河流作用

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河流作用 - 指河流流水的侵蝕、搬運和堆積作用。河水是一種流體,具有動能,因此河流無時無刻不在對地表進行作用,使之發生變化。流水的侵蝕、搬運和堆積作用是經常變化和更替的。對一條河流來說,在正常情況下,上游以侵蝕作用為主,下游以堆積作用為主。

河流作用

正文

河流流水的侵蝕、搬運和堆積作用。河水是一種流體,具有動能,因此河流無時無刻不在對地表進行作用,使之發生變化。流水的侵蝕、搬運和堆積作用是經常變化和更替的。對一條河流來說,在正常情況下,上游以侵蝕作用為主,下游以堆積作用為主。如果河流水量減少,泥沙物質增多,在河流上游妒也可以堆積作用為主。如果海面下降,下游段也可轉化為侵蝕作用為主。在同一時間,同一地段內,侵蝕和堆積作用也能同時進行,搬運作用則是聯結二者的紐帶。
侵蝕作用 河流依靠自身的動能對其邊界產生的沖刷、破壞作用,包括沖蝕、磨蝕和溶蝕作用。按作用的方向分為:下蝕、旁蝕和溯源侵蝕。
下蝕作用 水流向下的侵蝕作用,使河床成溝床加深。下蝕方式有:①河水對河床岩石的直接撞擊沖刷;②河水以挾帶的岩石碎屑對河床岩石的撞擊和摩擦;③對跌水基面處的凹坑(壺穴)掏刷(見河流襲奪);④河水對可溶性岩石(如石灰岩、白雲岩)進行溶解下蝕。河流下蝕作用大小主要由河床水流的強度和組成河床邊界物質的抗蝕能力決定。河流流速愈大,對河床邊界物質的衝擊能力愈大,則愈利於將石塊和泥沙顆粒捲入水中帶走。不同物質的抗沖能力不一樣,粒徑在0.05~0.5毫米的細砂最容易被侵蝕,隨粒徑的增大(中、粗砂卵石)或減小(粉砂、粘土)抗沖能力都增大。不同岩性的基岩抗沖能力不同,據實驗研究,運動狀態下不同岩性推移質的磨損係數分別為:石英岩 0.58×10-3,變質岩1.53×10-3,沉積岩6.75×10-3,風化的火山岩11.10×10-3。地殼構造運動對下蝕作用也有影響:地殼急速上升時河流比降加大,下蝕作用增強;地殼穩定或下沉時下蝕作用減弱。
旁蝕作用 又稱側蝕作用,水流側向的侵蝕作用,使河床左右遷徙或谷坡後退。包括機械侵蝕和化學溶蝕等方式,結果是河床擺動,河谷加寬,並形成曲流。
溯源侵蝕 又稱向源侵蝕,河床深切作用逐漸向河流上遊方向發展的過程,是下蝕作用的一種特殊形式。其過程是,由於斜坡上溝谷下段的水量大於上段,侵蝕作用也大於上段,出現了水蝕凹地(圖1a、b),凹地的形成使河谷縱剖面變陡,因而流速變大,使水流下蝕更為劇烈,且集中在坡度最陡的凹地的上段,結果使b逐步移動到b1、b2、…。

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搬運作用 河流把侵蝕河床基岩和谷坡岩層的產物移動到他處的作用。其中大部分是不溶於水的機械搬運,小部分是溶於水中的化學搬運。被機械搬運的碎屑物有3種運動方式:①懸移,顆粒懸浮於水中隨水流而搬運,其懸移物稱為懸移質;②推移,顆粒依附於床面,隨水流作滑動或滾動,其推移物稱為推移質;③躍移,這是介於上述兩者之間的過渡狀態,顆粒時而被懸移,時而被推移,以跳躍的方式前進,其躍移物被稱為躍移質。物質的搬運方式隨水動力的大小變化,當水動力減小時,某些懸移質變為躍移質,某些躍移質變為推移質,當水動力增大,變化情況相反。據試驗,被搬運物的球狀顆粒重量(M)與起動它的水流流速(V)的6次方成正比,即:
M=cV 6
式中c為係數(不同河流數值略有不同)。公式表明,當河流流速增加一倍時,被搬運物的球狀顆粒重量將增大64倍。具體計算推移質搬運量(稱推移質輸沙率)的公式很多,常用的有邁耶-彼得公式、愛因斯坦公式。估算懸移質輸沙率的公式有一度流處理公式和二度流處理公式。一度流處理公式為:

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式中S*為不沖不淤臨界情況下的水流含沙量,V為斷面平均流速,g為重力加速度,R為水力半徑,w為泥沙顆粒的沉降速度,k為係數,m為指數。國內外一些河流的機械搬運(輸沙)量見表:

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堆積作用 被河流攜帶的物質停止搬運而發生的沉積作用,也稱沉積作用。沉積下來的碎屑物則稱為沖積物,形成的堆積地貌最為主要的是沖積平原。圖2說明在什麼情況下容易發生沉積。圖2中v*為摩阻流速,cod線為各種不同粒徑泥沙的臨界摩阻流速v*c的連線,eof線為泥沙的沉速。根據這兩條曲線的相對位置,泥沙沉積條件可分為3區。①區(cod線以上):v*>v*c,則只有上游來沙量超過水流挾沙力時,泥沙才開始沉積;如來沙量不及水流搬運能力,河床就會發生沖刷。②區(eod曲線以下):v*<v*c,水流條件既不足以沖刷床面的泥沙,使之搬運而去,又不足以支持上游的來沙,使之繼續在水中懸移,因此來沙迅速淤積。③區(coe曲線左下):w<v*<v*c,水流條件不足以侵蝕河床取得泥沙的補給,但上游的泥沙進入本河段,河段內的紊動強度還能支持它們以懸移形式搬動,因此大部分上游來沙通過河段下泄,不發生過多的沉積。

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