点坝或滨河床浅滩，发育于河床凸岸。心滩：是河床中水流受阻形成的不稳定沙质堆积体。心滩淤积高度超出水面，便成为江心洲。心滩和边滩在一定条件下可以相互转化心滩的形成——复式环流作用下在江心堆积而成的弯曲河床的横向环流与边滩的形成（四）河漫滩河流洪水期淹没河床以外的谷底部分，称为河漫滩。1．河漫滩的形成雏形河漫滩－－早期，洪水占据整个谷底，只有少量砂砾能在河床微凸处堆积下来，为雏形河漫滩。原始河漫滩－－由于横向环流作用，侧蚀展宽河床，使一部分被侵蚀的物质堆积在河床底部（蚀余堆积），一些较细的被带到凸岸堆积，这个过程不断发展，以至枯水期有大片露出水面，形成～。河漫滩－－－随着侧蚀作用的发展，河谷不断展宽，河水沿河床底部携带的粗粒物质不可能被带到原始河漫滩上，只能将细沙或粘土物质搬运到这里堆积，也就是在原来较粗粒物质上覆盖一层薄薄的细粒物质，此时称为河漫滩。当河流弯曲发展到一定阶段，上、下两个反方向河弯按某个固定点，呈S形向两侧扩张，河曲颈部越来越窄，形成狭窄的曲流颈，洪水时，水流冲溃河曲颈部后引起自然裁弯取直，河弯裁直后，废弃的旧曲流逐渐淤塞衰亡，形成牛轭湖。新河由于流程缩短，比降增大，往往迅速拓宽，发展成为主槽。河漫滩上的曲流－－牛轭湖裁弯取直与牛轭湖密西西比河中下游流域地貌凹岸侵蚀边滩沉积2．河漫滩形态（1）平坦河漫滩河漫滩表面平坦或微向河床倾斜。（2）凸形河漫滩发育在平原区负载大、推力小的地上悬河地带，上游来沙特别多，河床不断淤高，两岸形成天然堤。（五）冲积物河流的沉积物统称为冲积物。冲积物的主要鉴别标志是：①砾石成分复杂,往往具叠瓦状排列。砂和粉砂的矿物成分中不稳定组分较多。②碎屑物质的分选性较好。③碎屑颗粒的磨圆度较高。④冲积物层理发育，类型丰富，层理一般倾向河流下游⑤冲积物常呈透镜状。⑥冲积物往往具有二元结构，下部为河床沉积，上部为河漫滩沉积大石河河口砾滩冲积物中砾石扁平面定向排列冲积物的二元结构（六）河流阶地概念：过去不同时期的河谷底部（河床及河漫滩部分），由于河流下切作用的加强被抬升超出一般洪水面以上，呈阶梯状分布于河谷谷坡上，这种地貌称为河流阶地。1．河流阶地形态要素与结构1．河流阶地形态要素与结构阶面阶坡前缘后缘河流阶地的级序：自下而上称Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级阶地。河流阶地的高度表示：前、后、中平均河拔高度2．河流阶地的形态类型按阶面、阶坡的物质组成，不同冲积物的接触关系，新构造运动特征及发育地段可分为:（1）侵蚀阶地（2）基座阶地（3）嵌入阶地（4）内叠阶地（5）上叠阶地（6）掩埋阶地长江右岸红花套一级基座阶地3．河流阶地成因（1）间歇性新构造运动（2）气候变化-－干淤湿冲，气候阶地。（3）其它原因（基准面变化、河流袭夺等）两个条件：1、较宽阔的谷底2、河流下切侵蚀（七）水系1．水系及级序水系（河系）是指具有同一归宿的水体所构成的水网系统。组成水系的水体有河流、湖泊、水库、沼泽等。2．水系的变化1．水系发育的初期：河网密度小，地面切割深度不大，支流短小而且数量少，一般分为一、二级支流。2．水系发育的中期：随着河流下切侵蚀和溯源侵蚀，流域的集水面积扩大，地面切割深度增加，河道延长，发育新的支流，河网密度增大。为水系的繁盛时期。3．水系发育的晚期：河流的下切侵蚀与侧蚀不断加强，由于流域各河流发育不平衡，大河袭夺或兼并侵蚀能力较小的河流，使水系改观。由于河流长期侵蚀，河谷地面高度降低，冲积层加厚，水系密度逐渐减小，为水系的合并阶段。3．水系格式1．树枝状水系——水系特征是支流多而不规则，主、支流之间呈锐角相交，排列形式为树枝状。在岩性均一、地形比较平坦的地区最为常见。2．格状水系——主流与支流呈直角或近似直角的格状。这种水系在很大程度上是受构造控制而发育的，常出现在褶曲构造区域，如主流发育在向斜轴部，则支流来自向斜两翼，一般与主流成直角相交。3．平行状水系——各