第8章 河流地质作用140331

工程地质学河流地质作用⒈河流的地质作用（侵蚀作用、搬运过作用、沉积作用）河谷的组成谷坡谷底河床河漫滩被常年水流或经常性洪水淹没的河谷部分（下部常有阶地）

侵蚀作用按作用性质分为机械侵蚀化学侵蚀按作用部位分为下蚀作用侧蚀作用侵蚀作用之下蚀作用指：河流对河床基岩的撞击、磨蚀、溶解，主要发生于河流的上游段，强弱决定于岩石的软硬、含砂量、流速下蚀作用极限位置

•海平面（称为基本或永久侵蚀基准面）•主流对支流、河流入湖泊、水库的汇入口（称为暂时或局部侵蚀面）向源侵蚀指：河谷形成后，河谷有向源头发展增长河谷长度的趋势尼亚加拉大瀑布瀑布后退冲蚀洼地形成的地质条件岩层软硬相间Hydraulicactionistheprocesswherebytheforceofthefastflowingwaterintheriverbreaksrocksanddragsthemawayfromthebedandbanksofariver.Whenwaterfromfastmovingriversentersthecracksinrocks,theforceitexertsbreakstherocksintofragments.Anexamplewouldbetheformationofaplungepoolattheendofawaterfall.产状近于水平黄河壶口瀑布侵蚀作用之侧蚀作用指：河水环流对侧岸的掏蚀作用，主要发生于河流的中、下游段作用过程形成牛轭湖凹岸冲刷、掏空、跨落长江万州段河岸，何鹏摄于2002年3月凸岸堆积河谷弯曲截弯取直DEVELOPMENTOFANOXBOWLAKEWhenaneckofameanderingriverisfinallycutoff,theriver'sflowisdivertedthroughthecutoff.Theabandonedmeanderloopisleftasanoxbowlake.Throughtime,andparticularlyduringtimesofflood,sedimentswillinfilltheoxbowlakedepression.Eventually,thelakewillchangetoaswampormarsh,andthentoalow,loopinglandsurface(meanderscar).

请体会山区、平原河流不同的侵蚀作用类型河流侵蚀作用对工程建筑物的影响•下蚀作用的影响

成绵高速公路最长大桥——石亭江大桥面临严重安全隐患。因采砂船在大桥下游200米控制区内进行采砂挖石作业，致使大桥基础底部已被掏空。昨(19)日，记者在现场看到：采砂船仍在疯狂采砂。

成绵高速广汉石亭江大桥全长396米，桥面宽24.5米，13孔，最大孔跨径30米。成绵高速公司的一份报告显示，从去年底以来，他们便发现有采砂船擅自进入石亭江大桥下游200米的公路控制区内，不断进行违法采砂挖石作业。目前，石亭江大桥河床标高比原标高降低1米多，致使大桥承台底部被掏空，桥桩基础上部裸露。随着采砂挖石的继续，将直接导致大桥基础承载力下降；如遇洪水，大桥甚至有被江水冲毁的危险。•侧蚀作用的影响AsectionofEmeryCrossingRoadinClarksvilleisslidingdownthebankalongtheOhioRiver.Thecollapsedroadisnearanew$1.7millionbridgethatispartoftheOhioRiverGreenway.

经与会专家现场评估及初步分析，沙口外坦塌坡事故的原因主要有四方面，但河道演变是影响岸坡稳定的主要原因。与会专家认为，河道演变是影响岸坡稳定的主要原因，而河道上进行的工程建设等人类活动亦对河道流态发生影响。因此，本次崩岸毁屋事件是一场自然灾害，在某种意义上也是人与水争地所造成的后果。广东11栋房屋坍塌事故原因查明河流地质作用之搬运作用搬运分为机械搬运化学搬运机械搬运的方式滑动滚动跳跃悬浮—悬移质推移质二者相互转换的条件是流速机械搬运的控制因素流量、流速自然地理状况(植被坡度地质条件等)河流地质作用之沉积作用当地形坡度减小或搬运物质增加或流速减小时，河流的搬运能力下降，所携带的冲积物在适当的地点沉积下来的作用。指：主要沉积场所河流入海处MississippiRiverdeltaMouthoftheYellowRiverTheheavyloadofsedimentscarriedbytheYangtzeRiverintotheEastChinaSeacoloredthewatersalongtheChinesecoastlinelightbrownonApril12,2002.河流入湖（水库）处三峡工程葛洲坝工程三峡工程最主要的场所支流入干流处河流的中、下游段黄河下游地上悬河段河流的凸岸沉积规律上游沉积较粗下游沉积较细对水工建筑的利弊淤积河床影响航运水库淤积影响库容及闸门、渠道的使用淤积的砂石是良好的水工建筑材料2.山区河谷地貌宽谷和峡谷断面特征宽谷：断面为梯形，又称为“U”形河谷三峡大坝下游2000m处左岸何鹏摄于2002年3月峡谷：断面为“V”字形锦屏Ⅰ级坝址区何鹏摄于2003年7月分布特征相间交替分布“U”形宽谷和“V”形峡谷何鹏摄于美国加州PiruCreek，2009年5月17日峡谷位于坚硬岩石区，如长江三峡的三个峡谷段宽谷位于岩性较软弱区或古冰川遗址区何鹏摄于美国加州优塞美地国家公园，2009年8月21日“U”形古冰川谷“U”形现代冰川谷何鹏摄于飞往西藏林芝的航班上，2010年4月11日发育条件强烈的地壳运动（地壳上升，水力坡度加大）软、硬岩石交替分布（如长江三峡）横穿背、向斜相间分布区（如嘉陵江小三峡）嘉陵江小三峡平面示意图1—沥鼻峡背斜；2—澄江镇向斜；3—温塘峡背斜；

4—北碚向斜；

5—观音峡背斜冰川的磨蚀作用Repeatedglaciationserodedvalleys,steepenedgranitewalls,andsculptedmanyofthedramaticlandformsweseetoday.(3millionto20,000yearsago)Asthelastmajorglaciermeltedandreceded,YosemiteValleyfilledwithwaterandsediment,turningtheValleyfloorintoashallowlake.Thelakeeventuallyfilledwithsediment,creatingaflatvalleyfloor.(20,000to10,000yearsago)Theextensiveworkofglaciersisvisiblethroughoutthepark.Waterfallsleapfromhangingvalleys.Rockfallsfromtheglacially-steepenedcliffswidentheValley.(10,000yearsagotopresent)何鹏摄于美国加州优塞美地国家公园，2009年8月对称谷和不对称谷河流顺向斜、背斜轴部或地堑轴部发育河流流经块状或厚层状岩体易形成对称谷河流顺单斜或断层走向发育（易形成不对称谷）3.山区河床地貌山区河床地貌的最大特征：不平整岩坎和石滩软硬交替岩层水流差异侵蚀(软岩的冲刷强于硬质岩)岩坎的成因瀑布的形成条件——岩坎高度大于水深石滩基岩石滩（稳定，是良好的闸、坝地基）三峡工程坝址区中堡岛基岩石滩第一阶段（1993-1997年）：施工准备及一期工程，工期为5年。利用中堡岛修建一期土石围堰围护右岸叉河。一期基坑内修建导流明渠和混凝土纵向围堰。同时，在左岸岸坡修建临时船闸。江水及船舶仍从主河槽通过。第二阶段（1998-2003年）：二期工程，工期为6年。修建二期上下游横向围堰，与混凝土纵向围堰形成二期基坑。进行河床泄洪坝段、左岸电站坝段和左岸电站的建设。同时，在左岸修建永久通航建筑物。二期导流期间，江水经导流明渠下泄，船舶经导流明渠或临时船闸通行。第三阶段（2004-2009年）：三期工程，工期为6年。修建三期碾压混凝土围堰，拦断导流明渠。水库蓄水至135米高程。左岸电站及永久船闸开始投入运行。三期围堰与混凝土纵向围堰形成三期基坑，基坑内修建右岸大坝和电站。三期导流期间，江水经由泄洪坝段的永久深孔和22个临时导流底孔下泄，船舶经双线五级船闸通行。三峡工程枢纽布置示意图堆积石滩（不稳定，易渗漏）深槽和深潭对水工建筑的影响不利于建筑物的布置不利于基坑的开挖不利于坝基的稳定和防渗成因：软弱结构面和其交汇处由于抗风化能力弱而导致河流冲刷的不均一而形成河曲发育时宜于建造引水式电站（以低坝获取大落差）水能资源丰富（落差大）水力优势4.河流阶地位于一般洪水位以上，古河谷所构成的沿河平台，一般保存在凸岸。指：何鹏摄于四川省青川县，2006年10月河流阶地河流阶地何鹏摄于西昌市德昌县，2006年8月阶地形态构成阶地面阶坡阶地的前、后缘阶地的坡脚阶地的物质构成河漫滩相（上部）长江万州段河岸漫滩及河床堆积物何鹏摄于2002年3月河床相（中部）阶地的物质构成何鹏摄于西昌市德昌县，2006年8月阶地的物质构成何鹏摄于西昌市德昌县，2006年8月基座（下部）阶地物质的二元结构阶地的度量高度：平水期的水面至阶面的铅直距离级数:从下向上算,位置越高,形成年代越久,级数越大稳定的大地构造环境（侧蚀和堆积---河谷扩宽）第一阶段：阶地的形成地壳上升构造变动剧烈（河流下切---阶地形成）第二阶段：阶地类别堆积阶地下部：岩体基座发育于地壳上升显著山区上部：冲积物侵蚀阶地（发育于山区河谷，是良好的坝肩、地基岩体）基座阶地上叠阶地(后期下切深度、侧蚀及堆积规模减小)内叠阶地(后期下切深度相同,但堆积作用减弱)阶地的工程地质性质①阶地是良好的沿河城镇建设场地（土地肥沃，易于取水）②级数愈高的阶地其形态保留愈不完整③河床相堆积物颗粒粗大，承载力较高（特别是高级数阶地）④将其用作坝肩、地基介质时应注意渗漏问题⑤将其用作渠系系统流经地时也要注意渗漏问题

5.河谷地貌和坝址选择坝址选择应注意宜选在河谷较窄地段，总体是：宽---窄---宽尽可能地避开冲沟、岩坎和深潭岸坡规整、对称（尤其是对拱坝）总体原则以地质条件为主在地质条件相似的情况下再从地貌角度考虑AerialviewofLakeHodgesreservoir

AerialviewoftheElCapitandamandreservoirAerialview,SwiftReservoirandSwiftDam.在苏格兰西北部的LochMonar湖和双曲拱形的混凝土大坝

从西兴拉往下到帕隆藏布汇入口之间，河道长不过20余公里，但却是整个大峡谷中最为险峻和奇特的河段。在这段河床平均坡降达到9.6‰。在西兴拉往下藏布巴东瀑布群出现的2.9公里河段，河床坡降竟达到千分之75.6的极值。在这样短的距离内河床还作好几处的急拐弯，有S形的拐弯，有直角状的拐弯。甘洛县小型引水式发电站何鹏摄于西昌甘洛县，2005年8月埃塞俄比亚芬恰水电站主要建筑物布置图拦水坝发电厂房，海拔约1650米引水隧洞压力钢管Finchaa镇，海拔约2200米调压井Aftershocks

Aftershocksareearthquakesthatfollowthelargestshockofanearthquakesequence.Theyaresmallerthanthemainshockandwithin1-2faultlengthsdistancefromthemainshockfault.Aftershockscancontinueoveraperiodofweeks,months,oryears.Ingeneral,thelargerthemainshock,thelargerandmorenumeroustheaftershocks,andthelongertheywillcontinue.ErodingtheChannelArivererodesitssidesandbed.Erodingthesides,whichwidensthechanneliscalledlateralerosion.Erodingthebed,whichdeepensthechanneliscalledverticalerosion.Theamountoferosionwhichtakesplacedependsontheenergyoftheriver.Whenariverhasgreaterenergy,ithasmorepowertoerode.

Thefourrivererosionalprocessesresultintheformationthesefeatures.

AbrasionorCorrasionAbrasionorCorrasionhappenswhenrocksandotherloadcarriedbyariverisusedtogrindagainstthesidesandbedoftheriverchannel.Thisgrindingactionwidensanddeepensthechannel.

AttritionAttritionisthecollidingofrockfragmentsandothermaterialsinthewateragainsteachother.Thefragmentsarebrokenintosmallerpiecesandbecomesmootherandmoreroundedintheprocess.

Solution/CorrosionSolutionistheprocessbywhichwaterintheriverdissolvessolublemineralsandcarriesthemawayinsolution.Thisisalsoknownascorrosion.Forexample,whenariverflowsthroughalimestonearea,iterodesthelimestonebyreactingchemicallywiththecalciumcarbonateintherockanddissolvingthemineral.HydraulicactionHydraulicactionistheprocesswherebytheforceofthefastflowingwaterintheriverbreaksrocksanddragsthemawayfromthebedandbanksofariver.Whenwaterfromfastmovingriversentersthecracksinrocks,theforceitexertsbreakstherocksintofragments.Anexamplewouldbetheformationofaplungepoolattheendofawaterfall.Potholesareholesintheriverbedformedbycorrosion.Theyvaryinsizefromafewcentimeterstoseveralmetersindiameter.Pebblescarriedbytheriverareswirledaroundontheriverbed.Thisactionerodestherockontheriverbedformingpotholes.Overtime,theymaywidenandjoinwithotherpotholestoformlargerpotholes,andthewholeriverbedisdeepened.

Rapidsareaseriesofveryshortandfastfallsofwateralongapartofariver.Whenariverflowsoveranareaofalternatingbandsofresistantandlessresistantrocks,thelessresistantrocksareerodedfaster.Thisresultsintheriverfallinginaseriesofstepscreatedbythebandsofmoreresistantrockstoformrapids.

WaterfallsandplungepoolsAWaterfallisasuddenfallofwaterfromagreatheight.Thewaterplungesdownalmostverticallywithgreatvelocity.Waterfallscanbeformedintwoways,eitherduetodifferentresistanceofrocksorbecauseoffaulting.Whenarivermovesfromanareaofmoreresistantrocktolessresistantrock,thelessresistantrockswillerodemorerapidly.Thiswillresultinachangeinthegradientoftheriverandovertime,awaterfallmaydevelop.Sometimesadeeppoolknownasaplungepoolalsodevelopsatthebottomofthewaterfall.Itisformedastheriverplungesandhitsthebottomwithgreatforce.Theforceoftheplungingwater,togetherwiththeswirling