第四章 流水地貌-2

第三节河流地貌河流的作用河谷的基本形态河床地貌河漫滩河流阶地集水（支流）系统输送（干流）系统分流（河口）系统第三节河流地貌河流系统河道水流运动特征层流与紊流，缓流与急流，环流与螺旋流，漩涡流河流作用方式

侵蚀、搬运、堆积河流：一种天然的、由一定区域内的地下水和地表水补给、长期性沿狭长凹地流动的水流，小者称溪、涧，大者为江、河、川。河道：水流占据的凹槽一、河流的作用洪水位深泓线高度深泓线（thalweg）：河流各横断面最大水深点的连线；深泓点：河流断面最大水深处；中泓线（midstreamofchannel）：河流各横断面表面最大流速点的连线。平水位1、河道水流运动特征

在紊流状态下，水质点以涡体形式不规则运动，流向与流速均不断偏离其时间平均值，称为脉动。

脉动不仅使水流内部各层的水质点相互混杂，并可掀起床底泥沙。1.1层流与紊流紊流（1）单向环流（2）双向环流（3）复合环流1.2环流与螺旋流横向环流－垂直于主流方向的横向流动。表层的横向水流方向与底部的横向水流方向相反，在过水断面上形成一个闭合的流动系统，称为横向环流。螺旋流－横向闭合的水流运动与纵向水流运动结合在一起，形成一种螺旋状前进的水流，称为螺旋流。

水流经弯道时，水质点做曲线运动产生离心力。在离心力影响下，表层水流趋向凹岸，使水流在过水断面上形成横向比降，为保持平衡，受重力作用，表层水流的水质点流向底层，底部的水流在压力作用下，由凹岸流向凸岸。地转偏向力对弯道环流起着增强（右岸为凹岸时）和减弱（右岸为凸岸时）作用（1）单向环流

表层辐散型横向环流涨水时（洪水），顺直河道河床中部的水量比靠近两岸的增加快一些。河床横向水面呈上凸形，表层水流从河床中部流向两岸构成表层水流辐散、底部汇聚的横向环流。两个横向环流系统。掏蚀两岸，在河床中部发生堆积。（2）双向环流表层汇聚型横向环流退水时（枯水位），顺直河段河床中部流速较大，水面呈微微下凹形，两岸表层水流流向河床中部，构成表层水流汇聚、底部辐散的横向环流。这种环流能够进一步侵蚀河床中部，而在两岸形成浅滩堆积。-表层辐散型和表层辐聚型双向环流

自然界的河流并不是只有单一的河道，在平原地区常常有许多个支汊，水流分为几股，每股都有其各自的主要流。每个分汊河道在离心力，地转偏向力以及洪枯水位水面不同状态的影响下，可能性成多个环流。这种一个河流中由三个以上环流组成的环流称复合环流。（3）复合环流3.漩涡流天然河道两岸不规则，河床起伏不平，对水流起到一个障碍的作用。当水流绕过障碍物时，水流围绕一个公共轴转动，形成漩涡流。直轴漩涡－河岸附近沿垂直轴旋转，冲蚀岸边。横轴漩涡－形成于河床底部岩槛和沙坡附近，下蚀，塑造河床。(翻转流)2、河流作用方式侵蚀、搬运、堆积河流流量

(m3/s)Strahler,A.andStrahler,A.,2004.PhysicalGeography.Wiley,NY.Q=wdvQ－流量(m3/s)w－宽度(m)d－深度(m)v－流速(m/s)2.1河流侵蚀作用河流水流有破坏地表并掀起地表物质的作用。三种方式冲蚀作用气穴侵蚀（cavitation）水力冲蚀（hydraulicking）拔蚀（Plucking）磨蚀作用(abrasion）

corrasion,evorsion(涡流侵蚀）)溶蚀作用（corrosion)。水流流过泥沙时，其上部流速快，压力小，通过泥沙下部的水流，受到较大阻力，流速小，压力大，因而在泥沙颗粒上下产生压力差，使泥沙颗粒获得了上升力，掀起河底表层松散颗粒。水流对泥沙还有迎面冲击力，使被掀起的泥沙向下游移动，形成侵蚀。在坡度大的山地河流中，流水可推动很大的砾石使其移动，这些砾石在移动过程中，还能互相撞击或磨蚀河床底部而进行侵蚀。（形成千古河床？）溶蚀作用是河流水流对可溶性岩石如石灰岩进行溶解所产生的一种破坏现象。河流的侵蚀机制第一节流水作用溶解质悬移质推移质2.2流水搬运作用流水在流动过程中携带泥沙和移动沟槽砾石的作用

一条河流的搬运能力指的是它所搬运床底最大颗粒的大小。水流搬运的单个推移质的重量与流速的六次方成正比（Ｍ＝ＣV6）水流能够携带通过断面的含沙量称水流的挟沙能力（kg/cm2）,理论上，最大搬运挟沙量与流速的三次方成正比。

悬移跃移滚动滑动由于流水搬运能力下降而造成泥沙堆积（原因包括：流速降低、流量减少、含沙量增加）。2.3河流的沉积横断面

谷坡：常有阶地发育谷底：由河床和河漫滩组成二、河谷基本形态河谷：以河流作用为主与沟谷流水参与下形成的狭长形凹地。上游：（峡谷）河谷深窄，谷壁陡峭，呈V形谷，河床纵剖面坡降较，谷底多急流、瀑布，两岸山嘴交错分布中游：（宽谷）谷地宽浅，表现为U字形，发育有河漫滩和阶地下游（成熟河谷）河谷宽广，河床坡度较小，多曲流和分汉河道，有广阔的河漫滩或冲积平原发育河谷纵剖面上游河谷，具有交错分布的山嘴、陡峭的谷坡和坡面冲刷或块体运动，以及多瀑布山嘴山嘴山嘴山嘴山地河流横剖面发展的三个阶段

隘谷：谷坡陡峭或近于直立，谷宽与谷底几近一致，河谷极窄，谷底全部为河床占据。

嶂谷：是隘谷进一步发展而成，两壁仍很陡峭，但谷底比隘谷宽，常有基岩或砾石滩露出水面以上，可以通行。

峡谷：隘谷和障谷进一步发展形成峡谷。峡横剖面呈明显的“V”字形，有时呈谷中谷现象，谷坡陡峭，坡上有阶状陡坎。坡面冲刷和块体运动障谷=嶂谷？一线天隘谷嶂谷2嶂谷峡谷金沙江虎跳峡金沙江虎跳峡河谷的发展历史

初期：河流坡降较大，多为深狭的峡谷地形，谷底常有急流、瀑布和壶穴中期：河床纵剖面坡度变小，侧蚀作用加强，发育曲流和河漫滩，河谷横剖面呈宽浅的U字形后期：在宽广的河漫滩或冲积平原两侧，仅残留缓斜坡地或丘陵三、河床地貌河床：河流平水期河水所占的谷底部分1.河床纵剖面

一条河流从河源到河口，沿河床最低点所作的剖面

上游或山区河流：坡度较大，多坡折下游或平原河流：坡度较小，起伏小宏观上：凹形曲线微观上：有坡折的曲线终极侵蚀基准面：海平面局部侵蚀基准面：局部河段下切侵蚀的界限(岩槛、湖泊洼地、水库或支流汇口处)（二）河床地貌河流的侵蚀基准面

控制河流下切侵蚀的界限或水平面河床纵剖面的形成与发展最先，J.W.鲍威尔（Powell，1875）提出这一概念时把海面当作侵蚀基准面。后来，W.彭克（Penck，1924）把海底当作侵蚀基准面，因为发现在河口地段河流可下切到海面以下。还有一些学者，如R.格洛齐尔（Glozier，1938）建议把入海河流在河流作用停息、并为海浪作用或湖浪作用所代替的那一点的海底高度叫做侵蚀基准面。由此可见，侵蚀基准面是一个很不固定的面。尽管如此，控制河流下切侵蚀的最低基面对任一条河流来说都是存在的。就各个河段而言，一些坚硬岩槛、湖泊洼地或支流汇入主流的汇口处等等，它们都起着控制上游河段下切的作用。因此，坚硬岩槛、湖泊洼地、水库或支流汇口处可称为地方侵蚀基准面(localbaselevel)；对控制一条河流下切最深的一点高度，称为终极侵蚀基准面。河床纵剖面二河床地貌河床均衡剖面

河床的侵蚀和堆积达到平衡状态圆滑均匀的凹形剖面冲刷力与河床的阻力相等床底不发生显著的侵蚀和堆积

局部侵蚀基准面变化对河流纵剖面的影响沙波（沙纹）浅滩和深槽边滩和心滩岩槛（岩坎）与壶穴二、河床地貌2.河床中的地貌外部形态：两坡不对称（迎流面缓、背流较陡）,脊线与河岸斜交内部构造：沙波的向前移动形成交错层理。规模：与河流大小无关。若流流量与坡度进一步增加时形成沙垄。沙垄的规模随河流的大小而异成因：河床泥沙颗粒的不均一性和水流的不稳定性共同作用的产物（二）河床地貌2.1沙波河床上起伏不平的由沙组成的波状地形顺行沙波逆行沙波浅滩（riffle）：河床分布的一些不同规模的冲积物堆积体深槽（pool）：浅滩与浅滩之间的水流较深的河段（二）河床地貌2.2浅滩和深槽交替分布，缓速下移，周期性变化枯水期：浅滩冲刷，深槽淤积；洪水期：深槽冲刷，浅滩淤积。浅滩-深槽序列浅滩至深槽距离相当于5–7倍的河床宽度/stream_restoration/Images/scrhimage/chap1/fig1-15.jpg二河床地貌石质浅滩与深槽（岩槛与壶穴）岩槛（岩坎）：横亘于河床中的坚硬岩石，凸起地形，当岩槛的高度大于宽度时形成跌水，更大则成瀑布。岩槛的形成一般与岩性有关

壶穴的成因向上运动的漩涡流对裂隙基岩的冲击（横剖面），图中岩块被水流上举起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壶穴：基岩河床中被水流冲磨的深穴，深度可达6－7米。一般形成在河床基岩比较破碎的河湾Close-upofpotholes边滩多位于弯曲河床凸岸，心滩位于河心，是河床横剖面上相对高出河床的部分，枯水期常露出水面。（二）河床地貌2.3边滩（pointbar）与心滩(mid-channelbar)砂质浅滩边滩（pointbar）心滩边滩心滩心滩的形成心滩是复式环流作用下在江心堆积而成的。心滩淤积高度超过中水位，便成为江心洲。心滩和边滩在一定条件下可以相互转化（二）河床地貌心滩与江心洲三、冲积河床的平面形态

顺直微弯型Straight弯曲型Meandering分汊型Braided网状（交叉合流型）Anastomose

1、顺直微弯型（三）冲积河床的平面形态曲折度（弯道长度/直线长度）一般小于1.5

河床中浅滩与深槽交替分布

山区河流受构造控制平原河流两岸抗冲强度大于河底2、弯曲型（曲流）（三）冲积河床的平面形态平面上碗蜒曲折（曲折度＞1．5）横断面：凹岸深槽与凸岸边滩相对应纵剖面：阶梯状，深槽与浅滩相间在螺旋流作用下，凹岸受蚀，凸岸堆积，河床变得越来越弯而形成曲流。在螺旋流的进一步作用下，曲流颈部愈来愈窄，最终可能产生裁弯取直自由曲流深切曲流形态原因弯曲型河流类型（三）冲积河床的平面形态自由曲流freemannder：形成在宽广的冲积平原或河漫滩上，河床不受河谷的约束，可以比较自由地迂回摆动。迂回扇、牛轭湖、废弃河道深切曲流incisedmeander：山区河流由于受基岩河岸的约束，不能自摆动，而形成的深深切入地面以下的一种河曲。曲流深切同时侧蚀。离堆山

侧蚀作用的结果使谷地扩宽

离堆山牛轭湖（Oxbowlakes）的形成

高泥沙含量接近或超过流水挟沙能力宽浅河床(流速高)

易侵蚀的河岸流量变化频繁成因：3、分汊型（辫状河流）宽窄河段相间分布

窄段为单一河道宽段则由一个或几个江心州分隔成几股汊道BraidedChannelBriggs,D.andSmithson,P.,1985.FundamentalsofPhysicalGeography.Hutchinson,London.AbraidedriverinAlaska分汊型河流4、网状河流（散乱型？）发育植被的河间地分开的、比降较小、中等弯曲、相互连通的河道组成的稳定的多河道体系。河段顺直河身宽浅，水流散乱，槽滩高差不大，沙滩众多，河汊密布Channelpatterns四、河漫滩（Floodplain）

1.定义：平水期露出水面，洪水期被淹没的河床两侧谷底部分宽广的河漫滩——

泛滥平原或冲积平原2.结构：二元结构下部河床相冲积砾石或砂上部河漫滩相洪积粉沙和亚粘土3.形成：河床侧向移动与洪水泛滥加积形成三个阶段：滨河床浅滩→雏形河漫滩→成形河漫滩4.形态：表面平坦，微起伏；次一级地貌

天然堤带（滨河床部分）泛滥平原带(中央部分)湖沼洼地带（近谷坡或阶地部分）

（边滩）

（边滩加宽）（洪水悬浮物质堆积）

河漫滩MissouriRiverjoinstheMississippiRiverriverduringthedisastrousfloodofJuly1993.

Weeksofrainhundredsofkilometresawaycausedtheriverstooverflowprotectivelevees.

河漫滩二元结构边滩随时间横向发育或增长河流沉积序列侵蚀河床主流线蚀余沉积边滩交错层理河漫滩细颗粒沉积砾石叠瓦状排列河漫滩的类型及其地貌

河曲型河漫滩汊道型河漫滩堰堤型河漫滩

滨河床沙坝：洪水使凹岸大量坍塌，相应地，凸岸堆积成一条顺岸弯曲的沙坝；平水期堆积物较少，成为分隔前后两次洪水期的两列沙坝之间的洼地迂迴扇：随河曲不断发展，凸岸部位形成一系列弧形垄岗状沙坝与洼地相间的扇形地。垄岗的辐聚方向指向河流下游，向上游则逐渐辐散1.河曲型河漫滩心滩并岸而成的河漫滩，洪水期心滩的两侧对岸发生强烈侵蚀，泥沙通过底流带到心滩两岸堆积，成为高起的沙堤，沙堤之间为洼地。当心滩并岸后所成的河漫滩有着与河流轴线平行的沙堤和它们之间的洼地等特点

2.汊道型河漫滩/teacher/basicgeol/stream/stream.html#Erosion%20by%20Streams天然堤带（滨河床沙堤）：当洪水泛滥时，河水溢出河床，流速骤减，大量而较粗大的泥沙首先在贴近河床处堆积，形成沿河两岸分布的沙堤泛滥平原带：天然堤以外，洪水堆积物逐渐减少，地形上由高起的天然堤转变为低下的平地，地面宽广，为河漫滩的主体部分湖沼洼地带（Backswamp）：位于远离河床的接近谷坡坡麓部分，是河漫滩中最低洼的地带。洪水泥沙沉积，以粘土和亚粘土为主，常分布有废弃河道或牛轭湖（Oxbowlake）。3.堰堤型河漫滩

由河床向河谷谷坡可分为三个部分:天然堤（naturallevee）形成天然堤Briggs,D.andSmithson,P.,1985.FundamentalsofPhysicalGeography.Hutchinson,London.堰堤型河漫滩1.定义:

谷底因河流下切抬升到洪水位以上并呈阶梯状分布于河谷两侧(谷坡)，为河流阶地。2.组成：阶地由阶面与阶坡（阶坎）组成，前者为原有谷底的遗留部分，后者则由河流下切形成3.阶地高度：阶面与河流平水期水面的高差4.成因：构造运动，侵蚀基准面变化，气候变化四、河流阶地5.类型：一般河谷中常有一级或多级阶地，每一级阶地都是由阶面和阶坎所组成。阶面比较平坦，微向河流倾斜。阶面以下为阶坎，坡度较大。阶地高度一般指阶地面与河流平水期水面之间的垂直距离。

阶地的级数由下而上顺序分级。把高于河漫滩的最低一级阶地称为一级阶地，向上依次为二级阶地、三级阶地……等等。因此，在同一河谷剖面上，阶地相对年龄一般是高阶地老，低阶地新。阶地的海拔高度（绝对高度）一般自上游向下游降低。由于构造运动或其它原因，有同一级阶地的海拔高度，有时下游反而比上游大。

在河谷中下游最常见，河谷先形成宽广的谷地，然后冲积物加积，最后河流下蚀形成阶地，据阶地间接触关系及河流下切深度不同可再分：

2、堆积阶地

阶地类型（根据形态和下切深度）基座阶地下切深度大于较老冲积层厚度内叠阶地下切深度等于较老冲积层厚度上跌阶地下切深度小于较老冲积层厚度埋藏阶地埋藏在冲积物或地下的阶地

多发育在山区河谷中，阶地主要由基岩组成。其上很少或没有河流冲积物覆盖。1、侵蚀阶地

河流阶地类型

以基岩为基座，基岩顶面覆有河流冲积物，其形成由于构造抬升，河流下切，并切过原先河谷的底部。阶地由两类物质组成，上部为河流冲积物，下部是基岩

由基岩组成，阶地面上没有或残余零星河流沉积物，多见于构造抬升的山区河谷中。一般沿河谷连续分布，高度与岩性不同所引起的差别侵蚀无关。基座阶地cut-in-fillterraces侵蚀阶地cut-in-bedrockterraces阶地类型

形成后期阶地时，河流下切深度较前期阶地下切深度小，河谷底部仍保留早期冲积物，因此每一新阶地组成物质就叠置于较老阶地的组成物质上。内叠阶地(nestedfillterraces?)上叠阶地

形成后期阶地时，河流下切深度达到前期阶段谷底，年轻阶地坡麓触及基岩，新老阶地呈内叠相接

早期形成阶地被后期河流冲积物掩埋：由于地壳下降或侵蚀基准面上升，引起河流大量堆积，使阶地被堆积物所覆盖，埋藏于地下，形成埋藏阶地。埋藏阶地埋藏阶地分为两种类型：

早期地壳上升，或侵蚀基准面下降，形成多级阶地，而后地壳下降或侵蚀基准面上升，发生堆积，把早期形成的阶地全部埋没，形成埋藏阶地。地壳长期下降，不同时期的冲积物一层一层迭加起来，形成一种假埋藏阶地。泛滥平原上发育曲流基准面下降或构造抬升，河流下切发育阶地进一步下切形成新的阶地堆积阶地（1）轮回阶地（贯通阶地）。由于河流状态发生根本性变化，进入新的轮回阶段而形成的阶地，这种阶地贯通全河或大部分河段。在研究阶地时要特别注意这种类型的阶地，因它分布较广，可以进行对比。它的成因可能是构造的也可能是气候的。（2）非轮回阶地（局部阶地（轮回内阶地或地方阶地））。它是在一个侵蚀轮回期间内，水流塑造纵剖面的过程中河床摆动形成的。例如河流下切过程伴随曲流发育，则会在河流凸岸形成阶地，由于曲流来回摆动，凹岸侵蚀，在下一阶段凸岸变成凹岸时，早一时期的阶地部分或全部被侵蚀，因而阶地分布不连续且两岸也不对称，这种阶地又称曲流阶地。河床在连续下切轮回中同时向两岸摆动侧蚀，可以在凸岸形成多级曲流阶地，所以又称轮回内阶地。由于它们在河谷中局部分布，不连续，不能进行对比。如果河流摆动所达宽度等于或超过前一时期的河谷宽度时，阶地就不会保存。根据河谷发展的轮回划分的阶地类型：构造阶地：在水平构造的地区，因岩性不同，抵抗风化与剥蚀的强度不同，由于差别风化与剥蚀而形成的阶梯状地形，称为构造阶地。它的高度并不反映河流间歇性下切侵蚀的次数和强度。河流袭夺阶地：由于发生河流袭夺现象，袭夺河因水量增大，下切能力加大，河流下切侵蚀原来谷底，形成袭夺阶地。冲积锥、洪积扇阶地：支流注入主谷处，堆积冲积锥或洪积扇，当受到主流的侧蚀，常形成河曲陡壁，高于河漫滩之上，形状类似河流阶地。由于支流侵蚀基准面的相对下降，支流的切割河床，切入冲积锥或洪积扇之中，并在其前端再沉积形成新的冲积锥或洪积扇。滑坡、泥流阶地：滑坡可形成台阶状地形——滑坡阶地。泥流阶地的寒冻风化强烈作用地区，由泥流在谷坡上堆积的假阶地，特点是级数多，面积小。其他类型的阶地宽广的河谷底，大部分为河漫滩所占，而河床只占一部分。引起河流下切侵蚀，河床大幅度的降低，谷底河漫滩部分超出一般洪水期水面以上，成为阶地。河流阶地的成因形成河流阶地必备条件：宽阔谷底和河流下蚀。形成河流下切侵蚀的原因：构造运动侵蚀基准面下降气候变化

当地壳上升时，原先河床纵剖面的位置相对抬升，而水流侵蚀作用使河床降低。地壳上升的速率与河床下切的速率保持相等，在这种动态平衡的情况下，河床高程基本上保持原先的位置，原先谷底面靠近谷坡的部分则被抬升，形成阶地。地壳长期间歇性抬升，河流间歇性下切形成多级阶地。当流域大面积普遍均匀抬升，在整个流域形成阶地。如在同一时期,某一地区地壳上升幅度大，速度快，而另一地区上升幅度较小，速度慢，则在上升幅度大的地区，阶地高度也大。（1）构造运动河流阶地的成因