高中地理第4讲 河流地貌1.ppt

第三章流水地貌(fluvial landform),凡由地表水作用(侵蚀、搬运和堆积)塑造的各种地貌，统称流水地貌 流水是重要的动力资源，它对地表各种地貌的形成而言是最普遍、最活跃的动力因素 流水主要来源于大气降水，形成地表径流和地下径流 地表水流对地表作用的程度取决于各地的气候条件和水流作用方式 气候如：极地、高山、高寒流水作用不明显 干旱、半干旱作用短暂，间歇性 温湿地区流水作用占主导地位 作用方式表现为两种：面状水流、线状水流,第一节河流流水作用,一、河道水流的运动特征 二、河流的侵蚀作用 三、河流的搬运作用 四、河流的沉积作用,一、河道水流的运动特征,流水在重力作用下，沿地表流动，它的动能E=MV2/2 (M：流量；V：流速) 流水作用(fluvial process)包括流水的侵蚀、搬运和堆积作用 当M、V增大，E增大，以侵蚀作用为主，形成侵蚀地貌，且侵蚀下来的物质还能被带到下游；当M、V减小，E减小，以堆积作用为主，形成堆积地貌 另外，还要考虑河流内部运动的特征（如：层流、紊流、环流、螺旋流等）,(一) 层流与紊流,层流：河道中水质点运动是互相平行、互不干扰、有规律地层状运动。

特点：流速慢、动能小，没有向上的分力作用，不能卷起泥沙，对地貌的作用意义不大当其流速稍加大时，层流就消失，变为紊流在自然界中，很少存在真正的层流一) 层流与紊流,紊流：河道水流质点运动方向和运动速度各不相同，呈不规则的紊乱流动，水质点相互间的位置经常发生变化，互相干扰 特点：在自然界中普遍存在；流速处于脉动变化状态；水流具有上举（向上）的分力，使得泥沙产生悬浮运动 产生原因：流速的加大，加大到一定程度(临界速度)，水体内部的惯性离心力与粘滞力失去了平衡二) 急流与缓流,水流的弗劳德数Fr（Froude Number）是判别急流与缓流的参数,Fr大于1的水流为急流,弗劳德数表示水流流速、水深和重力加速度三者之间的关系： Fr = V/(gd)1/2 其中，V水流平均速度(m/s)，d水流深度(m)，g重力加速度(9.8m/s2)三) 横向环流,横向环流：河道水流的运动除有向下游运动外，还有与主流线方向垂直的运动，即水质点的运动轨迹在一个过水断面表层表现为下降水流，底层表现为上升水流 当纵向主流与横向环流同时进行时，就形成了螺旋流，横向环流和螺旋流多在弯曲河道段 横向环流形成的主要原因：1)弯道水流的惯性离心力、2)地球自转偏向力和3)枯洪水位变化。

1. 弯道中的横向环流,弯道水流惯性离心力FMV2/R (M:流量；V:流速；R：弯道曲率半径) 水质点的运动在惯性离心力F的作用下，压向凹岸，使凹岸水面有所抬高，产生壅水现象；凸岸则水位较低，从而产生横比降，出现水位差，使凹岸处产生下降水流，凸岸处出现上升水流，形成一个近封闭的横向环流 河道曲流的发展、河漫滩的形成，这种水流起着决定作用弯道的惯性离心力作用产生的横向环流,弯道水流被压向凹岸,横向环流并不是在一个过水断面上运动，受上游来水的冲力和河流总比降的影响，其水质点也要向下游运动，形成螺旋流，其表流还是压向凹岸，底流指向凸岸在顺直河道中，也有横向环流，因为： 受地球自转偏向力的影响，水流流向偏向右侧(北半球)；如长江的右岸(南岸)主要是侵蚀区，主流线多偏南岸，多深水区 河道中有洪水期、枯水期之分，能产生横比降和水位差：涨水期时，河床水面中部较高，两侧较低，形成“凸”水面；退水期时，河床水面中部较低，两侧较高，形成“凹”水面故能产生两个甚至更多个方向相反的横向环流2. 顺直河道中的横向环流,a.枯水期：底部辐散型环流，侵蚀加深河床，在河岸两侧形成堆积； b.洪水期：底部辐合型环流，侵蚀河床两侧，在河中心堆积，形成江心洲。

四) 旋涡流,旋涡流：是围绕着一个垂直于流向的环流轴旋转的水流 两种形式存在： 发生在河床底部的旋涡流：围绕床底障碍物旋转，旋转轴是水平的，它是河床变形、泥沙移动的重要因素纵剖面图,(四) 旋涡流,发生在河岸附近的旋涡流：围绕河边、河岸突出到河中的障碍物发生旋转，旋转轴是垂直的，它是河岸的崩塌、后退、变迁的重要原因平面图,二、河流的侵蚀作用,河流的侵蚀作用是指河流对地表的破坏，并把其破坏物质掀起带走的作用水流破坏地表有三种方式，即冲蚀作用(cavitation)、磨蚀作用(abrasion)和溶蚀作用(corrosion)；而按侵蚀方向的不同，河流的侵蚀作用分为三种方式： (一)下蚀(下切侵蚀、垂直侵蚀) (二)侧蚀(侧方侵蚀、旁蚀、拓宽作用) (三)溯源侵蚀(向源侵蚀),河流的侵蚀作用包括 流动水体对床底有冲蚀作用； 流水携带固体颗粒对床底有撞击和磨蚀作用； 流水对可溶性物质还具有溶蚀作用庐山秀峰一串壶穴,庐山玉渊潭壶穴,九寨沟流水作用,大别山花岗岩区的龙潭（左）和骡马潭（右）,大别山混合变质岩河床底部的石臼,壶穴(pothole)是基岩河床中被水流冲磨的深穴，其深度可达数米到几十米。

壶穴多是在瀑布下方，由湍急水流冲击河床基岩而成如果河床基岩节理发育，或是构造破碎带，水流则往往沿岩石节理面或破碎带冲击和掏蚀河床一旦河床被掏蚀成穴后，就在壶穴处形成漩涡流，一些砾石随着漩涡流一起运移，对河床进行磨蚀，在河床两侧或床底形成很光滑的磨光面壶穴的形成,垂直漩涡流侵蚀基岩河床形成的壶穴：（a）向上运动的漩涡流对裂隙基岩的冲击；（b）下降漩涡流所钻凿而成的深壶穴，漩涡流搬运砾石的螺旋轨迹是根据实验室河槽模型试验观测所推论的,(一)下切侵蚀(vertical erosion),下蚀是水流垂直地面向下的侵蚀其结果是加深河床一)下切侵蚀(vertical erosion),外部原因： 水流的动能大小(水量、流速)：当其动能超过了组成河床物质的胶结力，且能将物质带走，下蚀作用明显 河床坡度大小：比降大小可控制流速，若坡度大，流速大，下蚀作用明显一)下切侵蚀(vertical erosion),内部原因： 取决于紊流与旋涡流的作用：在深水区，旋涡流下蚀作用更加强烈，使深水区更深；浅水区发生堆积 取决于横向环流的形成与发展： 单向环流的作用：能下蚀河床，使凹岸形成深水区(深槽)；双向环流的作用(主要为底部辐散型环流) ：侵蚀河床底部，形成床底深槽。

取决于水流的挟沙能力:若含沙量饱和则下蚀微弱 取决于河床组成物质的抗冲强度,凹岸一般为深水区(深槽)，多天然良港,张家洲,双向环流的下蚀作用(见图a.),(二)侧方侵蚀(lateral erosion),侧方侵蚀也称旁蚀，指流水对沟谷和河谷两岸进行冲刷的作用这种侵蚀的结果是使河岸后退，沟谷展宽，或者使河床发生侧向迁移，导致曲流的发育一旦形成横向环流，侧蚀作用更加明显 单向环流形成时，在水流本身重力和惯性离心力的作用下，使弯道河流的凹岸发生崩塌后退，并且形成陡岸；凸岸受上升水流带来的泥沙不断堆积形成边滩如此不断发展，弯曲越来越甚，最后形成弯曲型河床 双向环流形成时，特别是底部辐合型，在洪水期更加明显向两岸侵蚀、拓宽，河床中部则堆积形成浅滩，发展为江心洲单向环流的侧蚀作用,单向环流的侧蚀作用,平面图,横剖面图,张家洲,长江九江段1998洪水决堤处,双向环流的侧蚀作用(见图b.),下蚀与侧蚀往往同时发生，但在河流不同的地段和不同的发育阶段，侵蚀方式会有主次之分，一般在河流上游以下蚀作用为主，中游以侧蚀作用为主，下游则以堆积作用为主三)溯源侵蚀(headward erosion),指河床纵剖面上坡度变陡处，因水流冲刷作用增强 ，下切作用从此点不断向上游方向移动，这种作用称溯源侵蚀。

Headward erosion lengthen the river,在溯源侵蚀过程中，常常以裂点(knickpoint, 瀑布)后退的方式表现出来 结果：溯源侵蚀向上游推进，使河流长度增加；向河间地带(或分水岭)发展，造成两条河流的袭夺溯源侵蚀,公元前770年以来，黄河壶口瀑布从下游3km处后退至现今位置，即平均每年后退约1.07m山脊两侧的河流溯源侵蚀切穿分水岭,河流流速、流量的增大 主要原因：河流的侵蚀基准面(erosion basis)的下降或相对下降 溯源侵蚀不仅出现在河流上游，有时也发生在老河谷的中下游，如当地壳上升而侵蚀基准面相对下降时，河流纵剖面的坡度就会增加，从而引起河流的下切复活，它由坡度变大的地点开始，重新发生溯源侵蚀溯源侵蚀的原因,侵蚀基准面,侵蚀基准面：每条河流下切侵蚀作用不能无止境地进行下去，其下蚀的最大深度往往受到某一基面(水平面)的控制，当河流下切到接近该水平面时即失去下切侵蚀能力，下蚀作用停止，此水平面称为河流侵蚀基准面 对其进一步理解： 每一条河流都有其总的侵蚀基准面(终极侵蚀基准面) 要考虑到地方侵蚀基准面的影响(局部侵蚀基准面或暂时侵蚀基准面)。

侵蚀基准面不是固定不变的侵蚀基准面(如何理解？),每一条河流都有其总的侵蚀基准面(终极侵蚀基准面) 一般的大江、大河都是外流河，最终汇入大海，多数学者把海平面作为它们共同的侵蚀基准面，称总的侵蚀基准面 实际上，这个基面并不是河流下蚀的绝对下限有些河段某些特定位置下切到达海平面高度时，仍水流湍急，水动力的掏蚀和磨蚀作用可使河床受蚀面低于海平面 尽管如此，河流下游接近海平面时，由于流速减慢，下蚀能力较中上游显著降低，因此，总的来说，海平面对河流下蚀是起着控制作用的三峡坝区河床深槽,三峡坝区河床深槽,三峡坝区河床深槽,三峡坝区河床深槽槽底(低于海平面深度),坝上深槽的左壁面布满磨蚀槽和磨蚀沟,磨蚀的辉绿岩脉，背水面没有磨蚀,磨蚀的花岗岩菜花,坝上深槽中岩礁,岩礁石块迎水面上撞击坑,磨蚀槽、磨蚀穴、磨蚀切沟,侵蚀基准面(如何理解？),要考虑到地方侵蚀基准面的影响(局部侵蚀基准面或暂时侵蚀基准面) 就各个河段而言，河床中的坚硬岩坎、河流水库、大湖泊水面或支流汇入主流的汇口处(主流对支流有顶托作用)等，它们都起着控制上游河段下切的作用，因此，这种坚硬岩坎、湖泊洼地或支流汇口处可称为地方侵蚀基准面。

地方侵蚀基准面能延缓和暂时控制其上游河段的下切侵蚀，但并不能终止河流的下蚀侵蚀基准面(如何理解？),侵蚀基准面不是固定不变的 侵蚀基准面的相对升降都可影响到下蚀、塑源侵蚀及沉积作用的强弱 引起侵蚀基准面改变的因素： a.第四纪以来冰期间冰期旋回，造成冰川规模的扩大或消融，引起海平面的升降海面降，河流总比降增大，下蚀作用加强；海面升，河流总比降减小，沉积加强 b.新构造运动，特别是差异升降运动，可引起侵蚀基准面的相对升降河道水流在其运动过程中可以把地表风化物质和侵蚀下来的物质带走，这种挟带可以是某些物质被溶解在水中而带走，而大量的却是以机械的方式被流水挟带走这种在水流作用下搬运地表物质的过程，称作为河流的搬运作用三、河流的搬运作用,河流水流搬运的方式有四种：溶移；跃移；推移；悬移三、河流的搬运作用,溶移,溶移是可溶性物质被水溶解，在河流中呈均匀的溶液状态被搬运带走 溶解搬运是一种重要搬运作用，但对河流的地貌特点没有显著的直接影响溶解搬运的物质在河谷中沉积的数量是极其微少的，几乎全部被河水带到海洋中沉淀 溶移质：dissolved load,推移,推移是流水使泥沙或砾石沿底面滚动或滑动，主要是泥沙或砾石受水流的迎面压力作用所致。

在水底河流的搬运重量与它水流速度的六次方成正比（艾里定律 M=cv6） 推移质：bed load,跃移,跃移是床底泥沙呈跳跃式(saltation)向前搬运跃移的原因： 流水中的砂粒上下部产生压力差，上升力(hydraulic lift)相对增强，泥沙颗粒跃起，被水流挟带前进；泥沙颗粒离开底床后，颗粒上下部的水流流速相等，压力差消失，泥沙颗粒又沉降到床底如此反复进行，泥沙则呈跳跃式前进 有时，砂粒以较快的速度下落，对床面泥沙产生冲击作用，砂粒会微微反跳起来再随水流一起向前搬运。