水流的地质作用-华电

第三章

水流的地质作用与库坝区渗漏的工程地质条件分析中国水系图概述水循环：地面水地下水动力地质作用不良地质现象库、坝区工程条件自然界的水循环3.0地表水的地质作用1.概述2.暂时性流水地貌3.河流的地质作用4.河流地质作用1概述

地面流水：是指地面流水是指陆地表面流动着的液态水。它们在重力作用下，沿地表从高处向低处流动。地面流水主要来自大气降水，其次来自冰雪融水和地下水。地表流水可分为暂时流水和经常流水两类。

地面流水暂时性地面流水长期性地面流水

面流：顺斜坡无固定流道的、面状流动的细小流水

洪流：低洼的沟谷中呈线状流动的暂时性地面流水

河流：

具有一定河道的长期性地面流水称回2暂时性流水暂时流水是大气降水后短暂时间内在地表形成的流水，因此雨季是它发挥作用的主要时间，特别是在强烈的集中暴雨后，它的作用特别显著，往往造成较大灾害。暂时性流水地貌

1.坡面流水的洗刷作用及地貌：

片流和细流的洗刷作用坡积物及其工程性质2.山洪急流的地质作用及洪积扇：

冲沟洪积扇片流细流冲沟冲槽阶段（或细沟阶段）平衡（冲沟）阶段下切阶段（或切沟阶段）休止（拗谷）阶段3面流的洗刷作用及坡积群洗刷作用：面流在斜坡上流动过程中，可冲走细粒物质，并将这些物质带到斜坡下部。面流的水动力微弱，仅能冲走颗粒较小的粉沙及泥土。可溶性岩石（石灰岩）组成的山坡还能产生溶蚀作用，形成溶沟、石芽地貌。在山坡下部，无数细小股流水还具有一定的线状侵蚀能力。坡面在小股流水冲刷作用下，出现无数小沟。山坡上裸露的土壤常受到面流的洗刷，产生大量的土壤流失。坡积裙：分选不好，中下部较厚，厚度过大，不易扰动，例：兴文坪银杏乡。4山洪激流的地质作用及洪积扇1)洪（流）水特点：洪（流）水发生具有突然性，水量猛增，水位暴涨，上下游落差突然增大，平时温驯的河流，显出排山倒海之势，也真有雷霍万钧之力。洪水所过，田园庐舍成墟，这时水对地面的破坏作用，表现得非常明显。洪积扇

洪流携带大量泥沙、石块到沟口，由于坡度减小，洪流无侧壁约束，水流分散，动能迅速减弱，所搬运的碎屑物在沟口大量沉积，形成扇形堆积地貌。洪积扇洪积裙山洪激流的地质作用及洪积扇2).冲沟形成发展的四个阶段：(1)、冲槽阶段（细沟阶段）冲沟的开始，会淤塞边沟，毁损路面，破坏路基，填平沟槽，种植草皮保护坡面。(2)、下切阶段（切沟阶段）公路避免从沟顶附近的沟壁通过，中下部通过应修截水沟，沟头设多级跌水石坎，沟底铺石加固。(3)、平衡阶段（冲沟阶段）设跨沟桥，路基、桥涵高度应在洪水位以上，桥涵孔径应大于排洪量，加固沟壁，设置跌水、防止侧蚀水毁路基及切坡后内边坡失稳，防止崩塌滑坡的发生。(4)、休止阶段（拗谷阶段）治理同上冲沟发展的第一阶段是形成细沟。冲沟发展的第二阶段，以强烈的下蚀作用为主

冲沟发展的第三阶段是使谷底逐渐变缓，同时冲沟的岸坡逐渐塌落，形成天然稳定的坡度

３.1河流的地质作用与河谷地貌

3.河谷地貌：

侵蚀作用沉积作用搬运作用典型河谷地貌的形态要素1.河流的侵蚀、搬运和沉积作用

2.冲积层

河谷地貌分类河流阶地河流在纵向的特征您好河流的空间形态一、河流的地质作用1.河流的侵蚀作用河流在流动过程中，以其自身的动力（活力）以及所挟带的泥沙对河床的破坏，使其加深、加宽和加长的过程称为河流的侵蚀作用。河流的侵蚀作用可分为机械和化学两种方式。总的说来，机械的侵蚀作用更为主要些。河流侵蚀作用按侵蚀的方向又可分为下蚀作用和侧蚀作用。（1）河流的下蚀作用把河水以及挟带的碎屑物质对河床底部产生破坏，使河谷加深、加长的过程称为河流的下蚀作用。在河流的上游以及山区河流，由于河床的纵比降和流水速度大，因此活力在垂直方向上的分量也大，就能产生较强的下蚀能力，这样使河谷的加深速度快于拓宽速度，从而形成在横断面上呈“V”字形的河谷，也称V形谷。

下蚀作用的结果——峡谷地貌河流的下蚀作用长江三峡长江虎跳峡美国科罗拉多大峡谷美国科罗拉多州强烈下蚀的地貌峡谷“V”型河谷强烈下蚀的黄河上游—龙羊峡不均匀的垂向侵蚀差异下蚀作用的结果

——瀑布黄果树大瀑布黄河壶口瀑布山区河流的跌水长白山天池瀑布尼亚加拉瀑布

下蚀作用的过程河流的地质作用侵蚀基准面和平衡剖面基本或永久侵蚀基准面暂时或局部侵蚀基准面向源侵蚀与河流的袭夺－下蚀作用在加深河谷的同时，还使河流向源头发展，加长河谷。把河流向源头发展的侵蚀作用称为向源（溯源）侵蚀作用。（2）河流的侧蚀作用河水以自身的动力及挟带的砂石对河床两侧或谷坡进行破坏的作用称为河流的侧蚀作用（或称旁蚀作用）。侧蚀作用是平原区河流及河流下游的主要侵蚀形式。侧蚀作用的结果使河床弯曲、谷坡后退、河谷加宽。

河流的侧向侵蚀，中下游河曲的形成和发展在横向环流的作用下，凹岸下部岩石不断破碎被掏空，同时上部的岩石也随之崩塌。破坏下来的岩石碎屑被单向环流的底流搬运到河流的凸岸沉积。其作用结果是：河床的凹岸不断向谷坡方向后退，而凸岸不断前伸，河道的曲率逐渐增加，使原来弯曲较小或较平直的河床变得更弯曲，形成河曲。

大幅度弯曲的河曲在洪水期中可能被截弯取直，遗留的河道形似牛轭，形成牛轭湖。河流的侧向侵蚀河流的侧向侵蚀及河道的迁移河道的裁弯曲直－－－牛轭湖的形成时间上河流发育的早期以下蚀作用为主，随着坡度减小，逐渐转为以侧蚀作用为主。空间上河流的上游以下蚀作用为主，河流的下游以侧蚀作用为主。下蚀作用与侧蚀作用的关系2.河流的搬运作用河流的搬运作用既有机械搬运，也有化学搬运，但以机械搬运作用为主，包括推移、跃移和悬移三种方式。物质来源：谷坡洗刷、崩落、滑塌下来的产物和冲沟内洪流冲刷出来的产物，河流侵蚀河床的产物。在河流中、上游水急、颗粒较大，推移、跃移和悬移三者共存，且推移、跃移更重要一些，在中下游则是跃移和悬移更主要。颗粒的搬运方式不是固定不变的，随着流速增大，推移可变为跃移，跃移也可变为悬移，流速降低时，则发生相反的转变。河流的搬运能力不仅与流速、流量有关，还与流域内自然条件有关。河流搬运方式３.河流的沉积作用河流在运动过程中，能量不断受到损失，当河水的流速减小，或进入河流的碎屑过多，超出河流的搬运能力时，被搬运的物质便在重力作用下逐渐沉积下来，则发生沉积，形成冲积物。河流发生沉积作用有三个主要场所，一是河流汇入其它相对静止的水体处，如河流入海、入湖以及支流入主流处；二是河床纵剖面坡度由陡变缓处，一般来说河流中、下游地势较平坦，沉积作用明显；三是河流的凸岸，由单向环流侵蚀凹岸，其产生的碎屑在凸岸沉积。河流的沉积特性：具有明显的分选性。

河流沉积作用的主要方式是机械沉积作用。引起河流机械沉积作用主要原因是河水流速的降低，导致机械动能的减小，使河流的搬运能力降低而发生沉积。根据沉积的部位分为：山口沉积作用谷底沉积作用河口沉积作用河流的沉积作用及沉积物河流的沉积物山口沉积作用来自山区的河流，携带着大量机械搬运物到山口开阔的平地上，由于河床坡降明显减小，水流又无地形约束而散开，河水动力突然大大减小，机械搬运能力迅速降低，搬运物就会山口沉积下来。山口沉积物常形成扇状地貌：冲积扇。谷底沉积作用谷底包括两部分。一部分是被河水所覆盖的河床，在河床上产生的沉积作用称河床沉积；另一部分是平水位时谷底未被河水所淹没的平坦地形——河漫滩。河口沉积作用河口是河流最主要的沉积场所。当河流入湖泊、海洋时受湖水或海水的顶托，流速迅速减小，使河水搬运能力减弱甚至消失，大量机械搬运物质在河口沉积下来。另一方面由于湖水、海水中富含有电解质，当河流中以胶体搬运的溶运物与湖水、海水相混合后，海水中的电解质破坏了胶体的稳定性，致使胶体凝聚，而沉积在河口。在河流流入湖泊或海洋的地方，河流沉积物常形成锥形的沉积地貌（其外形象三角形）称为三角洲。河流的沉积物河漫滩沉积

1.以机械碎屑为主2.砾石的磨圆好3.发育二元结构4.常发育层理5.沉积物分选性好6.从上游到下游沉积物逐渐变细上游下游河流沉积物（冲积物）的特征冲积层

冲积物：河谷内由河流的沉积作用所形成的堆积物。特性：良好的磨圆度和分选性。分相：河床相、河漫滩相、牛扼湖相、河口三角洲相。

二、河谷地貌

1.典型河谷地貌的形态要素：形态要素：谷底、谷坡、阶地2.河谷分类：影响因素：受多种因素控制，包括和六个钟地质作用的强弱，地壳升降的幅度，组成河谷的岩石性质及地质构造。形态：“V”形谷,“U”形谷。3.阶地：按河谷发展阶段分类：未形成河谷、河漫滩河谷、成形河谷。按河谷走向与地质构造关系分类：背斜谷、向斜谷、单斜谷、断层谷、横谷、斜谷等成因：地壳构造运动和河流的侵蚀、堆积作用的综合作用下。类型：侵蚀阶地、堆积阶地、基座阶地。（1）河流发育三阶段1、河流发育和河谷组成河流的发育和再生（2）河谷的组成由河流作用所形成的谷地称为河谷。河谷的形态要素包括谷坡和谷底两大部分。谷底中包括河床及河漫滩。河床是指平水期河水占据的谷底，也称为河槽。河漫滩是经常被洪水淹没的谷底部分。谷坡是河谷两侧因河流侵蚀而形成的岸坡。古老的谷坡上常发育有洪水不能淹没的阶地，阶地是被抬升的古老的河谷谷底。谷坡与谷底的交界称为坡麓，谷坡与山坡交界的转折处称为谷缘，也称为谷肩。

河谷要素图河谷类型根据形态特征分类峡谷（V形谷）浅槽谷（U形谷）屉形谷根据河流与地质构造的关系分类纵谷：河流延伸方向与岩层走向或地质构造线方向一致向斜谷，背斜谷，单斜谷，断层谷，地堑谷横谷根据两岸谷坡对称情况分类对称谷不对称谷2.由于河流沉积作用的影响，其结果能形成下列几种常见的地貌。①冲积扇：由冲积物形成的扇形碎屑堆积，若为冲积、洪积物堆积则称为冲积洪积扇。②三角洲：在河流入海处形成的堆积，如珠江三角洲、长江三角洲。③冲积平原：由冲积物所形成的平原，如华北平原、江汉平原。④沙洲（心滩与江心洲）：沙洲是在河身宽阔处，水流流速减小，由泥、砂、砾石等碎屑物沉积而成，如南京附近的江心洲。沙洲沉积多不稳定。

心滩冲积平原冲积扇冲积扇的形成三角洲的内部结构三种类型的三角洲3.河床地貌(1)山区河床地貌山区河床的形态很复杂，其横剖面呈深而窄的“V”形，河床纵剖面比降很大，床面起伏，常发育有岩槛、石滩、深槽、跌水瀑布等阶梯状地形。1）岩槛岩槛由坚硬岩石横亘于河床底部形成，因形似门槛而得名。当岩槛高度大于河水深度，使局部河床呈悬崖状阶梯时，就会形成跌水瀑布。或称为岩坎，即陡坎。2）石滩石滩又称礁滩，是指隐藏在水下的巨大岩石露头。石滩有的与岸边相连，有的孤立于河床中。石滩形成原因有两个：一是顺河走向的岩性不均一，造成抗冲刷力弱的岩石河床深，抗冲刷力强的岩石河床浅，形成水下石滩；二是来源于谷坡崩塌、滑坡或两岸支沟冲入的巨大岩块，滞留水中，成为石滩。3）深槽和深潭深槽指山区河床中，由断裂破碎带、裂隙密集带、软弱岩层或囊状风化带等抗冲刷力较弱的部位，因冲刷的不均匀性而成为特别深的槽形洼地。河床深槽是由河底的漩涡流带动卵砾石不断进行磨蚀作用形成的，大多分布于河流侵蚀作用强度极大的峡谷河段。（2）平原区河床地貌平原区河床形态虽较规则，但它在水流的作用下变化很大，大多成曲流及汊河。河床横剖面呈宽而浅的“U”形。1）边滩在河道拐弯处，由横向环流作用，造成凹岸底层水流中挟带的泥砂至凸岸浅水流速缓慢处沉积，形成水下沙滩，逐渐发展，露出水面成为边滩。大多发育分布在河弯地段的凸岸。边滩的发展2）滨河床砂坝和砂嘴河流边滩的出现，反过来又增强横向环流的强度，使凹岸强烈冲蚀后退，凸岸则进一步强烈堆积前伸，结果在边滩上形成高出边滩呈堤状的泥砂堆积体，称为滨河床砂坝。在边滩临河床一侧形成斜长的堆积体，称为砂嘴。3）心滩与江心洲指位于河床中枯水期出露水面的水下浅滩，主要发育于地势低平、河面突然展宽的河段中。洪水时期，因中央主流线的流速大，河水上涨形成壅水，河水面平凸，使表流流向两岸，形成底流辐聚式对称环流，造成两岸侵蚀，河床中央底部堆积成为心滩，心滩继续不断地扩大以至露出水面，遂形成江心洲。4）汊河河流从某点开始向下游分流的支河道，称为汊河。它是由河床心滩的出现，水流分汊形成的。一般以两汊较为常见，也有三汊或多汊的汊河，主要随心滩数的多少而定。5）深槽与浅滩平原区河床中侵蚀较深的长条形凹槽，叫深槽。在相邻两个深槽间的过渡段内，水流速度较缓、挟砂能力弱，泥砂容易淤积，形成相对高起的淤积带，叫做浅滩。4.河漫滩河漫滩河漫滩上沉积物的集聚5.河流阶地在河谷地貌的形成和发展过程中，不同时期的河漫滩，由于受到地壳构造运动与河流侵蚀、堆积作用的综合影响，呈阶梯状分布于河谷谷坡上，这种地貌称为河流阶地。阶地在河床下切侵蚀的基础上才能形成。引起河床下切侵蚀的主要原因是地壳的升降运动。当地壳相对稳定和下降时，河流以侧向侵蚀为主，塑造河漫滩，堆积冲积物。然后地壳上升，侵蚀基准面相对下降，河流垂直侵蚀作用加强，下切河漫滩，形成阶地陡坎。

如果地壳发生多次升降运动，则引起河流侵蚀与堆积交替发生，从而在河谷中形成多级阶地。由河漫滩向上依次称为一级阶地、二级阶、三级阶地…等，阶地的位置越高，其形成的年代越早。

一级阶地二级阶地四级阶地五级阶地三级阶地根据阶地的结构和形态特征，河流阶地可以划分为三种类型：侵蚀阶地、基座阶地和堆积阶地。堆积阶地根据组成阶地的冲积物厚度与下切深度的关系，可以分为内叠阶地和上叠阶地。

河谷阶地的形成过程：地壳相对稳定，下蚀作用逐渐减弱，侧蚀作用增强，发育较宽的河漫滩，形成宽阔的谷底。地壳上升，河流纵比降增加，下蚀作用增强，河床下降，原来宽阔的谷底相对升高，最终高于一般洪水期水面，从而在河谷两侧形成平坦的台地。

阶地谷坡上的阶梯状平台。河流侵蚀作用与地壳运动的关系

——河谷阶地的形成过程阶地发育的三个阶段河流阶地侵蚀阶地基座式阶地地壳上升，河谷下切，形成河流阶地内叠阶地深切河曲三、冲积物成分、结构和构造

冲积物是指河流沉积的物质。河流的流速从上游到下游逐渐减小。因此上游沉积物多是成分复杂的粗大颗粒(>2mm的砾石)，向中下游，随着流速的逐渐减小，沉积物大多为成分比较简单的砂粒（2-0.05mm）逐渐过渡到粉粒（0.05-0.005mm）和黏粒（<0.005mm）。

冲积物按形成部位可分为河床冲积物、河漫滩冲积物、牛轭湖冲积物等。1.河床冲积物河床冲积物主要可划分为近主流线堆积和滨河床浅滩堆积。2.河漫滩相冲积物在洪水期，河漫滩上发生堆积，形成细粒的沉积物，称为河漫滩相冲积物。从河床向坡麓可以将平坦河漫滩划分为三带：①滨河床砂坝堆积带，是介于河漫滩相与河床相沉积物之间的产物。②河漫滩沿河堆积带，是洪水