沟谷流水地貌
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1 河谷地貌河谷作用导致坡面流水与沟谷流水参与下形成的狭长凹地,即河谷地貌。
山地河流的谷底胎记有河床、平原盆地河流谷底发育河床与河漫滩。
形成不同的地貌特征。
①V形谷或峡谷:河流发育初期,或河流上游地区,河流以下蚀作用为主,而形成V 形谷或峡谷;②河弯与交错山嘴:侧蚀作用,凹岸冲刷与凸岸堆积形成连续的河弯与交错山嘴;③河流下洲,河弯扩展,山嘴坦平,谷地堆积形成河漫滩。
2 河床与河漫滩河床是涨水期河水淹没的河槽,河漫滩则是汛水期淹没而平水期露出水面的河床两侧的谷底。
①深槽与浅滩:深槽是河流刻蚀作用形成的位于河道弯曲地段。
浅滩是河床的堆积物形成。
②边滩与河漫滩:弯曲河床水流在慢离心力作用下趋向凹岸,形成表流向凹岸而底流向凸岸的横向环流。
产生环流,导致凹侵蚀,侵蚀物又被带到凸岸而堆积,从而形成边滩。
边滩促进环流,并随河谷拓宽而扩大,进而发展成河漫滩。
由于河流的侵蚀和堆积作用形成沿河谷两岸伸展,高出洪水期水位的阶梯状地形。
一般河谷中常形成一级或几级阶地,每一级阶地都是由阶地面和阶地坎组成。
阶地面比较平坦,微向河流倾斜。
阶地面以下为阶地陡坎,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。
阶地的级数是由下而上顺序排列,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、三级等。
在同一河谷横剖面上,阶地的相对年龄一般是低阶地新,高阶地老,阶地的海拔高度一般是从下游向上游增高。
3 心滩与江心洲当河床横剖面形态不规则时,水流被分为两股或多股主流线,从而形成复式环流。
泥沙在河底受两股相向底流作用的地段堆积而形成心滩。
心滩淤积高度超过中水位即形成江心洲。
4 三角洲①河口三角洲河入流海口,河流与海洋共同作用下,由河流携带的泥沙在河口地陆上和水下快速堆积形成的、平原形态近似三角形的堆积体。
无论是平面还是剖面上,三角洲都可分为三角洲平原、三角洲前缘、前三角洲带;依形态,三角洲可分为四类:鸟足状、尖头状、扇形状、多岛型。
第三章流水地貌地表流水是最主要的地貌外力之一。
它在流动过程中,不仅能侵蚀地面,形成各种形态的侵蚀沟谷,同时又将被侵蚀的物质沿途堆积,形成各种各样的堆积地貌。
凡由地表流水作用(包括侵蚀、搬运和堆积)塑造的各种地貌,统称流水地貌。
根据流水的特性,地表流水可分为坡面水流和沟谷水流两种。
前者包括坡面上薄层的片流和细小股流,往往发生在降雨时或雨后很短的时间内,以及融冰化雪时期;这种短时期出现的流水,称暂时性流水。
后者是指沟谷及侵蚀沟中的水流,在一些降水量小于蒸发量或汇水面积较小的沟谷中,水流往往也是暂时性的,特别是在干旱和半干旱地区的沟谷中,仅在暴雨或大量融冰化雪的季节才有水流,其他时间几乎无水。
在湿润地区,河床中终年保持一定的水量,称经常性流水。
无论是暂时性流水或经常性流水,他们对坡面或沟谷的塑造是很明显的,只不过作用的方式不同而已。
第一节流水作用一、水流的基本特性(一)层流与紊流层流的水质点有一定的轨迹,与邻近的质点作平行运动,彼此互不混乱。
这种流动仅在水库及高含沙量的浑水中或坡面薄层缓流中可能存在。
而在沟槽中很少发生。
由于层流没有垂直于水量方向的向上分力作用,所以一般不能卷起泥沙。
紊流的水质点是呈不规则的运动。
并且互相干扰,在水层与水层之间夹杂了大小不一的旋涡运动。
旋涡的产生,是由于上下各水层流速不同,分界面上形成相对运动,这种分界面极不稳定,很容易造成微弱的波动;这种波动逐渐发展,最后在交界面上形成一系列的旋涡。
层流水是否失去稳定性取决于作用于水体的惯性力与粘滞力(viscosity)的对比关系。
一般沟槽、河道中的水流总是属于紊流性质,只有坡面薄层缓流才是层流(Only in a thin zone along the bed and channel of a smooth-walled stream, where frictional drag is high, is the velocity low enough for laminar flow to occur.)。
第一节 流水地貌一、概述流水塑造的地貌,称为流水地貌。
一般来说,流水地貌可分为流水侵蚀地貌和流水堆积地貌。
二、流水侵蚀地貌1.峡谷(V 字形河谷)⎩⎨⎧流水侵蚀切割地面形成多分布在湿润或半湿润山区2.河漫滩:河谷中枯水期出露、洪水期淹没的部分。
3.河流阶地(1)定义:在河谷两侧常分布有洪水不能淹没的阶梯状地形。
(2)成因:河流的侵蚀下切作用。
(3)特点:阶地地面平坦,组成物质颗粒较细,土质较为肥沃。
三、流水堆积地貌1.冲积扇:河流自山地流至山麓,因地形急剧变缓,流速剧减,所挟带物质在沟谷出口处不断堆积而成的扇状堆积体,称为冲积扇。
2.洪积扇:暂时性河流在山谷出口处因水流分散而形成的扇状堆积体,称为洪积扇,多分布于干旱、半干旱地区。
3.冲积平原:在河流的中下游,或河流流经盆地时,常形成沙洲和地形平坦的冲积平原。
4.三角洲:当河流挟带较多的泥沙入海时,泥沙在河口大量沉积,常形成三角洲。
5.江心洲:由河流挟带的泥沙沉积而成,多位于河流中下游,或流速相对较慢的宽谷段。
四、滑坡和泥石流在流水侵蚀强烈的山区,尤其是峡谷地区,山高谷深,坡陡流急,在遭遇暴雨时容易发生滑坡、泥石流等自然灾害。
1.滑坡(1)定义:大量山体物质,在重力的作用下,沿滑动面整体滑动的现象。
(2)危害:掩埋农田和村庄;阻断道路等基础设施;淤塞河道形成堰塞湖;导致人员伤亡和财产损失。
2.泥石流(1)定义:山地沟谷中含有大量固体碎屑物质和水的混合体,在重力作用下,沿着沟床向下流动的特殊流体。
(2)危害:冲毁城镇、乡村、工厂等;破坏农作物、森林及耕地;淤塞河道,引发水灾;造成人员伤亡和财产损失。
(3)防御措施①连续降雨或暴雨时,不要在沟谷中停留。
②不要躲在大树上,大树可能被冲倒。
③迅速向泥石流沟两侧躲避,切记不要顺沟向下跑。
④发现泥石流要及时报告,以便下游和沟口的居民及时撤离。
1.河流阶地反映了地壳的升降运动。
阶地位置越高,形成的年代越老。
第三章流水地貌概念:地表水在流动过程中,对沿程的物质进行侵蚀、搬运、和堆积所形成的各种地貌。
类型:按流水运动特性坡面径流:有片流和股流,无固定路线。
沟谷水流:有固定路线(沟谷、河槽)按流水持续性暂时性流水:突发性、间歇性,包括坡面径流和沟谷水流经常性流水:持续性第一节流水作用一、流水的基本特性(一)层流与紊流1. 层流:水质点有一定的轨迹,与邻近的质点作平行运动,彼此互不混乱。
2. 紊流:水质点呈不规则的运动。
且互相干扰,在水层间夹杂大小不一的旋涡运动。
旋涡的产生,是由于上下各水层流速不同,分界面上形成相对运动,这种分界面极不稳定,很容易造成微弱的波动;这种波动逐渐发展,最后在交界面上形成一系列的旋涡。
(二)环流与螺旋流1. 概念:在弯曲河道中,由水面从凸岸流向凹岸的表层流和河底从凹岸流向凸岸的底流构成一个连续的螺旋形向前移动的水流,称为横向环流。
2. 产生原因:弯道离心力和地球偏转力。
弯曲河道由于水流本身偏转而产生离心力。
离心力F=mv2/r,m为水量,v为流速,r为弯道半径。
因水流流速随水深而减小,离心力也随水深加大而减弱。
受较强离心力作用的上层水流就会朝向受较弱离心力作用的下层水流方向排挤,因而产生向下水流。
另外在同一深度不同部位弯道的横向水流流速也不一致,靠近凹岸处流速大,凸岸处流速小,因而在同一深度各点离心力的强弱也有差异。
凹岸水流随着下降水流沿河床底部向凸岸排挤,以维持水流的连续性,靠近河面水流则由凸岸流向凹岸,整个河床内的水流发生连续性的螺旋状前进。
在地球自转的影响下能产生偏转力,在北半球河流向右岸偏,南半球河流向左岸偏。
地转偏向力作用的强弱与水流流速和水量成正比。
就同一河段来说,表层流速大于底层流速,因而表层水流所受地转偏向力大于底层水流。
在弯道上,横向环流方向和片状力方向有的一致,有的不一致。
一致时,弯道环流加强;不一致时,弯道环流减弱。
二、流水的侵蚀作用1. 片状侵蚀即坡面侵蚀,指坡地上没有固定流路的薄层水流,较均匀冲刷地表疏松物质引起的侵蚀现象。
2. 线状侵蚀下蚀:沟河加深;侧蚀:岸坡后退,沟河展宽;溯源侵蚀:河床向纵深的方向发展所谓溯源侵蚀,是指河流或沟谷底部坡度变陡之处,因水流冲刷作用加剧,受冲刷的部位随着物质的蚀离,而不断向上游方向移动的现象。
侵蚀基准面变化是引起溯源侵蚀的最主要原因。
三、流水的搬运作用1. 概念:河道水流携带泥沙及溶解质,并推移床底沙砾的作用称为河流的搬运作用。
2. 类型:推移、跃移、悬移、溶解搬运(1)推移:泥沙颗粒沿河床底滚动、滑动。
(2)跃移:床底泥沙呈跳跃式向前搬运。
当流速足够大的时候,泥沙颗粒自床面跳起以后不再落回,而是随着水流以相同的速度前进,这样的泥沙称为悬移质。
(3)悬移:水流中携带细小的泥沙以悬浮状态进行搬运。
(4)溶解搬运:溶解于水中的溶解质被水流搬走。
在可溶性岩石区溶解质的搬运数量可观。
四、流水的堆积作用当河流能量降低,不再有足够的能力来搬运其原来所搬运的泥沙时,就要发生泥沙的沉积。
首先停止运动沉积下来的是推移质中的大颗粒,随着能量进一步减小,推移质将按体积和重量大小依次停积。
而悬移质将渐次转化为推移质,继而在河床上堆积。
引起河流搬运能力降低的因素很多,主要有河床坡度降低,河流流量减少,及人工筑坝拦水等。
河流的侵蚀搬运和沉积作用是同时进行的。
但在不同河段作用性质和强度是有差别的,一般情况下在河流上游以侵蚀作用为主,下游以堆积作用为主,曲流河段内凹岸侵蚀,凸岸堆积。
第二节坡面流水地貌一、坡面径流作用1. 概念:降水或融雪时,除蒸发和下渗外,其余部分水在重力作用下沿着斜坡成薄层的运动。
2. 特点:水层薄,流路广,作用时间短,流程短。
3. 影响因素(1)气候:降水量愈多、强度愈大,冲刷和搬运能力愈大。
(2)地形:一般坡长愈长,沿程流量增加,冲刷增强;一般坡度愈大,流速加快,冲刷增强。
(3)下垫面:裸露基岩或粘土,坡面径流强;渗透率高和结构性好的表土,弱;植被好,弱。
4、坡面发育主要观点戴维斯平行下降说:认为在坡面流水作用下,斜坡按下凹形剖面平行降低其高度与坡度,最终形成有圆顶残丘的和缓地形。
W.彭克平行后退说:认为改造斜坡的动力为重力作用,在斜坡演化过程中上部重力作用不断进行,使陡坡不断平行后退,最终形成有尖顶残丘和山足剥蚀面的和缓地形。
按其观点斜坡即使发展到晚期仍有崩塌、错落之类的重力作用发生。
实际情况:斜坡演化受岩性、地质构造、气候、植被和人为活动影响,演变过程复杂,既有平行下降为主地区(湿润气候区),也有平行后进为主地区(干燥区),甚至同一地区平行下降和平行后退变替进行。
二、坡面流水地貌根据坡地侵蚀与堆积强度的变化,斜坡可划分为三个坡面径流作用带,并形成相应的地貌类型:1、不明显冲刷带:处于分水岭斜坡上部,坡度小,集水量少,流速小,侵蚀弱。
→浅凹地2、冲刷带:坡度大,集水量多,流速大,侵蚀强烈。
→深凹地3、淤积带:集水量大但坡度小,流速减小,水流挟沙能力减弱,发生堆积。
→坡积群坡积群:在坡面流水作用下,被带到平缓的坡麓地带堆积下来的沉积物围绕坡地形成的形似衣裙的地形。
坡积群特征:①岩性成分与坡地中上段的岩性一致。
②颗粒组成以亚沙土、亚粘土为主,夹杂有砂粒和细小岩石碎屑。
③颗粒磨圆度很差,层理不明显。
由于这些颗粒是从坡地中上段冲下来的,移动距离较近。
岩石碎屑的棱角没有磨损。
坡面流水的速度和流量变化不太大,堆积物的层理不太明显。
第三节沟谷流水地貌一、沟谷流水侵蚀地貌1、切沟:是由侵蚀能力较强的有一定水量的水流侵蚀而成。
深谷的宽度明显大于深度,纵剖面的坡度与坡地的坡度有显著差别,横剖面上有明显的沟沿,呈V字型。
2、冲沟:是由下切能很强的水流侵蚀而成的,深度较大,长度多在数千米至数十千米,其纵剖面的坡度与坡地的坡度不一致,多呈下凹形态。
深度有时大于宽度,横剖面呈V型。
溯源与下切能力很强。
3、坳沟:是冲沟发展到一定程度以后,溯源侵蚀和下切侵蚀能力降低的产物。
其纵剖面的坡度比较平缓,沟床上有沉积物覆盖。
沟坡也相当平缓,沟沿再次变得不甚明显。
横剖面呈U型。
二、洪积扇(沟谷堆积地貌)由暂时性的沟谷水流搬运的大量碎屑物质在沟谷出山口后,由于坡度的变化,水流的挟沙力降低而沉积下来形成的堆积物称为洪积物。
形成的地貌多呈扇型,称为冲出堆或洪积扇。
冲出堆和洪积扇在成因上没有什么重要差异,仅仅在规模和大小上有差异,小型的沟谷谷口堆积地貌体称为冲出堆,较大的称洪积扇。
1、洪积扇的形成条件1)干旱、半干旱地区的山区:提供大量碎屑物质。
2)沟谷坡度、沟床比降大:水流流速大,能携带大量碎屑物质。
3)遇到大雨或暴雨:形成洪流。
4)山前沟口坡度较小且有较开阔的山前平原:洪流搬运能力降低,携带的泥沙呈放射状散流形成堆积。
2、洪积扇的形态洪积扇组成物质具有明显的分布规律,从扇顶到扇缘,可分为三个项带:(1)扇顶相:位于洪积扇顶部。
通常表现为舌状叠覆的砾石堆积体。
砾石粒径粗大,砾石间常有砂、粘土充填。
堆积层厚度大,分选差,透水性强。
由于洪积扇上沟槽很不稳定,水流多次改道、摆动,因而小型的切沟、充填构造发育,在砾石层或砂层中,常夹有砂质透镜体或砾石透镜体。
(2)扇中相:位于洪积扇中部。
组成物质较扇顶为细,主要由砾石、砂和粉沙组成。
扁平的砾石呈叠瓦状向上游倾斜。
砂层中常见交互层理。
砂质透镜体或砾石透镜体分布很普遍。
(3)扇缘相:位于洪积扇边缘部分。
组成物质较细,由亚沙土、亚粘土组成,有时夹有砂质或细砾石透镜体,具有水平层理和波状层理。
地下水往往在该带溢出地面,局部地段产生地表水滞水和沼泽化等现象。
3、洪积扇的分布主要分布在干旱与半干旱地区。
降雨的变率很大,经常出现暴雨,洪流流量大。
同时在干旱与半干旱地区,风化作用强烈,地表植被稀少,洪流的输沙能力增强。
在我国天山、昆仑山和祁连山等干旱半干旱地区的山麓地带,往往发育了典型的洪积扇。
在山前地区,几个相邻的大型洪积扇,组合成整片的洪积扇平原,或称为山前倾斜平原。
在洪积扇的扇缘部分,水土资源丰富,形成了成片的绿洲。
4、洪积扇的变形洪积扇的变形与新构造运动密切相关:洪积扇形成以后,如果山体不断抬升,山前平原相对下降,在已经形成的洪积扇上,往往有新洪积扇形成,而且部分地覆盖在老洪积扇上,形成叠式洪积扇。
如果上升的规模、幅度都比较大,老的洪积扇也随着抬升,则在它的下方将形成新的洪积扇,新老洪积扇呈串珠状。
如果新构造运动在山前不等量升降,则新的洪积扇轴线向一侧移动,使新、老洪积扇向一侧垒叠,并形成不对称的形态。
三、泥石流1、泥石流概况一种含有大量泥沙石块等固体物质,突然爆发,历时短暂,来势凶猛,具有强大破坏力的特殊洪流。
泥石流爆发时,象一条褐色的巨龙,奔腾咆哮、巨石翻滚,波浪飞溅,石块撞击的声音雷鸣似地响彻山谷。
泥石流的前锋,以数米高的浪峰,倾泻而下。
泥石流以巨大的破坏力摧毁前进途中的一切建筑物,埋没农田、森林,堵塞江河、冲毁路基、桥涵和灌渠、附近的城镇和农村,是当今山区自然灾害之一。
泥石流谷地从上游到下游可分为三个区段:(1)供给区(侵蚀区)——位于流域的上游区段,高山环抱,是泥石和水分的主要供给区,这里崩坍、滑坡、水土流失严重。
(2)通过区(过渡区)——位于沟谷的中游段,多为峡谷,谷坡陡峭、沟床比降大。
该区对上游来的泥石和水分具有壅塞作用,积蓄能量。
一旦超过壅塞限度,即可冲出峡谷口,形成破坏力较强的泥石流。
(3)堆积区——位于泥石流沟口,是泥石流固体物质停积的地段,常形成扇形地,故也称为泥石流扇。
2、泥石流的形成条件(1)流域内具备丰富的固体物质:在构造破碎、地震活动、风化剥蚀或冰川活动强烈的沟谷流域,有大量的沙砾碎屑物质。
(2)充足的含水量条件:含水量不仅是泥石流的组成部分,而且也是泥石流的搬运介质。
暴雨和洪水是诱发泥石流的必备条件。
(3)比较大的沟床纵坡:有利于泥石流体推移下行。
泥石流的源头多呈环型洼地,有利于松散固体物质与水流的聚集,是碎屑物质和水的主要供给区。
陡峭的沟坡和比降大的沟床,使其快速形成泥石流。
3、泥石流的类型按泥石流的形态特征、运动性质和物质组成,可将泥石流分为粘滞性泥石流和稀释性泥石流两种。
(1)粘滞性泥石流(结构泥石流)粘滞性泥石流是指固体物质含量较高、粘滞性较强的泥石流。
其主要特点如下:ⅰ固体物质的体积含量占40-60%,容重大于1.50吨/m3。
最高固体物质的体积含量可达80%,容重可达2.3T/m3。
ⅱ颗粒组成以细粒物质为主,也有巨大砾石,并且大小混杂无层理。
原状土块被泥浆包成泥球砾石被泥浆包成泥石砾。
ⅲ粘滞性较强,流动较缓慢,呈比较狭窄的条带状直线流动。
ⅳ流动时前锋有物质聚结突出,称为“龙头”,停止后仍保持粘滞结构(故称结构性泥石流)。
例如,泥石流扇面上出现许多向外扩散的条状垄岗和岛状岗丘,扇面边缘有陡坎。