河流形成的相关作用发育构造以及相关河流的情况.doc

河流形成的相关作用，发育构造以及相关河流的情况摘要河流，是世界上不可或缺的自然景观。有的壮丽大气，有的秀气柔美；有的蜿蜒曲折，有的笔直奔腾。不仅如此，不同河流周围的地理状况也不同。这绝对不是巧合，而是因为河流的形成演变一方面受流水自身运动规律的控制，另一方面受地质构造影响，导致河流的面貌复杂多样。其背后的这些形成原因和作用力的关系导致这些美景的出现。基于本人对河流的兴趣，本文将详细介绍河流的形成作用，发育构造，以及相关河流的形成。关键词 河流形成作用 河流发育构造 黄河小浪底 长江（一）河流形成的相关作用一、侵蚀作用河流以自身动能并以其搬运的固体物质破坏河床，称为河流的侵蚀作用。1侵蚀作用的方式1）溶蚀作用 河水将易溶矿物和岩石溶解，促使河床破坏。主要见于由碳酸岩及盐类岩石组成的地区。2）水动力作用 河水的机械冲击力引起河床破坏。就山区的石质河床而言，常因其流速大，流水冲入岩石裂隙并产生强大压力，促使岩石崩裂。对于由松散沉积物构成的河床其破坏性更大。3）磨蚀作用 流水以其携带的砂泥和砾石作为工具，磨蚀河床，使其加宽与变深。即使是石质河床也难免受其破坏。此外，河水中的砂、砾还互相碰撞与磨擦，不断变细、变圆。2侵蚀作用的方向1）下蚀，又称底蚀。河流向下侵蚀，刷深河床。（1）下蚀的原因(i)顺坡而下的流水具有垂直向下的运动分量。坡度越陡，下蚀能力越强。(ii) 在河底滚动和跳跃的砾、砂、不断撞击河底，尤其是山区河流因巨砾不断撞击，河底加深很快，在洪水期尤其明显。(iii) 锅穴作用是由流水中急速旋转的涡流所引起的，它促使砾石像钻具一样作用于河底。河底上被钻出的坑，称为锅穴。（2）侵蚀基准面入海的河流，其下蚀深度达到海平面时，河床坡度消失，流水运动停止。因此，海平面高度是入海河流下蚀深度的下限。海平面及由海片面向大陆内引伸的平面，称为侵蚀基准面。不直接入海的河流，以其所注入的水体表面（如湖水水面、主流的水面）等为其侵蚀基准面，称之为局部侵蚀基准面。（3）河流的纵剖面 河流从源头到河口沿着中线的剖面，常常用河底纵向上不同高度点的连线表示。入海河流的纵剖面，总体上是向海倾斜并略向下凹的曲线。起初，曲线本身还有高低起伏，其起伏的态势受岩性和构造控制。如组成河床的岩石软硬相间则坚硬岩石段凸起，软岩层段凹入。当河底显著起伏不平时，常形成急流和瀑布。急流是由于河床坡度较大，水流湍急。 瀑布是河床呈阶梯状，流水从高处泻落。当流水通过断层断崖，或流水由悬谷下泻时都可以形成瀑布。尤以在软硬相间、倾角平缓并向上游倾斜的岩层中最易形成瀑布。瀑布一旦形成，其下蚀则更强烈。在瀑布跌落处下蚀最盛，可以形成深潭。水力冲击和旋涡水流的掏蚀，可以掘掉瀑布陡壁下部的软岩层，使上面突出的硬岩层失去支持而崩落，导致瀑布向上游后退。（4）河流的平衡剖面河流形成之初，多急流瀑布，河流纵剖面不平滑。由于下蚀和溯源侵蚀作用，河床上的突起被削去，凹坑被填平，急流和瀑布逐渐消失，河流纵剖面逐渐演变成为平滑的曲线，称为平衡剖面。在这种状况下河流排泄其水体及所携带的沉积物只须作最小的功。达到这种状态的河流称为均夷流。这是河流发展的总趋向。但是，由于自然地理条件变化与地壳运动，河流的流速、流量、河床形状及坡度等都在不断改变，因此河流完全达到平衡状态是不可能的，只能在准平衡状态范围内摆动。 大坝的建立能破坏河流在演化中力求建立起来的平衡状态。因为河流的搬运物在水库里发生堆积，使水坝以上河段的侵蚀基准面提高。而水坝以下的河段，由于大量搬运物被水库所截，河流的侵蚀能力增强，下游的冲积平原和三角洲可能遭受破坏。二、旁蚀作用旁蚀作用又称侧蚀。河水冲刷河床两侧以及谷坡，使河床左右迁徙，谷坡后退，河床及谷底加宽。1 旁蚀的原因（1）弯道离心力的作用 如果河流一开始是直河道，河道坡度均一且沉积物分布均匀，然而随着河流侵蚀和沉积，河道逐渐成为一系列略呈对称的弯道，形如正弦曲线。这是因为水体沿另一物体表面运动时，需要克服摩擦阻力与粘滞力，水体便作上下及横向摆动，而且摆动由弱到强，河底渐变成波状，在河道两侧出现交替排列的浅滩和凹坑。河道一旦变为波状，弯道离心力（指河道弯曲部位因惯性作用而产生的离心力，如右下图）便开始发生作用。在弯道离心力的作用下，水体向凹岸集中，故凹岸水面抬高，凸岸水面降低，从而产生横向比降，引起自凹岸向凸岸的横向力，在弯道流水断面的垂线上。水体上层的离心力大于横向力，合力向右，水质点向右移动；水体下层离心力小于横向力，合力向左，水质点向左运动，横向力和离心力只是在中偏下的水体部分可达到平衡。这样便形成横向环流。由于横向环流的作用，使凹岸侵蚀，侵蚀下来的物质随横向环流向凸岸搬运；在凸岸，因底流有向上的运动，流向表面，其能量逐渐减弱，物质便在此发生沉积形成点砂坝。（2）科里奥利效应即在科里奥利力的作用下，水体运动的方向发生偏离。北半球运动的水体偏向前进方向的右侧。南半球运动的水体偏向前进方向的左侧。在河流弯道，离心力与科氏力同时作用。河流右弯处，离心力和科氏力方向相反，部分抵消，故对凹岸侵蚀力减弱。河流左弯处，二力方向一致，对凹岸侵蚀力增强。此外，凹岸的最大侵蚀点和凸岸的最大堆积点并不是在它们的顶部而是偏于前方。这样，随着横向环流不断作用，不仅是弯道幅度逐渐增大，而是弯道位置也不断向下游方向迁移。2河床的变化）弯道凹岸的河底加深，尤其是弯道的下游前缘加深最为强烈；）凹岸因其下部被掏蚀，上部崩塌，可形成悬岸，凸岸则变成平缓的砂砾滩，故弯道横剖面不对称；）由于凹岸不断加深后退，并向下游方向迁移，凸岸的砂砾滩不断增大也向下游移动。弯道的变化是三度空间的：垂直下蚀、横向旁蚀、弯道向下游迁移。河床遂呈蛇状逐渐向下游方向迁移。 河床的上述变化改造着河谷的形态。早期河谷较窄，横剖面为“”形，河谷两边有连续的山咀。随着弯道发展，谷坡不断后退，所有山咀终将被削去，形成平坦而宽阔的槽状谷底，沉积物逐渐扩大并连成一片，河谷的横剖面演变为“”形，最终变为碟形，这时的谷底就变成为冲积平原的雏形。3自由河曲及牛扼湖自由河曲：在平坦宽阔的冲积平原上流动的河流，其弯道的演化自由而充分，这种河流弯道称为自由河曲（如上图）。自由河曲中，河弯迥环的地带称河曲带。随着河弯 的演化，河曲带逐渐加宽，河道长度逐渐增大，河床坡度逐渐减小，流速逐渐减低。由此，河弯曲率逐渐增加，河弯颈部逐渐变细，在洪水期河水可能冲破河弯颈取直道前进，造成河流天然截弯取直。这种取直现象使河曲带不能无止境地加宽。河道截弯取直以后原来的河弯被废弃，并堵塞成湖，称为牛轭湖（右图）。三、溯源侵蚀溯源侵蚀又称为向源侵蚀。它是使河流向源头方向加长的侵蚀作用，主要发生在河谷沟头。当侵蚀基准面因某种原因下降时，从河口段向上游方向也能发生显著的溯源侵蚀作用。溯源侵蚀使河流由小到大，由短变长。它使许多互相分隔，规模较小的流水相互联结起来。将主流与支流以及支流的支流联结成为统一的系统，称为水系。每个水系或水系的一部分都有其流域（河流及支流构成的总区域）。流域与流域之间由山体或高地所分隔。这种分开相邻流域的高地称为分水岭（解释和图如下）。此外，一河流向上坡加长的结果可以交切另一条河流，把后者上游的河水截夺过来，这种现象称为河流袭夺（解释见下）。1、分水岭 有的分水岭范围广阔，有的分水岭仅位于支流之间。随着河流向源头方向延伸，分水岭逐渐变窄，高度随之降低。如果分水岭两侧河流的溯源侵蚀能力相同，则分水岭的高度降低，而其位置不发生移动；如果一侧河流的溯源侵蚀能力超过另一侧的河流，则随着分水岭高度的降低，其位置会向着溯源侵蚀能力弱的河流一侧移动。2、河流袭夺 河流袭夺现象在两条流向垂直的河流之间最易发生，袭夺后产生的地形也较特征。袭夺它河的河流称为袭夺河，被袭者称为被夺河。在袭夺发生处常形成近90度的急转弯，称为袭夺弯。被夺河的中下游仍然存在，称为戴头河。戴头河的上游与袭夺河之间的干涸谷底称为风口。风口处常能见到河床堆积的沉积物。在干涸河谷中可形成湖泊沼泽。四、搬运作用即河水将河流侵蚀作用的产物，来自谷坡上崩落、滑坡和片蚀冲洗下来的产物随水带走。多为机械搬运，大部分搬运物不溶于水。按搬运物的运动方式（决定于河流流速和搬运物本身的大小）分为悬移、跃移和推移3种。随水动力大小的变化，各种搬运方式之间可相互转化。1、流水质点的运动方式流水具有两种流动形式。一种是质点呈平行层状，不互相混合，流动的层与层之间界限不交错，称为层流；另一种是质点以复杂的流线形式交错，质点相互混合，称为紊流。河水的流动形式基本都是紊流，只有在流速非常缓慢，或水很浅，河床底平滑时可发生层流。流水由于具有紊流性质，才能对碎屑物进行有效的搬运。2、物质搬运的方式 流水具有两种流动形式。一种是质点呈平行层状，不互相混合，流动的层与层之间界限不交错，称为层流；另一种是质点以复杂的流线形式交错，质点相互混合，称为紊流。河水的流动形式基本都是紊流，只有在流速非常缓慢，或水很浅，河床底平滑时可发生层流。流水由于具有紊流性质，才能对碎屑物进行有效的搬运。3、河流的搬运能力和搬运量河流能够搬运多大粒径碎屑的能力称为搬运能力。它决定于流速。平坦河床上流速小于0.18 m/s 时，细小的颗粒也难以移动。当流速达0.70 m/s 时，能搬运直径数厘米的颗粒。河流能够搬运碎屑物质的最大量称为搬运量。它决定于流速和流量。其中更重要的是流量。长江在一般的流速下携带的仅是粘土、粉砂和砂，但数量巨大；相反，一条快速的山间河流可以携带巨砾，但搬运量很小。 五、河流的沉积作用 河流搬运物中的溶运物质及部分细碎屑物质，往往要待搬运入湖海以后，通过海水、湖水的作用发生沉淀，这不属于河流沉积之范围。河流的沉积作用指河流搬运的一部分碎屑物质，在河谷的适当部分由于流速降低而发生的沉积。河流沉积的物质称为冲积物。冲积物是在流动的水体中以机械方式沉积的碎屑物，具有下列基本特征： . 分选性较好 . 磨圆度较好 . 成层性较清楚. 具有韵律性 . 具有流水成因的沉积构造：波痕砂丘交错层理。河流沉积的主要类型有河床沉积形成的心滩以及边滩与河漫滩沉积和在入海口、入湖口所形成的三角洲（定义见下）沉积。三角洲是河口部位的沉积体。典型的三角洲见于尼罗河口。当河流入海（湖）时，流速骤然，河水和海水混合，把动能转输给海水；最后因摩擦作用使能量消耗而停止运动，河水即消失。河水消散后失去了搬运物质的能力而发生沉积，形成三角洲。 因河水密度和湖水一样，河水在各个方向上与湖水混合并迅速减速直到停止运动而发生沉积。沉积的一般规律是在近河口处沉积的较粗粒物质，稍远为中粒物质，更远为细粒物质。在典型情况下，湖泊三角洲具三层结构。随着三角洲向前推进，顶积层上可以形成较为广阔的三角洲平原。构成三角洲的这三个部分在垂直方向上是上下关系，在横向上是距河口远近的关系。海中形成的三角洲比湖中形成的三角洲要复杂，前者的前积层坡度往往要平缓得多，仅仅在几度以内，且三角洲在水平范围上延伸得更远。 海中三角洲的形成需要一定的条件:、河流的机械搬运量较大，形成三角洲的沉积物能够得到充分补给。、近河口处坡度缓，海水浅，三角洲易于发展。、近河口处无强大的波浪和潮流冲刷，沉积物得以充分保存。 三角洲的平面形态多样。黄河三角洲呈扇形。因为黄河在近海处的松散层中形成许多分流，河道围绕三角洲起点左右摆动，频频改道，通过分流的沉积将三角洲不断向渤海方向推进。长江三角洲为鸟嘴状，因为长江只有一条主流入海。其主流的沉积量超过波浪的搬运量，故以主流沉积为主。 三角洲的三层结构：其底部沉积于平坦的湖底，离河口较远，沉积物往往是粘土，产状水平，称为底积层；三角洲的中部沉积于湖盆倾斜的边坡，离河口较近，沉积物较粗，具有向湖心倾斜的原生产状，称为前积层；上部沉积是在湖面附近主要由河流漫溢而成，沉积物比前两者粗，产状水平，称为顶积层。（二）河流的发育与构造河流的形成演变一方面受流水自身运动规律的控制，另一方面受地质构造影响，导致河流的面貌复杂多样。 河谷的位置与取向通常受局部地质构造控制。河谷所在地经常是地质构造的薄弱带、软弱岩层分布带，或是断裂、节理的发育带。这种地带由于其抗流水侵蚀能力弱，易快速发育成为河谷。因此，河谷时而挺直，时而突然转折。而水系的型式往往可以反映区域性地质构造的特征。大区域内河流的展布格局与大构造有密切联系。大区域内河流的展布格局受该区地势特征控制，而地势特征又受控于大构造。我国地势西高东低，这就决定了我国主要的河流长江、黄河及珠江等均自西向东流入大海；与此同时，西南部的河流澜沧江、怒江、红河等均环绕青藏高原东侧，沿着横断山脉由北向南流入大海。青藏高原的隆起是印度板块向欧亚大陆俯冲并发生碰撞的结果，所以板块构造是造成上述河流展布格局的总根源。 树枝状水系的特点是主、支谷呈树枝状相接。常见于岩层或岩石强度比较均一的地区。角状水系中的河谷常作直角状转折，发育在岩层或岩石强度均一且叠加有断层或节理的地区。 格子状水系的主、支谷呈格子状相交，主谷延伸较长。它主要发育在线状褶皱地区。主谷沿褶皱轴部延伸.放射状水系在穹隆、火山锥等高地上，河谷自中央向四周发散；在盆地内河谷从四周高地向盆地中心汇聚。 环状水系由穹隆或盆地范围内河谷的环状分布构成 (三) 河流的发育过程及准平原高地在遭受剥蚀的过程中，如果没有海平面或气候的变化，河谷及有关地形的形成和发展将表现出连续而又有阶段性的特征。这种过程可划分为幼年期、壮年期和老年期。在幼年期，河谷深切，河谷呈“”形，具有高山深谷地貌。在壮年期，河谷加宽，谷坡后退，河谷坡度变缓，分水岭高度逐渐降低，向浑圆状态发展。在老年期，地面变得平缓，仅有微弱波状起伏，残存一些由抗风化剥蚀较强的岩石构成的孤山，大部分地区被较薄的松散沉积物覆盖。这种地面称为准平原。准平原可以因随后的地壳上升而抬高，再受流水侵蚀切割成为山地，其顶部可以残留准平原的遗迹，范围可大可小，顶面上可以见到、砾等松散沉积物。如一个地区一系列相邻的平坦山顶大致位于同一高度。则可能代表地质时期中准平原的表面，称为夷平面。夷平面：根据夷平面上松散沉积物的年代可以判断该夷平面形成的年代，根据夷平面的高度可以判断该地准平原的存在。如同阶地一样，夷平面高度越大，其形成年代越老；高度越低则形成时代越晚（需排除断裂作用导致的差异升降）。 研究夷平面对新构造运动状况的了解有重要意义。一般说来，越老的夷平面因构造运动与剥蚀作用而较难保留。目前见到的夷平面都是较近地质时期的产物。夷平面形成时代的确定，主要根据夷平面上松散堆积物中的化石以及对夷平面上的沉积物进行同位素年龄测定。河流的各阶段：（从左至右分别为：幼年期，壮年期和老年期） （四）相关河流情况1、黄河小浪底小浪底水库实行蓄清排浑运用，汛期7月至9月敞泄洪水泥沙，非汛期10月至翌年6月，每年有9个月下排清水，水库要蓄水拦沙，以抬高水位发电。黄河下游实行三河四堤治理，就与小浪底调节实现了紧密结合，将水库非汛期下排的清水，排入两岸堤外平原运河，可在平原发挥清水河流灌溉、航运多功能；现下游河道主要在汛期输送洪水泥沙入海，从而，现河道将由淤积抬升向侵蚀下切转化。这也是小浪底水库兴建的设计初衷调节治黄：清水排入平原运河，运河能防洪、排涝、灌溉、通航，流域汇水，成为侵蚀性河流，在黄河下游平原表现清水河流多功能；现主河道承担黄河的泄洪输沙入海任务，并表现为冲刷侵蚀，完善了黄河河道体系。目前，小浪底水库已经在汛期进行调水调沙试验，取得了较好的主槽冲刷、平滩流量增加的河道治理效果。然而，小浪底水库对黄河洪水泥沙最主要的调节，还是蓄清排浑，将黄河来水实现了清水与浑水分流。下游三河四堤，与小浪底水库的调节紧密结合，实现了下游河道的功能分化，使清水在平原河道兴利，浑水以洪水形式下泄，继续对主河道形成冲刷侵蚀。小浪底水库与三河四堤结合，充分发挥了蓄清排浑调节的根本属性功能，三河四堤实现