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第四章流水地貌引言
地表流水在流动过程中,不仅能侵蚀地面,形成沟谷,同时将被侵蚀的物质随水流一起运移,在河谷中,特别在河流的下游或河口地区进行堆积,形成河漫滩,冲积平原和三角洲等地形,凡此地表流水的侵蚀,搬运和堆积作用所形成的地貌,统称为流水地貌。地表流水主要来自大气降水,雨水降落到地貌之后,一部分蒸发返回大气层,一部分渗透到土地或岩石裂隙中成为地下水,剩下的沿地表流动,成为地表流水。地表流水又可分为面状水流和线状水流两类。A
面状水流即坡面径流,包括坡面上薄层的片流和细小的股流,这种坡面径流是在降雨时或雨停后很短一段时间内,以及融冰时期,出现于微微倾斜的地面上的薄层水流,由于原始地面凹凸不平,水层原度不可能各处一致,所以引起水层分异而逐渐形成股流,坡面径流因出现时间很短,所以称暂时性水流。B线状水流是指在沟谷或河槽中流动的水流,沟谷水流受气候控制:干旱或半干旱气候区,年降雨量少,蒸发量有时超过降水量5~15倍(干旱区),沟谷水流很少、甚至终年几乎无水,只有在夏季暴雨季节沟谷中才有水流,所以也称为暂时性水流;湿润气候区,河流终年保持一定的水量,称为经常性水流。
由此可见,流水作用不仅在湿润气候区进行,而且也能在干旱、半干旱地区或者冰雪地区发生,只不过它们作用的方式和强度不同而已,所以流水是地表外营力中最普遍最活跃的作用营力之一。流水作用所形成的地貌及其相应的沉积,是陆地上分布最广的地貌类型与沉积相类型。流水地貌的研究,对水工建筑、航道整治、水土保持和矿产地质等方面都有重要的意义。第一节坡面径流及其所形成的地貌一、坡面径流的形成及其作用1.坡面径流的特性:水层薄、流路广、作用时间和流程短等特征。2.坡面径流对坡地发育的影响:冲刷、搬运、堆积。3.坡面径流的强度大小取决于:气候、地形、地表组成物质和植被等。
二、坡面径流作用所形成的地貌根据坡地侵蚀强度一般将坡自上而下分为三个带:不明显冲刷带、冲刷带、淤积带。
不明显冲刷带冲刷带淤积带影响因素:气候条件、地表物质、地形条件;形成浅凹地和坡积裙
第二节沟谷水流及其所形成的地貌一.沟谷水流作用与沟谷发育1.沟谷水流的特性沟谷是暂时性线状水流侵蚀的结果,这种地形分布十分广泛,尤其在干旱、半干旱气候地带的草原或山麓地带更为常见。这种沟谷水流与前面讲到的面状水流是完全不同的,因为它是线状的,但它又区别与另一种经常性的线状水流-河流,此种水流具有自己独特的水文特性,相应地形成了一系列独特地地貌类型。2.沟谷水流的作用3.沟谷的发育及分类
河谷纹沟细沟切沟冲沟坳沟(干谷)二、沟谷水流形成的地貌组合
在广大的山区范围内,发育完善的山地沟谷地形,按其纵剖面的特征及侵蚀沉积过程的差异,可以分为三个部分:集水盆、沟谷主干、洪积扇。1.集水盆:2.沟谷主干:3.洪积扇:(1)洪积扇的形态与成因(2)洪积扇的结构(3)气候变化,构造运动对洪积扇发育的影响洪积扇干旱地区的洪积扇洪积扇,四川塔克拉马干的洪积扇三.泥石流及其形成的地貌什么是泥石流?
九龙县位于四川省甘孜藏族自治州南部,地处雅砻江畔,属青藏高原边缘横断山区的一部分,境内山高坡陡,地质结构破碎,各种灾害频发,泥石流、滑坡等山地自然灾害尤为严重。
据九龙县政府查实,2007年5月24日凌晨,九龙县的呷尔、乃渠、乌拉溪、踏卡等乡普降暴雨,短时间内降雨量达到30毫米,进而诱发多起泥石流、岩崩、滑坡等地质灾害。其中,距县城61公里的乌拉溪乡河坝村发生泥石流灾害造成12人死亡,直接经济损失达到1267.75万元。上面三幅照片是2007年5月24日四川九龙发生泥石后的照片
泥石流是山区常见的一种突发性灾害,是介于崩塌、滑坡等块体运动与挟沙水流运动之间的一系列连续流动现象(过程)。它是由大量泥沙、石块等固体物质与水相混合组成,沿山坡或沟谷流动的一种特殊洪流(固液两相流)。按泥石流流体性质分三类:(1)粘性泥石流(2)稀性泥石流(3)过渡性泥石流2.泥石流的三个主要形成条件A固体松散物质储备丰富B坡面坡度与沟谷比降较大C充足的水源供给3.一条发育比较完善的泥石流沟谷,大多有形成区(包括清水区和固体物质补给区)、流通区和堆积区三部分,相应地上游—侵蚀区;中游—以搬运为主;下游—堆积区4.泥石流的防治
A“防”-在泥石流的发源地采取绿化山坡,坡地梯田化等生物措施,减缓坡面水土流失;修筑档土墙、排水沟等小型工程,防治滑坡、崩塌,以保持山坡的稳定性。“防”还有另一种意义,即在泥石流频繁爆发的沟谷处,当其它措施难以奏效时,如修筑道路,就必须根据当地特点,或在峡谷口修架单跨渡桥涵通过,或改线绕行避开泥石流。
B“截“-在泥石流沟不同地段修建小型堤坝起拦蓄泥石流固体物质,减缓沟床纵比降等作用,以消杀泥石流的冲击力。C“排”-在泥石流搬运段的下方或堆积区建造排洪沟,以利于泥石流畅通无阻,源源下泄。为了达到这一目的,须使沟床保持一定的比降,泥石流运动的临界比降约在10%左右。由于泥石流,特别是粘性泥石流有强烈循直线方向运动的特性,在堆积区可设置导流堤等,使泥石流体流入主河,并被淡化而冲走。使泥石流搬运段保持相对稳定的冲淤平衡。泥石流,四川丹巴,2003.06.
小江流域
位于云南省东北部,是长江流域生态环境破坏最严重、水土流失最强烈、泥石流危害最大的地区,堪称世界泥石流的博物馆。金沙江的一级支流——小江全长140公里,流域面积3043平方公里。目前,已查明的泥石流沟有140多条,每年有数十条沟谷暴发泥石流,直接输入到金沙江的泥沙达到3000万吨。小江泥石流的输沙量与日俱增,河道淤积越来越严重,对金沙江下游水电梯级开发和长江三峡库区安全构成极大隐患。从20世纪70年代末开始,云南省、昆明市先后投入2000多万元资金和大量的人力、物力,对小江流域内的27条泥石流沟和流域内的水土流失进行治理,取得了一定成效,但仍无法从根本上遏止泥石流的暴发。图为小江支流小白泥沟泥石流冲积扇
金沙江一级支流——小江流域生态环境亟待治理小江支流小白泥沟泥石流堆积高度可达4米
蒋家沟泥石流暴发时的情景
小江支流蒋家沟附近的生态植被状况。这里的一些坡地未退耕还林,水土流失十分严重。经过多年治理,小江支流——大桥河泥石流冲击扇已变成该地的“粮仓”泥石流治理工程试点第三节河流的作用
河流地貌是经常性线状水流与河床地形相互作用的产物,复杂多变的河流地貌形态,取决于河道水流的内部运动特征,其中紊流、环流、旋涡流对河流地貌的影响最为密切。1、紊流2、环流一、河道水流运动的基本特点凸岸凹岸弯道环流发育过程:滨河床浅滩→雏形河漫滩→河漫滩;3、旋涡流当河道中的水流流过局部障碍物时(如河床形态的局部变化,或者河岸旁的人工堤坝等),要克服粘滞阻力而作功,由于边界的滞水作用,流速将沿程减小,压力却沿程增大,动能不断地消耗,到了一定的位置,边界流速终于变于零,然而水流是连续的,必然要由下游的水来填充这里的断流,便形成回流区,这就是旋涡流形成的原理。例如在天然河道突然变宽的河段,或者岬嘴突出的下游都能形成旋涡流,河岸附近绕垂直轴旋转的直轴旋涡,常对岸边产生强烈的冲刷,引起河岸的崩塌,在床底岩槛及尺度较大的沙波等起伏处形成的横轴旋涡流会使床底形态发生变化。二、河流的侵蚀侧蚀作用下蚀作用溯源侵蚀河流的侵蚀作用下蚀作用1.概念解释
是一切流水侵蚀的基本作用,是由沙、砾石和滚石在被流水沿河底搬运过程中,不断磨蚀河床底面,把最坚硬的基岩切割凿穿。2.地貌特征
形成壶穴、跌水潭、水蚀槽等地貌形态,出现岩槛和瀑布。流水中的沙、砾石和滚石颗粒由大变小,浑圆光滑。3.影响因子
水流的动能,含沙量和河床组成物质的抗冲蚀能力。金沙江金沙江虎跳峡侧蚀作用发生部位——主要发生于河床弯曲处地貌特征——受横向环流作用,流水掏蚀凹岸,形成凹岸受蚀、凸岸堆积的现象。直接结果——其结果是导致河床发生侧向迁移,并导致河曲的发育。迂回于横断山中的长江上游河曲溯源侵蚀1.概念解释
溯源侵蚀——指的是河流向源头或山坡的后退侵蚀,使河谷延伸加长直抵分水岭。2.本质——是河流下切作用在源头或河床的瀑布、裂点处向上发展的结果。3.影响因子与流速、水量、岩性和土层的松软有关三、河流的搬运作用1.概念解释——河道水流挟带泥沙及溶解质,推移河床底部沙砾,改变它们的位置,称之为搬运作用。2.河流搬运作用的主要形式:
推移、悬移、溶解河流的搬运方式(据K.W.布泽)P—深槽;R—浅滩;W—河水面颗粒太大而不能悬浮的沙、砾石集中在河底,以滑动、滚动和偶尔低跳的方式移动,这种搬运形式称之为推移。推移质——粗沙、砾石跃移质——细砾石、沙推移河流的搬运方式(据K.W.布泽)P—深槽;R—浅滩;W—河水面粒径较小的粉沙与粘土,在流水中呈悬浮状态搬运,这种搬运形式称之为悬移。悬移河流的搬运方式(据K.W.布泽)P—深槽;R—浅滩;W—河水面把物质溶解于水中而后搬运,这种形式称之为溶解或溶运。溶解搬运方式:推移、悬移、溶解质搬运四、河流的沉积作用
1.概念解释——在河流的搬运过程中,较大较重的物质沉降与河床底部的这种方式称之为沉积作用。2.影响因素——河床坡降减小;流速减慢;流量减少;泥沙增多;人工筑坝拦水等。3.地貌特征——河床横剖面由深到浅,河床弯曲段凸岸堆积致使河漫滩不对称。
流水的侵蚀、搬运和堆积三种作用是经常变化和更替的,对一条河流来说,在正常情况下,上游总是以侵蚀作用为主,而下游总是以堆积为主,当然如果海面下降,下游段也可能转为侵蚀作用为主(这一点我们在以后会详细介绍),如果河流水量减少,泥沙物质增多,在河流上游也可以堆积为主,在同一时间,同一地段内,侵蚀和堆积也是同时进行的,例如在弯曲河段,凹岸侵蚀,被侵蚀的物质由于环流的作用,被搬运到凸岸堆积下来。由此可见,侵蚀、搬运、堆积作用总是同时进行的,只是在不同地点,不同时间内,不同条件下,它们的作用强度和性质不同而已,所以不能把侵蚀、搬运和堆积作用孤立起来,机械地划分侵蚀、堆积过程。侵蚀、沉积和流速的关系图:侵蚀速度第四节河流地貌一、河谷基本形态
河谷的基本要素:河床、河漫滩、阶地洪水位平水位谷坡谷坡谷底河谷的发育峡谷:呈V形,下蚀为主,谷底几乎为河床占据;宽谷:呈宽V形,侧蚀为主,形成曲流河床,河床左右不对称,开始发育河漫滩;成熟河谷:为宽浅U形,以河流堆积作用为主,形成泛滥平原。上游中游下游嶂谷嶂谷金沙江虎跳峡虎跳峡的路虎跳峡的路三峡栈道三峡栈道长江三峡长江三峡二、河床地貌1、河床纵剖面从这一条剖面线来看,上游剖面较陡,且多为阶梯形,下游坡度较平缓,到19世纪末,关于河床纵剖面的问题形成了以下三个基本概念。(1)、侵蚀基准面河床纵剖面是河流作用形成的,河流下切侵蚀的深度也并不是无止境的,往往受某一基面的控制。
河流下切到接近这种面后即失去侵蚀能力,不能侵蚀到此面以下,这一水平面称之为河流侵蚀基准面。
A地方侵蚀基准面:一些坚硬的岩坎,湖泊洼地或河流的汇口等等,它们起着暂时性的、局部性的控制河流下切的基准面的作用。在河流发育的过程中,地方侵蚀基准面起了主要的作用。B终极侵蚀基准面:海面
侵蚀基准面的变化直接影响河床纵剖面的发展,当侵蚀基面上升时,往往促使河流堆积,如在河流中由于建坝河水面升高而使上游回水,在回水范围内搬运能力减弱而发生堆积,相反,当侵蚀基面下降时,因基面下降而出露的河床坡度增大,水流侵蚀作用加强,开始在河流的下游发生侵蚀,然而逐渐向上游发展,导致溯源侵蚀。在此应该指出的是,侵蚀基准面完全不能决定整条河谷范围内侵蚀作用的实际过程,河流的侵蚀作用依赖于河流坡降、水量、冲积物、河床对破坏作用的抵制程度等等,河流侵蚀基准面只是河流的一种潜在的基准,这种基准并不是绝对的,例如长江中下游出现不少位于吴淞零点以下十余米到数十米的深槽,就是一种与局部河段特殊的边界和水流条件有关的现象。
总的来说,河流侵蚀基准面变动对河流活动的影响是有限的,而且表现的方式也不同。(2)、溯源侵蚀(向源侵蚀)溯源侵蚀不仅包括从河口开始逐渐向上游扩展的深切侵蚀,同时也包括河流源头向河间地推进,以及河流上各个跌水的向上游推进。溯源侵蚀在河床纵剖面的塑造过程中起着重要的作用。但是也应该看到河流在每一时刻任一河段都在进行着沿程侵蚀和堆积作用,正因为这些作用的结果,使得河流发展到一定阶段后,河床的侵蚀和堆积达到平衡状态,水流动力正好消耗在搬运水中泥沙和水流内外摩擦方面,在地质构造、岩性条件均一,气候不变的条件下,这时河床纵剖面将呈现一条圆滑的均
匀曲线,称之为平衡剖面。溯源侵蚀
(3)、平衡剖面一般来说,河床纵剖面通常呈有规则向上凹的曲线,总坡度从上游向下游减小,因为河流上游虽流量小,但流速大,强烈的下蚀作用,使纵坡陡,向下游方向,水量一般增大,但流速变缓,下蚀作用渐为侧蚀作为所替代,纵坡随之愈来愈缓,从而塑造成一条上凹型曲线。
河流纵剖面上出现圆滑的凹形曲线,河流中所具有的能量恰好能将来水来沙下输,床底不发生显著的侵蚀和沉积,称之为均衡剖面。均衡剖面只能看作是一条理论上的曲线,绝对的均衡剖面在自然界河床中是难以见到的,因为水流的侵蚀是不会停止的。河流均衡剖面2、沙坡沙坡是冲积河床上常见的运动变化迅速的微地貌(1)、沙纹(2)、沙垅
(3)、逆行沙波沙纹、沙垅都是在缓流状态下形成的急流状态下形成的
沙波在河床底部运动及其形成的斜层理
逆行沙波示意图1.堆积坡;2.侵蚀坡3、浅滩、深槽、岩槛、壶穴
A浅滩:泥沙堆积体,位于平水位以下
B深槽:位于浅滩之间,水深较大的河槽部分
C岩槛是横亘于河底的坚硬基岩处、它与下游河床形成一个不连续的陡坡常形成瀑布或跌水,并构成上游河段的地方侵蚀基准面。其形成与构造、岩性有关。
D壶穴是基岩河床中被水流冲磨的深穴。分布在山区石质河床基岩节理发育或构造破碎带。水流旋涡挟带砾石磨蚀,形成更大更深的壶穴。
砂质浅滩石质浅滩心滩金沙江虎跳峡入口江心洲深潭瀑布河流河流纵剖面溯源侵蚀壶穴的形成壶穴正在形成,秦岭壶穴形态壶穴内部形态壶穴的分布福建莆田壶口瀑布边的壶穴壶穴相连溯源侵蚀与裂点尼亚加拉瀑布伊瓜苏瀑布巴西黄果树瀑布壶口瀑布
4、冲积河床的平面形态根据河床平面形态的差异,可将冲积性河床分为顺直微弯型、弯曲型、分汊型、散乱型。a.顺直微弯型b.弯曲型:凹岸侵蚀、凸岸堆积,这是弯曲型河床最显著的特征。自由曲流牛轭湖;深切曲流离堆山c.分汊型d.散乱型曲流与河漫滩
自由曲流——黄河的九曲十八湾亚马孙平原上的曲流
黄河上的曲流与牛轭湖
深切曲流
怒江的深切曲流深切曲流深切曲流(科罗拉多高原)裁弯取直与牛轭湖
裁弯取直
分汊型河床广州二沙岛
刚果河散乱型河床
散乱型河床
泛滥平原
黄河的泛滥平原河南郑州
曲流与迂回扇
三、河漫滩1、河漫滩的形成与发展河漫滩——指洪水期被淹没而平水期出露水面的谷底滩地。宽阔的大型河漫滩称为“泛滥平原”。发育过程:滨河床浅滩→雏形河漫滩→河漫滩;2.河漫滩的沉积结构河漫滩具二元结构,下部为较粗的河床沉积物,上部为较细的河漫滩沉积;河漫滩占据了谷底的大部分,滩面向内侧缓缓倾斜。边滩天然堤泛滥平原湖沼河床
3.河漫滩的类型①河曲型河漫滩:——滨河床沙坝和迂回扇a.滨河床沙坝参见教材P67图b.迂回扇
②汊道型河漫滩:是心滩将河流分汊而形成的。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。③堰堤型河漫滩:发育于顺直或微弯河床的两岸微地貌由河岸向陆可分为三个部分:
A天然堤带(滨河床沙堤):洪水泛滥时,河水溢出河床,流速骤减,较粗大的泥沙首先在贴近河床处堆积下来,形成沿河岸分布的沙堤,称为天然堤。其两坡不对称,向河床的一坡较陡,背向河床的一坡较缓。天然堤的最大高度与大洪水期的最高水位相当,大江大河的天然堤宽度可达1~2km,高5~10m。如黄河下游天然堤高出泛滥平地8~10m,堤宽达2~5km;密西西比河的天然堤宽1.5km,高出平地面5~6m。天然堤的形成
天然堤以外,地形由高起的天然堤转变为低下的平地,地面宽广,构成河漫滩的主体。它是洪水中悬移质的主要沉积带,因上滩洪水量很小(1/10左右),滩面粗糙度非常大(往往生长有喜湿植物),故流速小,有利于悬移物质如粉砂、粘土的沉积。泛滥平地上,可见二元结构,即下部为河床相砂砾层,具斜层理;上部为河漫滩相的粉砂粘土层,具很薄的水平层理及平缓的波状层理。②泛滥平地带(堤外低地)③湖沼洼地带
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。由洪水带来的泥沙经过沿途沉积而越来越少、越细,沉积速度十分缓慢,沉积物质以粘土和粉砂为主;这里常分布有废弃河道或牛轭湖,因地势低洼排水不畅,使这里易积水成湖沼。如广东西江下游两岸的塱(积水洼地)塘,可开发养鱼,种植水草和水生作物,如莲藕、茨实等.湖沼洼地带也可出现在两天然堤之间,如长江中游由武穴到安庆间的北岸,保存了大量的湖泊群,是长江古河道的遗迹。四.阶地1.阶地的形态
阶地河漫滩河床阶地
由于河流下蚀,过去不同时期的谷底便相对高出洪水期水面,呈阶梯状分布在谷坡上,称为阶地。阶地2.阶地的成因形成阶地必须具备的两个条件:有一较宽广的谷底;河流必须下切。导致河流进一步下切的有那些呢?①地壳升降运动:②气候变化:③侵蚀基准面下降:3.河流阶地的类型根据形态和结构特征,河流阶地可划分为侵蚀阶地、堆积阶地两大类。其中堆积阶地又可分为:上叠阶地、内叠阶地、基座阶地、和埋藏阶地等四种基本类型。①侵蚀阶地:由基岩构成,有时阶地面上残留极薄层河流冲积物。它多发育在河谷上游及山区河谷中。那么自然界河流两侧的阶梯状地形是否都是阶地呢?②堆积阶地:阶地全由河流冲积物所组成,一般在河流的中下游最为常见。堆积阶地根据多级阶地之间的接触关系,可分为上叠阶地、内叠阶地、基座阶地、埋藏阶地等。a.上叠阶地:参见教材P70b.内叠阶地:c.基座阶地:阶地由两种物质组成,上部是河流冲积物,下部是基岩。它是由于河流下切的深度超过了原冲积层的厚度,切到基岩内部而形成的。它分布于新构造运动上升显著的山区。d.埋藏阶地:指早期形成的阶地被后期冲积物覆盖而埋入地下的类型,这种阶地不显露于地面,多出现在下游段。黄河的河漫滩与阶地甘肃南部五.河谷不对称问题
在河谷发育的过程中,河谷的横剖面常有不对称的现象,即一岸陡峭、另一岸平缓。造成不对称现象的原因,除河流发展过程中的自身的因素以外,还有地转偏向力的影响,小气候因素、地形和地质因素等。地转偏向力的影响:北半球右偏、南半球左偏。北半球右岸陡峭-为什么?左岸平缓。小气候影响:北半球高纬地带的东西向河流,其南北坡受太阳照射不同,接受热量也不相等,河流的北坡(阳坡)向着太阳,接受热量多谷坡上的积雪较快融化为雪水流走,谷坡受到片状流水的作用,使谷坡受到冲刷,物质带到谷底,逼使河水靠近南坡,挖蚀坡脚,使南坡崩塌形成陡坡。但也有人认为在冻土区,河流北坡经常解冻,容易崩塌,形成陡坡,而南坡经常处于冻结状态,不易侵蚀,故成缓坡。又有人认为北坡植被比南坡好,不易受冲刷,所以形成陡坡。
地形倾斜的影响:地层产状、岩性和构造运动的影响:单斜岩层地区:见教材P72图。第五节河口地貌一.河口及其分段
河口区在人类经济生活中一直起着很大的作用,大河河口往往是沿海重要港口、工业城市和海陆交通要冲。河口区包括河流下游以及与之毗连的、与河口演变过程有关的海滨地区。河流入海或入湖,与注入水体相互作用的地段,称河口地区。河流与海水的相互作用并不局限于口门附近,河流影响的强度自口门向外,逐渐减弱,而海洋作用的强度,则溯河而上不断减小,根据水动力特征的差异,一般把河口区分为近口段、河口段、口外海滨段。
涨潮时,潮水溯河而上,由于下泄河水的阻碍和河床的摩擦,潮流能量逐渐消耗,流速逐渐减弱,涨潮流上溯到一定距离,涨潮流速为零,涨潮流上溯的最远断面称为潮流界。即潮流界以上无涨潮流。在潮流界以上,由于河水受潮流顶托,水面壅高,潮波的波形继续向上游传播,在传播的过程中,潮高急剧降低,到潮差等于零为止,这就是潮区界。
潮流界处—涨潮流速为零;潮区界处—潮差为零1.近口段:指潮区界到潮流界之间的这一段。2.河口段:位于潮流界与口门之间。3.口外海滨段:从口门到三角洲前缘斜坡。应该指出,上述河口区的分段界线不是固定不变的,它是随着河流洪枯水位的变化和潮流力量的消长,其位置也在相应地发生变动,如长江河口在枯水大潮时期,潮区界上移到安徽大通,离口门达616km,而在洪水期下移到芜湖,距口门约500km,潮流界也随洪枯水位和潮流强弱发生位移,上移可到镇江,下移可抵江阴附近。河口区的分段近口段潮区界——潮流界河口段潮流界——口门单向水流双向水流口外海滨段口门——三角洲前缘斜坡近口段、河口段、口外海滨段陆海二.河口水动力特征与泥沙运动
近口段受潮汐顶托的影响,有涨落的变化,表现为一定的潮差,即有定期的水位涨落变化,和流速增减变化。在潮区界处,潮差为零。潮流界处为潮流沿河上溯到达的最远断面,即潮流速与河口流速相抵消,即潮流界以上无涨潮流。河口段具两向水流,既有河川径流的下泄,也有潮流的上溯,水流变化复杂,河床不稳定,在三角洲型河口,河流在此分汊,形成三角洲,在河口湾型河口,河面展宽,出现河口沙岛、沙洲。
河流注入海洋或湖泊而在河口区形成的堆积平原称为三角洲。其平面形态像希腊字母“△”(delta),顶点朝向河流上游,底边靠海。该术语最早(公元前5世纪)用于描述尼罗河三角洲。
河口地区是径流、潮流等各种作用消能的地方,也是大量泥沙堆积的地区,所以河口的演变,主要取决于泥沙的冲淤变化。河流注入受水盆地,两者水体的混合还会引起含盐度、密度、生物和化学等一系列变化,影响到河口地区的水动力与沉积状况。水流进入蓄水盆地时形成自由喷流,自由喷流可分为轴向喷流与平面喷流。轴向喷流与盆地水的混合作用发生在三维空间。平面喷流的水体与盆地水的混合作用沿底面或水面发生。当水流进入假定没有波浪、潮汐、海流等作用的相对静止的蓄水体时,其流动类型取决于这两类水体的密度的差异(悬浮沉积物的温度、盐度、浓度的不同,导致两水体的密度差异)根据密度的差异可分为三种密度流。1.高密度流:水流密度大于盆地水的密度时,这种高密度水流进入盆地后,沿着底部成平面喷流。在一般的情况下,河水的密度很少超过海水的密度,那么我们了解······进入海洋盆地会形成底部平面喷流呢?2.等密度流:河水进入湖泊或水库成等密度流。呈轴向喷流,产生三维空间的混合作用,水流展宽较快,流速急剧降低,推移质迅速沉积在河口附近,悬移质沉积在较远的地方,泥沙颗粒由粗向细逐步沉积,形成湖泊型三角洲。···················………………………………………3.低密度流:河流含有悬浮物质但其密度比起海水来仍小的多,入海的河水沿海面扩散开来,形成平面喷流,这种二维的混合作用,水流展宽与流速降低比较缓慢,由于淡水覆盖于海水之上流动,因而常可出现盐水楔,导致泥沙沉积(推移质、悬移质、胶体物质沉积)。在多汊道的潮汐河口,潮波在各汊道相遇,产生汇潮点,同样有利于泥沙的堆积。三.三角洲1.三角洲的形成条件丰富的泥沙来源:年输沙量∕年径流量>0.24即S/W>0.24;
海洋的侵蚀搬运能力较小;口外海滨区地势平坦,水深较浅;2.三角洲的发育(1)发育形式①拦门沙阶段:河流分汊阶段:(河口沙岛的形成)
沙岛合并阶段(河汊废弃,沙岛合并、并岸)
然而,对于某个三角洲的具体发展过程而言,它们的经历可以很不一致。以长江三角洲为例,就不同于非洲尼日尔河、越南湄公河等三角洲,它不是单一的三角洲体,而是由几个亚三角洲组合而成的复式三角洲,各亚三角洲的分布,也不像我国黄河、美国密西西比河等三角洲那样先后交错、排列无序,而是按形成顺序,依次呈雁行排列,很有规律。长江三角洲沉积体系由一系列单一的三角洲组成,每一个单一的三角洲都以一个河口沙坝为核心,构成完整的三角洲体,称亚三角洲,这样的亚三角洲体共有六期:红桥期、黄桥期、金沙期、海门期、崇明期、长兴期,它们由老到新,由西北到东南,依次排列,分布十分规则。(2)沉积物分布随着河口地区水流速度的变化,三角洲沉积物的粒径自河口向海区逐渐变细,以长江三角洲为例,长江河口沙坝主要由细沙组成,向外逐渐变为粉沙、粘土质粉沙、粉沙质粘土。与此同时,粘土矿物的含量相应增大,重矿物的含量则不断减少,反映在沉积物的层理构造上,河口地带水流较强,又有波浪、潮汐的作用,发育了由细沙、粉沙组成的斜层理、交错层理;自此向海,水流强度减弱,渐变成为沙泥构成的波状层理;在前三角洲主要是泥质夹薄层沙构成的水平层理。3.三角洲的沉积结构三角洲平原:是三角洲已经出露水面的部分,沉积环境多样,河床废弃汊道、天然堤、湖泊、沼泽、滨岸堤等广泛发育,沉积物类型繁多。三角洲前缘:(包括河口沙坝、汊道河床、前缘斜坡等次一级单元),位于水下,是海、河互相作用、沉积率最高、沉积类型复杂、生物组合变化明显的沉积单元,主要是沙质沉积物组成,在古三角洲中,它是石油和天然气主要的储集场所。前三角洲:位于离河口较远的海域,大部分是波浪基面以下的沉积,以泥质沉积为主,主要是河流带来的悬移质,有机质含量高,生油条件最好。
三角洲由陆上与水下两大部分构成一个统一的三角洲整体,水下部分是陆上部分的延续,陆上部分大多由水下部分发展而成。在三角洲发展过程中,三角洲平原、三角洲前缘、前三角洲沉积层依次向海推移,叠置,由此产生三角洲沉积层由陆向海依次出现的顺序与三角洲自上而下垂直层序的一致性。自下而上,沉积物由细变粗,再变细;分选性由差变好,再变差;沉积构造由水平层理向上逐渐变为波状层理和各种类型的交错层理,在三角洲平原上,又以水平层理为主;有机质的含量向上逐渐减少,但在三角洲平原湖沼沉积中,含量又增高。4三角洲的分类三角洲的动态分类主要依据三角洲的发育因素、形成过程、组织结构、沉积相的水平分布与垂直层序等组合特征,并结合组成三角洲骨架的各类沙体形态、延伸规律进行综合分析,把各类三角洲排列成一个同一的成因系列,进而把三角洲分为两大类型:
建设性三角洲;破坏性三角洲;
(1)建设性三角洲:
a.长形三角洲:平面形态呈鸟足状,如美国密西西比河三角洲,密西西比河输沙量大,波浪和潮汐的作用微弱,三角洲上的分流水道积极向海推进,堆积形成长条形的河口沙坝。主汊道向海推进迅速,这些从不同方向、以不同速度向海伸展的汊道和河口沙坝,从整体看形如鸟爪。密西西比河三角洲鸟爪形b.扇形三角洲河流型三角洲如汊道众多,各汊道多次改道、摆动,使整个三角洲岸线向海推进,河口沙坝又经波浪改造,彼此相连,形成外形呈扇形、舌形的三角洲。如黄河三角洲、伏尔加河三角洲等。黄河三角河流型,扇形黄河三角洲河流型,扇形黄河三角洲平均每年新增土地:13.8km2伏尔加河三角洲河流型,扇形(2)破坏性三角洲:海洋作用较强,河流作用较弱。外形为弓形、尖形、或直线形等。一般可分为波浪型三角洲、潮汐型三角洲。a.波浪型三角洲:三角洲前缘沙体经波浪改造、搬运、重新堆积,一般形成尖头形三角洲、弓形三角洲。b.潮汐型三角洲:以潮流作用为主,近岸部分由涨潮流形成泥滩,向海部分在落潮流的作用下,在分流河口内及出海口的地段,形成一系列与潮流方向平行的线状或指状沙脊。如巴布亚湾三角洲。尼罗河三角洲波浪型尼罗河三角洲,约24000km2尼罗
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