河流地貌概述

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的航行造成危险,所以浅滩又称为滩险。浅滩的成因有:①坚硬岩层横阻河底(即岩槛,俗称石龙过江),成为石滩。长江三峡有不少滩就是这样形成的;黄河九曲处的青铜峡、刘家峡等19个峡滩,也是硬岩层横过河床所成。②峡谷两岸土石崩落阻塞河床而成。如汀江的莲花滩就因江中堆积巨大的花岗岩崩石,状如莲花而得名;又如北盘江虎跳峡谷的虎跳石滩,也是由于灰岩下覆的页岩和煤层被水流淘空,使上部灰岩失去支撑而崩塌坠落江心,堵塞河床所致。③冲沟沟口的扇形地和泥石流阻塞河床而成。由暴流冲沟所成的扇形地伸入河床而成的滩险,称为“溪口滩”。它最为常见,在金沙江的滩险中有85%以上属于这种类型;川江滩险也主要是溪口滩。

(五)平原河床地貌

根据平原河道的形态及其演变规律,可以将它分为三种类型:顺直河道(顺直微弯型)、弯曲河道和分汊河道。其中分汊河道又可划分为相对稳定型和游荡型两亚类。

1、顺直河道

河道的顺直与弯曲,人们往往把河道的长度与其直线距离之比值作为划分标准。这一比值称为弯曲率。它的大小变化一般在1~5之间。顺直河道弯曲率为1.0~1.2,而弯曲率由1.2~5的称为弯曲河道。

顺直河道在平原或山地中都有分布,不过平原区的顺直河道比山地更少,长度更短。如山(西)陕(西)间的黄河,从延长县马家河至宜川县蛤蟆滩,河道长度为82千米,其中顺直段距离为74千米,弯曲率为1.10,河床下切于三叠纪的岩层内。在平原,顺直河道长度很少能超过河宽的10倍。在全球,顺直河道比弯曲及分汊河道都要少得多。

顺直河道中,主流线位于河床的中央,流速也最大,它的两侧形成两个对称的横向环流:洪水期河心水面高而两岸低,呈凸形,表层水流由中央流向两岸,到达岸边后下沉成为底流;而底流由两岸底向河心相汇,然后再上升。这种环流往往使两岸受到冲刷,河心堆积,故洪水期容易出现塌岸。枯水期和平水期,河心水面比两岸低,表层水流从两岸向河心集中,然后下降成底流,底流从河心向两岸分流,最后又沿岸边上升,构成与洪水期流向相反的两个环流,此时河心底部受到冲刷,两岸发生堆积。

顺直河道的形成条件,在山地(河流上、中游)主要受地质构造和岩性制约;在平原(河流下游),只发生在河道两岸有节点(指山丘、岩岸、堤坝等抗击水流的地点)的地段,因为这里迫使主流线在中央,避免了两岸因受到冲刷而弯曲。此外,如果河道两岸的组成物质抗冲性较强(如粘土、粉砂质粘土等)以及厚度大时,两岸不易遭受破坏,对直道的产生也十分有利。

顺直河道不易保存,而且大多数略带弯曲,原因是河道在各种自然条件的影响和地球偏转力的作用下,主流线经常偏离河心,折向一边河岸冲击,因此河道出现了弯曲。上游一旦弯曲,下游水流便作“之”字形的反复折射,于是产生了一连串的河湾。在湾顶上游,来水集中,水力加强发生冲刷并形成深槽;在两个相邻河湾之间过渡段以及湾顶对岸,水流分散,水力减弱,发生沉积,形成河湾之间的浅滩和紧贴岸边的边滩。这样,深槽与浅滩交替分布,边滩犬牙交错,三者构成了微弯河道中最基本的微地貌。但是,这些地貌是很不稳定的,当洪水来时,主流线趋直,边滩物质移向下方深槽处堆积,原来受侵蚀的河岸,很快因上边滩的下移而受到保护,深槽和浅滩的位置也跟着向下游移动。例如长江马鞍山河段的何家洲浅滩,在1959—1970年间,深槽向下移动了1900米和向右摆动350米,浅滩向下延伸了250米,向左摆动了800米。因此,深槽、浅滩和边滩经常变位,水深很不稳定,对于水利工程和河港建设带来不利的影响。

2、弯曲河道

它是平原地区比较常见的河型,又称为曲流,它的弯曲率一般都在1.5米以上,如长江的上荆江为1.7米,下荆江为2.84米,南运河为1.96米,均属典型的弯曲河道。

(1)弯曲河道的形成与发展

形成弯曲河道的原因很多,但主要是河流的单向环流作用。当水流经过弯道时,水质点作曲线运动并产生离心力。在离心力影响下,表层水流趋向凹岸,使凹岸水位抬高,在过水断面上形成了横比降。由于凹岸水位比凸岸水位高,故在凹岸产生一种横向力,这种力的大小由水面至水底一致,力的作用方向指向凸岸。由于离心力由水面向水底减小,如果将离心力与横向力两个力系相加,其结果是水流上层(表流)合力向着凸岸,水质点向凹岸运动;水流下层(底流)合力指向凸岸,水质点向凸岸运动,这样便形成了单向环流,或称弯道环流。但它不是一种封闭式的环流,因为它是在河流纵向水流运动下派生出来的,所以当两者结合起来后,便构成螺旋状环流。

在每一个弯曲处的环流,都有一定的方向,如果在一个弯曲处是顺时针螺旋式前进,下一个弯曲处则是逆时针螺旋式前进,以下类推,一反一正,不断循环。单向环流作用下,凹岸表流集中而且下沉,能量增大,一方面使河岸受到侵蚀后退,另一方面河底也冲成深槽;而凸岸是底流上升处,加上水流分散,能量减少,因此发生堆积形成边滩;上下游两个深槽之间,同样是底流上升处,也同样发生堆积形成浅滩。浅滩多半是洪淤、枯冲,而深槽则洪冲、枯淤。因枯水时,浅滩壅水作用明显,水面比降大于深槽的水面比降,因此浅滩段水流的挟沙能力大于深槽段,造成浅滩冲刷,深槽淤积。洪水时情况相反,此时浅滩段壅水作用

消失,其水面比降与深槽相近,而深槽段的水深、流量与流速均大于浅滩段,故深槽冲刷而浅滩淤积。由于凹岸不断后退和凸岸不断前伸,其结果使河床形成一系列弯曲,造成曲流。典型弯道河床的平面形态为弯道段和过渡的直道段相间,主流线明业,流路蜿蜒曲折,深槽和浅滩交替,深槽位于弯顶,浅滩位于过渡段,分布形态大体与顺直微弯河道相同,而边滩则是弯曲河道的主要微地貌,多位于凸岸。由于弯道环流的流速比纵向流速大1/4(如荆江),故弯道内的边滩发育比直道明显得多,深槽也延伸得更长一些。弯道比直道稳定,而且为多数平原所具有,这是因为弯道消耗的能量比直道要小的缘故。

(2)弯曲河道的典型

弯曲河道的典型地貌为曲流,它有两种类型:即自由曲流和深切曲流。

自由曲流:又称迂回河曲,一般发育在宽阔的河漫滩(河岸冲积平原)上,组成物质比较松散和厚层,这就有利于曲流河床比较自由地在谷底迂回摆动,不受河谷基岸的约束。

长江中游的荆江河道,尤其是藕池口至城陵矶一段(下荆江),是我国自由曲流发育规模最大、最典型的地段。这段河道直线距离仅87千米,而天然弯曲的河道长度竟达239千米,共有河湾16个。这里截弯取直现象经常发生,近百年来因自然截弯而遗留的新、老牛轭湖有十多处。1972年7月19日石首县六合垸发生的最近一次截弯取直,使原来长达20千米多的河曲缩短到不足1千米。

曲流的发育可分为四个阶段:第一阶段河道弯曲呈半椭圆形,接近于正弦曲线,在弯道环流作用下,凹岸不断侵蚀后退,凹岸不断堆积前伸,使整个弯道作横向摆动,最大的侵蚀点在凹岸的顶端。第二阶段随着河弯的发展,弯曲河床逐渐向下游作纵向移动,形态上呈倒向下游的圆弧形,此时最大侵蚀点转移到凹岸项端下方的L/4处(L为相邻两河弯顶点沿深泓线的距离)。第三阶段河弯不断增长,曲率半径日益缩小弯曲度越来越大,相邻两河弯的上、下部分日益接近,形成狭窄的曲流颈,河床呈环形。第四阶段河弯继续发展,曲流颈更加收窄,它一旦被洪水冲开,河床便自然截弯取直,形成新的顺直河道。日后老的弯道口淤塞,老弯道成了牛轭湖并日渐淤废,新的直道又重新发育出弯道来。

深切曲流:它出现在山地中,是一种深深切入基岩的河曲,又称嵌入河曲。由于这种河曲被束缚在坚硬的岩层中,故称为强迫性曲流。深切曲流在生成之前本来是平原上的自由曲流,后由于地壳强烈上升,河床下切,河道仍保持原有的弯曲,形成深切曲流。如四川在合川以上的嘉陵江发育有典型的深切曲流。深切曲流不断发展,也会发生截弯取直,

取直后在原弯曲河道的中间,留下相对凸起的基岩孤丘,称为离堆山。河床深切,使被废弃的曲流位置相对增高,称为高位废弃曲流。

3、分汊河道

平原上发育的无论是直道或弯道,如果河床中出现一个或几个以上的江心洲时,都会使河床分成两股或多股汊道,造成河道宽窄相间的藕节状,这种河道称为分汊河道。平原上分汊河道按其稳定程度分为相对稳定型和游荡型两大类。

(1) 稳定型汊道(双汊)

江心洲的发育是稳定型汊道产生的地形标志。江心洲形成于以下几种情况:①直道双向环流的作用。在直道河床中,由于洪水期出现底流辐合式的对称(双向)环流,它使两岸侵蚀的物质带到河心堆积。②河道地形的影响。在束窄河道的上游回水段,由于回水作用,流速减缓,泥沙发生堆积,如长江新洲水道的浅滩;在束窄河道的下游,河面展宽,水流分散,单宽流量减少,挟沙能力减弱,同样发生堆积,如西江羚羊峡出口的墨砚洲。③主支流汇口的水流缓冲作用。如西江支流青岐河在三水县青岐镇汇入西江时所形成的琴沙。④边滩或沙咀被水流切割。弯道在洪水期由于水量和动量大,水流流路趋直(俗称“小水坐弯、大水居中”),把凸岸伸出的边滩从根部切开,被切割的边滩成为心滩,河道也分成两股。洪水退后,新开的汊道因上、下游间直线比降较大,故得到保持。如长江在武汉以下的王家洲、叶家洲,安庆河段的长风洲等。又如1954年特大洪水时长江团凤汊道边滩即被切成人民洲和李家洲。

江心洲的形成大体分为三个阶段。第一阶段是河床底部的泥沙逐渐淤积形成水下浅滩。它在枯水期也不露出水面,也很不稳定,可能因冲刷而消失,也可能向一岸移动成为边滩。第二阶段是浅滩堆积如果得到加强,致使过水断面缩小,水流流速加大,冲刷两岸,水道随着河岸后退而弯曲,加强了环流,促使粗粒沙砾即推移质在浅滩上沉积,滩体不断扩大淤高,最后在枯水期露出水面而成为心滩。心滩前端水流速度大,易受冲刷,滩尾有一低速区有利泥沙沉积,因此,往往是滩头崩退,滩尾淤涨,心滩不断下移,如南京长江的潜洲在1950—1956年期间,向下游移动了3.6千米。第三阶段是在心滩基础上,经历多次洪水期悬移质的加积,心滩滩面超过了平水面,就形成了江心洲。江心洲因常年出露水面,只有洪水泛滥时才被淹没,滩面又覆盖厚层细粒粘土,因此,它可以耕作、居住,故而得名。它的形态稳定,有时洲头还因壅水作用,使洪水沙泥淤落洲头,使沙洲向上游伸展,如长江天星洲于1954年向上游伸延300米。

发育在江心洲两侧的汊道是稳定的,这种汊道在我国的大河中分布较为普遍,如长江中游城陵矶至江阴段长1160千米间,汊道段即有36段之多,共长736千米,占全河段长度的63%。西江羚羊峡以下河段,北江飞来峡以下河段也属于汊道型河床。汊道的稳定性是由于

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