片流面流洪流的地质作用

1、地面流水的地质作用 第一节 地面流水的分类和运动特点 一、地面流水的来源和种类 地面流水分为面流、洪流和河流三大类，面流和洪流是在降雨或降雨后的一段时间内才有的暂时性流水。河流是常年流水。 面流是雨水、冰雪融水在地表斜坡形成的薄层片状细流，因此又叫片流。 斜坡表面是不平坦的，当面流增大到一定程度在就会自动在斜坡低洼处汇集成线状的较强的洪流。洪流往往是间歇性的，在雨水集中的季节易形成洪流。 河流是大气降水、融雪汇集在地面低洼处，在重力的作用下沿流水自身侵蚀形成的沟槽中流动，并进一步得到地下水的补给而成的。河流具有相对固定的河道、并有经常性流水。它的水源往往是多方面的，雨水、冰雪融水和地下水甚至湖

2、水都可以成为水源。二、流水的动能 地面流水在重力作用下，沿斜坡或沟谷，从高处向低处流动，从而不断将势能转变为动能，流水具有的动能称为流水的活力(a)，流水的活力(a)与流水的流量(m)和流速(V)有关。其中流量的大小主要受气候影响，区域的降雨量和蒸发量决定了该区地面流水的水量的大小；地面流水的流速则受流量和地形坡度的影响。区域地质构造升降运动，可以改变地面的起伏坡度和海拔高程，从而影响地面流水的活力。 地面流水的活力必须克服其流动过程中水流内部的粘滞阻力和水流与地面、空气等之间的摩擦阻力的消耗；那么地面流水的活力与其负载(L)的关系可能存在以下三种情况： a>L：地面流水除克服负载以外，

3、尚有余力对地面进行破坏，因此表现为侵蚀作用； a=L：地面流水与负载相平衔，流水无力破坏地面，也不因负载过大而发生堆积，因此表现为搬运作用； a<L：地面流水的负载超过其活力，为了保持其流动，流水不得不将多余的搬运物卸载，表现为沉积作用。 三、流水运动特点 根据牵引流的运动状态，流体内部水质点的运动轨迹，可分为层流、紊流等水动力结构。它们直接影响地面流水地质作用特征。 （一）层流 水流流动时，水质点作流束状或层状运动，各质点的迹线不相交错的一种流动状态.。水质点的运动速度和方向是恒定的，水质点的运动轨迹流线在无障碍时是彼此平行的，当存在圆柱状或球状的障碍物时则流线随边界弯曲。根据在实验室

4、的玻璃管内水流状态的观察，水流只在很低的速度时，保持相互平行的层状，均匀地向前移动，水质点的位置不发生相互调换，因而水层之间似此不相混合(图8-4a、b)（二）紊流 水流高速流动时，流线波状起伏，各运动质点的迹线具有复杂的形态，并且相互交错的一种流态。水质点的运动速度和方向随时发生任意的改变，其运动轨迹是不规则的(图8-4c)这种流动状态称为紊流或称湍流、涡流。实验证明，只要水流速度增大，或者界面略有粗造不平，水流就会呈现紊流状态。紊流中存在旋涡产生的水流紊动作用，由于旋涡的大小、方向和转速不同，因此紊流的任一质点的流速的方向是随时间变化的称紊流运动的脉动现象。 第二节 地面暂时流水的地质作用

5、 一、雨蚀作用 酸雨对可溶性岩石的化学侵蚀作用是众所周知的。同时雨水对岩土层，特别是对裸露的表土层的敲击不仅可以造成表土的流失，而且可以增加地表薄层水流的紊动性，从而加强水流的侵蚀强度，破坏土壤结构，使表土分散，为面流的冲刷创造更为有利的条件。 二、面流的地质作用 面流是雨水或冰雪融水直接在地表形成的薄层片流和细流，出现的时间很短。雨水在坡地上聚成薄薄的水层，以后由于受地表微小起伏的影响，使水流分离，形成许多细流。细流在流动过程中时分时合，没有固定流路，因而坡面侵蚀是坡面流水对地表进行面状的、均匀的冲刷。能比较均匀地冲刷地表松散物质，被冲刷下来的物质，成为江河泥沙的主要来源。面流的侵蚀强度主要

6、受降雨量、降雨强度、地形坡度、坡面组成物质和植被等的影响。在一定的地形条件下，如果地表物质疏松，植被稀疏、降水量多且强度大，面流的侵蚀就强烈。地形坡度的陡缓直接影响到面流的速度，坡度变陡流速加快，洗刷作用加强；但是如果坡度过陡，受水面积减小，使水量减少，反而使洗刷作用减弱。据实地观察，当坡度达到40度左右，面流的洗刷作用最为强烈。 面流的洗刷作用：面流对斜坡的均匀破坏作用称为洗刷作用。它受坡度、水流速度和水量的制约。当雨量大时洗刷作用强度就大，坡度陡，水流速度大洗刷作用强度也大，反之强度就小。 通常在斜坡顶部，坡度较小，水流速度小，汇集的水量也小，洗刷作用的强度也小。因而，在坡顶，只有被雨水冲

7、击而溅起或分离的细小砂泥在水流中呈悬浮状态，缓慢地沿斜坡向下运动。 斜坡中上部，坡度逐渐变陡，汇集的水量逐渐增加，流速加快，面流的洗刷强度逐渐加大，可以洗刷斜坡上大量风化的松散物质，将斜坡切割成深浅不等的沟槽，甚至使基岩裸露。面流从斜坡上部洗刷下来的碎屑物在斜坡下部和坡麓堆积（图8-5）。 面流对斜坡的改造作用：随着面流洗刷作用的反复进行，斜坡上部不断遭受破坏而削低，下部和坡麓不断堆积而加高，从而使斜坡地形趋于平缓。当面流的活力因斜坡变平而降低，最后其活力与负戴达到平衡，面流的侵蚀作用和堆积作用终止。 面流的堆积作用和堆积物：斜坡下部和坡脚，坡度逐渐变缓，面流的强度和活力逐渐降低，而负戴却逐渐

8、增加，最后，面流的负戴超过其活力，洗刷作用消失，面流携带的大量碎屑物质在斜坡下部和坡脚下堆积。面流携带的碎屑物质在在斜坡下部平缓部位和坡麓堆积的沉积物称为坡积物。坡积物沿坡麓分布如裙状，故将这种坡积物组成的地貌称为坡积裙。 坡积物的特征：坡积物的岩石成分与组成斜坡的基岩成分一致。其大小粒径取决于基岩特征、坡度和面流的流速流量，通常为细砂、粉沙和粘土。当坡度陡、流速流量大、基岩节理发育或易破碎时可以夹杂石块。坡积物通常未经长距离搬运，因此其磨圆度、分选性差。三、洪流的地质作用 面流在斜坡的洼处汇集成侵蚀能力更强的水流，冲刷斜坡洼地，使之形成沟槽，这种沟槽中的线状水流称为洪流。洪流夹杂着砂泥、石块

9、冲向沟口，具有更强的冲蚀力。 洪流的冲蚀作用和冲沟的形成：当面流在斜坡的洼处汇集成股流动时，其侵蚀能力大大提高，形成细沟。细沟的出现汇集的水流越来越多，使侵蚀作用更为强烈，水流集中冲击沟底，细沟越来越深，并出现陡坎。洪流的侵蚀是一种线状侵蚀，表现为下蚀(下切)，旁蚀(侧蚀)与溯源(向源)侵蚀三种。下蚀是指流水及其挟带的砂砾等对谷底的侵蚀，其结果使谷底加深。旁蚀是对谷地两侧的侵蚀，沟壁也可以发生崩塌，其结果都是使谷坡后退，谷地展宽。溯源侵蚀系指向源头的侵蚀，其结果使谷地向上伸长。下蚀，旁蚀与溯源侵蚀是相互联系、同时进行的。随着这种作用的进行，聚集的雨水越来越多，侵蚀作用也越来越强，最后沟谷具有明

10、显的沟缘，形态呈勺状，这种沟谷称为冲沟。冲沟形成后，上述三种冲蚀作用依然继续进行。冲沟向源头的侵蚀常常出现较大的落差，即顶部跌水。这时整个冲沟的横剖面呈V字形，纵剖面很陡，沟底不平坦，出口呈悬挂状，下蚀作用依然十分强烈。若下切到含水层，沟内由地下水补给，则可形成河流。随着下蚀作用的进行，冲沟纵剖面逐渐变得平缓，其横剖面从呈V字形渐变为U字形。随着冲沟逐渐变缓变宽，洪流的垂向侵蚀减弱，其顶部峭壁变缓，两侧岸壁塌落，最后达到稳定的自然坡度角（边坡稳定角），侵蚀作用停止，成为死冲沟。 洪流的沉积作用：洪流在沟谷中一般不发生沉积作用，只有从两侧岸壁塌落的巨大石块，洪流不能带动，才有可能留置在沟谷内。其

11、余侵蚀的碎屑物质在洪流的携带下被带出山口。雨季当沟谷水流携带大量碎屑物质冲出山口时，流速骤然降低，大量碎屑物堆积下来，形成洪积物。洪积物构成的地貌叫冲出锥（图8-6），亦称洪积扇。冲出锥是由间歇性洪流携带的物质不断地堆积而成的。其特点是分选较差，磨圆度不好，有不规则的层理。冲出锥在干旱或半干旱地区分布很广，其它地区也有发育。 冲出锥自山口向外呈同心圆带状分布，可有一定程度的分选和磨圆，按其特征可以分为三个带： 洪积扇上带 洪流沿地表呈散流状放射形散发，主要沉积大漂砾、砾石、砂砾和粗砂。从山口向外粒度逐渐变小，磨圆度逐渐变好。 洪积扇中带 由于洪流随雨量大小周期性变化，因而冲出锥在这一带上下往复移动，沉积物由砂砾、泥组成，垂向上粗细相间。当洪流漫过沟槽时，冲出锥表面常被洪泛作用带来的亚砂质和亚粘土质沉积物覆盖。 洪积扇边缘带 主要由洪泛作用的沉积物亚