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1第7讲地面流水的地质作用§1.概述河流是陆地上永久性有固定水流，它与人类的生活生产有着极其密切的关系。人类文明的发展与河流分不开的“母亲河”同时从自然界的角度，河流是陆地上最活跃的地质动力。河流的地质作用是陆地上最强烈的外动力地质作用，流水的作用，是河水运动过程中对地表各种改造。一、片流、洪流和河流地面流水包括片流、洪流和河流，是塑造陆地地貌形态的最重要的地质营力。片流和洪流统称为暂时性流水。而河流则是常年性的线状流水。1.河流（river）在固定河道中流动的常年性线状流水称为河流。2.片流（sheetflow）下雨后沿斜坡流动的暂时性面状流水。3.洪流（floodcurrent）下雨后沿沟谷及河道流动的暂时性线状流水。二、河流的动能E=1/2×QV2Q=流量V——流速动能与流量、流速有着直接关系流量指单位时间内通过水断面的水量。流速指单位时间内流通过的距离。§2暂时性流水的地质作用一、片流的地质作用1、片流的冲刷作用：片流沿整个斜坡将雨蚀作用产生的泥沙顺坡流动，同时冲刷坡面，导致整个山坡被剥蚀削低的过程。冲刷作用的强度取决于：以黄土高原为例降雨的强度及持续时间坡面物质的性质坡度（~40o最强）植被状况2、片流的溶蚀作用：以路南石林世界地质公园为例3、片流的残积作用4、片流的堆积作用与坡积物片流动能较小，将细小的泥沙移向山坡下部或坡麓堆积下来，形成坡积物。坡积物分布于山坡下部，围绕坡麓批盖，形如衣裙状，称为坡积群1．片流与坡积裙2大气降水3/1为地表水，最初覆盖地面沿斜坡均匀活动网状流——片流。2．洪流与洪积扇片流进一步发展水量增大，在一些沟槽中汇集、浊流一但浊流便以自身冲刷使沟槽扩大，成沟谷。沟谷中的浊水能量大（雨季）携带大量冲刷碎屑在沟口（山角处）堆积扇水，称浊积扇，浊积平原。浊流反在雨季有水（发生）。二、洪流的地质作用1、洪流的冲刷作用洪流：片流集中到沟谷中形成的暂时性流水。洪流在陡峻的山谷中下泄，具有水量集中、流速大、动能强大的特征，并携带大量泥沙、碎屑、甚至巨大的滚石，对沟底和沟壁进行猛烈冲击、破坏，具有强大的冲刷作用。由洪流切割形成的槽地称冲沟冲刷作用将坡面凹地冲刷成两壁陡峭的沟谷。多次冲刷两侧形成许多小冲沟，共同构成了冲沟系统。2.洪流的堆积作用与洪积扇洪流流出沟口后，无侧壁约束，水流散开，流速减慢，被搬运的物质在河口堆积下来形成洪积物，洪积物堆积的地形通常呈扇形分布，称洪积扇。洪积物的特点：①沟口附近堆积多，厚度大，颗粒粗大，越向外堆积越少越薄，颗粒细小，具明显的分带性②磨圆度差，分选性较差，可见斜层理和交错层理。③堆积的地形是锥状时，称为洪积锥（冲击锥），呈扇形时称为洪积扇。§3．河流的基本特征一、河流、水系和流域（一）河流1、河流：指陆地表面经常性或周期性有水流动的泄水凹槽。河流是流动的水与河谷的总称。2、河流的分段：河源、上游、中游、下游、河口等五个部分。河谷形态河床物质比降／流速侵蚀／堆积流量水位变化上游V基岩砾石大／大下切小大中游宽U中粗砂中／中侧蚀中中下游宽浅U细砂淤泥小／小堆积大小3二、河水的运动形式(一)层流：水质点运动轨迹（线）平行仅在平坦河底附近运动弱。(二)紊流：水质点运动浅无规律紊乱紊流是河水中最常见的运动形式。(三)环流：水质点作螺旋状运动，运动迹线在横剖面上投影为环形，具有较强能量动力。①单向环流—水质点的运动轨迹在过水断面上的投影为单向的环。②双向环流—水质点的运动轨迹在过水断面上的投影为两个环。他们是旋转方向相反的两股螺旋流单向环流—普遍存在于拐弯处。拐弯处的水流存在离心力，以3/10深度处最大。水质点在离心力作用下朝弯道的凹岸偏离，使凹岸水面雍高，进而使凹岸的水体被迫下沉。导致弯道处底部的水体由凹岸流向凸岸。表面则由凸岸流向凹岸。单向环流的流速可达纵向环流的10-30%双向环流—存在于河水较深的平直河流。因水位涨落或过水横切面积改变引起的。原理：河水与河岸泥沙有粘附力，河心流速快。1、水位上涨时，河心出现雍水现象，横剖面上河面呈上凸型，使表面河水由河心流向两侧。2、水位下降时，河心出现消水现象，横剖面呈下凹形，使表面河水由两则流向河心。涡流—水质绕轴旋转运动，轴与河底近垂直，出现在水流急，河谷凹凸不平，涡流对河床破坏作用强，虽不是河水主要运动形式，但动力强。原理：水体具有粘滞力河湾中的水、河中障碍物下游的水或河流凸起物下游的水，流速变小，因水体粘滞力使紧靠水流快一侧，被水流带动而跟着流动起来，致使水压力变小；而另一侧流速小，压力大，水向流速较快一侧流动，形成绕轴旋转的涡流。§4．河流的侵蚀作用河水在运动过程中对河床岩石的剥蚀、破坏作用称侵蚀作用。一、侵蚀作用的方式1.冲蚀——流水以本身的动能将河床的泥、砂、砾冲走。2．磨蚀——流中携带的砂、砾对河床岩石的磨损同时流水中的砾、砾本身变被磨损。3．溶蚀——流水溶解了一些酸、碱、盐类，成为溶剂，溶解河床的岩石。这三种锓蚀方式通常是同时发生，而不同的条件下，表现的主次、强弱4程度不同：泥质、砂质、河床，冲蚀作用为主，上游冲、磨为坚硬岩石河床，磨蚀作用明显，下游溶蚀明显可溶性岩石河床，溶蚀作用强烈。二、侵蚀作用的类型按侵蚀作用方向分为：（一）下蚀作用（底蚀）——流水对河底岩石的锓蚀（磨、冲刷、溶）结果使河床降低。1．下蚀的原因１°流水顺坡而下，向下的运动分量冲刷河底。最重要的下蚀坡度逾陆，下蚀作用越强烈，下蚀最强烈的是瀑布地区。下蚀作用使瀑布不断后退。我国黄河壶口瀑布５cm/年（退）北美尼亚加拉瀑布0.3m/年=30m/年。2°流水携带的砾、砂在河底滚动，跳跃，不断磨蚀河底基岩，洪水期，搬运量大，下蚀作用强烈。３°涡流作用涡流使携带的砾石像钻具一样作用于河底，形成凹坑。４°双向环流河水涌入峡谷进，河床峡谷中的流水为双向环流使峡谷加深。2．向源侵蚀（溯源侵蚀）由于下蚀作用使河流向源头方向伸长（加长）。两条近乎垂直的河流在溯源侵蚀作用下，发生河流袭夺。河流袭夺——当两条条河流向同一分水岭溯源侵蚀时，当某一向源侵蚀较快的河流向上伸长并中途切断另一条河流时，于是就把另一河流上游的河水夺过来，此为河流袭夺。3．侵蚀基准面——河流下蚀作用的极限。当河床趋于注入水体的水面时，河水失去了势能差，不再流动。这时一蚀作用也就停止了，因此，注入水体的水面就是河流的侵蚀基准面。所谓千条江河归大海，河水桌子终是要注入海洋的，所以河流的最终侵蚀基准面——海平面。有些内陆河流，河口通向湖泊，因此湖面可以说是地方暂时性的侵蚀基准面。4．河流平衡剖面河流纵剖面：河源头至河口，沿中线的剖面向河丘作表现为源头至河品、河底的连线。黄果树瀑布落差75米掏空5由于下蚀作用的结果使河床高度降低，坡度变缓，河床趋于平滑，水动能减少。当流水即不发生侵蚀，也不发生较大的沉积作用，这时纵使剖面河底成为光滑平缓的曲线，此剖面为河流平衡剖面。平衡剖面是个达不至的理想剖面，由于人为及自然的作用总是打破平衡形成的条件，但平衡剖面预示了河床的坡度与河流的流连、水量搬起石头砸自己的脚物等因素之间有建立平衡的普遍趋势。指导水利工程。（二）侧蚀作用（旁蚀）河水对河床两岸的岩石进行侵蚀，使河谷加宽或使河道左右迁移的作用称侧蚀作用。１．侧蚀的原因１°河流弯道处的离心力河道中只要有一个哪怕是微小的弯曲存在，流水就会在慢性和离心力的作用下涌向凹岸，从而在道弯处形成单向环流。单向环流使岸不断侵蚀，同时凸岸沉积，结果加大了河流的弯面程度。２°科里奥利力的作用科里奥利力（Coriolisforce）——地球自转偏向力，由于地球自转作用带来的力作用于地表一切运动的物体；北半球向右偏，南半球向左偏的作用少。由于科氏的作用，即使是很平的河道也将有一侧受到侧方侵蚀，北半球河流的左转弯处，离心力与科氏力同时作用凹岸，侧蚀强烈；右转弯处，离心力与科氏力相反。２．侧蚀的结果１°河床弯道处曲率增大２°河谷加宽，不对称，凹岸陡，凸岸缓。３°自由河曲及牛轭湖的形成。自由河曲——河流在平坦宽阔的冲击平原上流动时，侧蚀作用强烈弯道自由发展，弯曲加大，河床在平面上蜿蜒回环。弯曲很多时，称蛇曲。湖北—湖南岳阳之间直线87公里，河道240公里。湖中、下游自由河曲较发育。河道截弯取直使原几十公里的河道缩短为几公里。牛轭湖——自由河曲的某一段上，两对的弯道沟通，弃废的部分河道形成了牛轭湖。6三、下蚀、侧蚀作用的关系河流在运动过程中通常是下蚀、侧蚀同时进行，仅在不同河段上表现度不同。上游：地形起伏大，河床坡度陡，下蚀作用为主。中、下游：地形相对平缓，侧蚀为主，自由河曲。§5.河流的搬运作用河流将其携带的物质向下游方向搬运的作用。一、搬运方式机械搬运：①悬运：通常是粘土和粉砂粒级的碎屑，由于紊流的向上分力分力作用使其浮在水体中随水流动。颗粒的沉降速度紊流向上分力。②推运：河床底部较大的砂、砾在流水的水平冲力作用下，沿河底滚动力学或滑动。推运的砾石最大扁平面的倾向一般指向上游，根据此可判断古河流的流向。③跃运：细砂+砾石在靠近河底部跳跃式的随流水向前移。原因：近河底附近上下流速不同，底部受河床磨阻力的影响流速减少。上部流速较大，下下流速差产生的上举力使砾砂跃起，而后上举力消失落下，跳跃式向前移动。④溶运：溶液及胶体可溶盐类：CaCO3、MgCO3、KCl、Nad牛轭湖纯蚀作用纯侧蚀作用实际不对称河谷7胶体溶液：SiO2、MnO2河流以机械搬运为主搬运能力——河水能够搬运的碎屑颗料大小。搬运量——河水中携带的碎屑物总量。r粒径∝V2G重量∝r3粒径G重量∝V6§6.河流的沉积作用沉积作用——地表上的风化产物、有机动性物及某些火山物质，在外力的作用下经搬运作用的媒介从原地搬运到其它地方，当搬运动力减弱或在物化学作用下而下沉堆积的过程。河流的沉积作用——河水中的携带物（由于水动能减少）沉积下来。一、河流沉积的原因①水体的阻滞——河水注入其它水体时，运动的水受到相对而言宁静的水体的阻滞，河流流速减少，发生沉积。②地面坡度的影响坡度大、水流速快，动能力较少发生沉积。当坡度减小，河床平缓时，流速减慢，搬运能力降低，发生沉积。同一条河来说，上游水流急，搬运动力强。沉积主要发生在中、下游。河流沉积物称为冲积物二、冲积物的特征冲积物主要是机械沉积的碎屑物质。1．分选性好：同一时期或同一定地点沉积物颗粒的均匀程度。当河流流速减少时，携带的碎屑物，按半径大小或颗粒的比重从大小，重轻，先后沉积下来。因此在一定的地点或某一时期沉积下来的冲积物粒度较均一，也就具有较好的分选性。2．磨圆度好：河水中碎屑物，在搬运过程中，使颗粒与颗粒之间以及颗粒与河床基岩发生磨擦，使昨梭角磨圆，较好的磨圆度越向河流的下游碎屑物磨圆度越好。3．层理清晰流动的水中沉积的沉积物有较明显的交错层理。8三、沉积作用的类型1．河床沉积：河床是经常性流水占据的部分，沉积颗粒较粗，河床沉积中碎屑物有较好的交错层理，河床沉积随着水位的季节性变化而有规律的进行。（1）心滩：河床中间的沉积地貌，平水位时（枯水期）高出河面，洪水期被淹没。在平原的河流中经常出现心滩。平面上梭形、长轴平行于流向双向环流是形成心滩的主要原因。①洪水期后，水位退落时②河面进入宽河道时心滩一旦形成后，将逐渐向下游方向推移。一般心滩在枯水期（平水期）露出水面，洪水期淹没于水中。（2）江心洲：心滩增大，甚至几个心滩连在一起，洪水期亦露出水面，称江心洲。（3）边滩：单向环流作用下，河流弯道处凸岸堆积（单向环流将凹岸侵蚀下的碎屑在凸岸堆积下来）新月形，向河流方向倾斜。由于水动力的季节性变化洪水期沉积颗粒粗枯水期沉积颗粒细冬季颜色深夏季颜色浅洪水期：粗砾枯水期：细心滩92．河漫沉积（1）河漫滩与冲积平原现代河床之外，在洪水期被淹没的地带，河床之外的河谷地上，每当洪水期被水淹没，沉咱们了较多碎屑物，由于水流分散，碎屑颗粒细水长流小——河温滩。河漫在枯水期露出水面，河漫滩在凸岸范围更大。由于河床在介蚀作用下常发生左右迁移，因此，现代的河浸滩之处，常是地史中的河床位置。显然在现代较细的河漫滩沉积之下，有河床的粗颗沉积。组成了河漫