第四章 流水地貌及其堆积物

第四章流水地貌及其堆积物地面流水(flowing surface water)：陆地表面上流动着的液态水。

片流(sheet flow)：顺斜坡片状流动的地面流水。

洪流(flood current)：片流遇到凹凸不平的地面时，水便集中到低洼的沟中流动。

河流(river)：暂时性流水（片流、洪流）流到低洼沟谷中获得地下水补给，形成经常性流水。

流域( drainage area)：地面流水直接流入同一条河流的区域，分水岭( divide)：流域之间的高地。

水系( drainage system)：流域内河流汇集成的水网。

分内流水系和外流水系。

一、表流地貌及其坡积物表流（面流、坡面流水）：是雨水或冰雪融水在地表形成的薄层片流或细流，随地表起伏而流动，无固定流路，呈面状均匀地冲刷地表松散物质。

该细流流动中常分为两条以上的细流，在坡面上组成网状流，类似一覆盖在斜坡上的面。

故又称面流。

片流冲刷作用：表流沿斜坡流动，把斜坡上的细粒物质带到坡脚堆积，对斜坡进行侵蚀，称片蚀，也叫片流冲刷作用。

坡积物(Slope wash)：冲刷作用使山坡上松散物质顺坡向下搬运，到缓坡处沉积，形成的沉积物。

坡积裙：坡积物沿山麓分布，形成平缓的地形。

坡积物的特点：1.成分随斜坡上部的基岩和松散沉积物的类型而不同，坡积过程中也有风化过程，所以坡积物中既有基岩风化的矿物，也有风化残留的矿物。

2.颜色随斜坡上部的基岩和松散沉积物的类型、气候环境、形成历史而不同。

3.主要由细粒物质（粘土、粉砂、砂等）构成，其成分与下伏基岩无关，物质成分与颜色和山坡基岩成分相同。

4. 搬运距离较短，坡积层层理不明显，碎石棱角清楚；分选性不好，略显一些层理。

5. 坡积物的厚度变化较大，一般在坡脚处最厚，向山坡上部及远离山脚方向均逐渐变薄尖灭；厚度数十米到数百米；6. 上部常与残积物共生；下部常与洪积物、冲积物共生。

片流作用在坡脚处形成的新的沉积层称为坡积层，坡积层松散、富水性、力学性质差。

片流的冲刷作用，使得斜坡越来越缓，导致冲刷作用越来越弱。

表流发生条件：雨水，雪融水和小坡度斜坡。

影响片流冲刷的因素：气候：降水量和强度。

量大、猛烈、冲刷越强。

坡度：40度左右、过大无松散物质，过小重力作用弱，流速慢。

斜坡成分：松散物质、无粘结性。

植被：茂盛、冲刷弱。

二、洪流地貌及其洪积物集中暴雨或积雪骤然大量融化，都会在短时间内形成巨大的地表暂时流水，一般称为洪流，也就是通常意义上的洪水。

洪流所携带的大量泥砂、石块被搬运到一定距离后沉积下来，形成洪积层。

（一）洪流及有关概念1）洪流：暂时性急流。

仅在暴雨或大量积雪迅速融化后形成。

发生在较陡的斜坡上，水势猛，流态极不稳定，是一种爆发性线流或网状流。

暴雨或冰雪消融，含大量沙石高速运动的浊水流，流出山口或流入主流谷地，由于河床纵剖面坡度骤降，流速锐减，又无河道约束，便分散成多段槽流，通过泛滥，槽流连接成面状洪流，在山口或山间河谷的支沟沟口堆积的扇形堆积物。

在斜坡上形成侵蚀沟。

洪积物( diluvium) ：洪流一旦流出沟口，搬运的碎屑在沟口大量沉积，此种沉积物称洪积物。

洪积物的特点①洪积物分布有明显的地域性，其物质成分较单一，不同冲沟中的洪积物岩性差别较大；②洪积物分选性差，往往砾石、砂、黏土混积在一起；③洪积物的磨圆度较低，一般介于次圆状和次棱角状之间；④洪积物的层理不发育，类型单一；⑤在剖面上，砾石、砂、黏土的透镜体相互交叠，呈现出多元结构。

洪积物的成分、结构和构造1）洪流出沟谷口后，由于流速骤减，被搬运的粗碎屑物质（如卵石、砾石、粗砂等）首先大量堆积下来，离山渐远，沉积的颗粒随之变细，其分布范围也逐渐扩大。

2）随离沟口由近到远，沉积物颗粒大小具分选现象；3）搬运距离短，颗粒的磨圆度仍不佳；4）由于山洪的周期性和差异性，洪积物常呈现不规则的交替层理构造，并具有夹层、尖灭或透镜体等产状。

洪积物的工程地质性质1）靠近山地的洪积物的颗粒较粗，地下水位埋藏较深，土的承载力一般较高，为良好的天然地基；2）离山较远地段为较细的洪积物，其成分均匀、厚度较大，土质较为密实，通常也是良好的地基；3）在上述两部分的过渡地带，常常由于地下水溢出地表而造成宽广的沼泽地带，因此土质软弱而承载力较低。

洪积物与坡积物的区别坡积物与洪积物经常共存，在野外工作时，应注意二者的区别：①由于坡积物来自附近山坡，所以坡积物一般比洪积物成分更单纯，另外坡积物中砾石含量少，洪积物砾石丰富；②片流动力弱而不稳定，故坡积物的分选性比洪积物差；③坡积物比洪积物的磨圆度低，砾石的棱角较明显；④坡积物略显层状，不具洪积物的分带现象；⑤坡积物多分布于坡麓，构成坡积裾地形，而洪积物分布于沟口形成洪积扇地貌。

洪积扇（diluvial fan）----洪积物常呈扇形堆积，称洪积扇。

（二）洪流发生的条件暴雨，大量冰雪融化，陡峭的斜坡地形。

由松散堆积物和较松软的岩石构成的斜坡更有利于洪流的产生。

干旱和半干旱地区降水少且多暴雨，而地面往往由于物理风化严重堆积了大量松散堆积物，是洪流易发生的地区，同时由于植被稀少更有利于洪流的形成和冲蚀作用发生。

（三）洪流侵蚀地貌洪流侵蚀地形，可以生成在所有的地形和气候带内，但在多暴雨的气候和松散土层的条件下最易形成，在干旱和半干旱地区较常见。

如黄土地区。

1．冲沟洪流的水流速度快，携带大量泥砂、石块，可对地面产生强烈的剥蚀作用，它可使小沟加长、加宽和加深，逐渐发展扩大，结果在斜坡上开凿出的长沟，称为冲沟。

是一种基本的洪流地形。

根据其发展过程分细沟、冲沟和坳沟。

细沟雨后生成于斜坡上、形态不稳定的小冲沟。

冲沟由细沟发展而成。

坳沟是冲沟的衰老阶段，沟谷宽缓。

该阶段径流量供应不足，下切能力减弱，沟坡冲刷、崩坍、滑坡作用突出，使沟坡不断后退，坡度变缓，沟底由于坡积物、崩积物和地滑堆积物堆积变得平坦宽阔，沟底和沟坡逐渐生长植物，整个坳沟横剖面呈“U”字形，发展下去，坳沟沟沿逐渐消失，成为坡度舒缓的凹地。

凹谷密布区常表现为平缓的波状起伏地形。

劣地暴雨不断冲刷，斜坡上的细沟和冲沟过于密集分布，沟间地所形成的狭窄的刃状形态。

主要分布在干旱和半干旱区，是经受了强烈冲刷的标志。

如果冲沟在下切的过程中遇到地下水，便发展成河流。

2．冲沟形成的条件：(1)地表岩石或土比较疏松；裂隙发育；(2)地面坡降大，角度陡；(3)地面植被稀少；(4)降水较集中。

绝大多数冲沟都不是常年有水，一般都是在暴雨或积雪大量融解后才有较大的洪流，这时水量集中，侵蚀能力活跃。

冲沟的形成使地形遭受强烈的分割，蚕食耕地、破坏道路，同时还将大量泥沙带入河流，增大河流含沙量，成为下游河流淤积的主要来源。

（四）洪积地貌及洪积物洪流是挟带大量碎屑物的水流。

洪流过程短暂，开始是面状洪流，洪峰后，成散乱的网状水流，随即干枯消失。

所以，洪积扇表面常遗留有许多散乱的干枯沟谷，其位置和形态很不稳定，经下次洪流冲刷破坏，很快就发生变化。

这是洪积扇和冲积扇的主要区别之一。

洪积扇：指暂时性或季节性洪流在山谷出口处，由于比降减小，水流分散、下渗和蒸发，流量大减，携带物质大量堆积下来，形成的扇形堆积地貌。

主要发育于干旱或半干旱地区，往往由多次洪流过程形成。

洪积扇的特点：锥顶相：由洪流出山后迅速停积的大量岩块、岩屑、砾石组成、分选很差，孔隙度透水性较高，层理不清晰，有时有交错层和透镜体，在地貌上形成明显突出于整个洪积扇之上的扇顶锥。

边缘相：沉积较细，具斜层理及下粗上细的递变层理，越向边缘，分选越好，地形平缓。

在锥顶锥边缘往往有地下水出露。

三、河流地貌及其冲积物（一）河流的概念河流：是一种有固定沟槽的常年地表流水。

一条河流从河源到河口一般可分为三个区段：上游、中游和下游。

上游一般多位于高山峡谷，急流险滩多，河道较直，流量不大但流速很高。

河谷横断面多呈“V”字形，如：金沙江峡谷。

中游河谷较宽广，河漫滩和河流阶地发育，横断面多呈“U”字形。

下游多位于平原地区，流量大而流速较低，河谷宽广，河曲发育，在河口处易形成三角洲。

河流的水流在流动过程中，侵蚀地表，形成各种侵蚀地貌，被侵蚀的物质沿沟谷向下游搬运并堆积，形成各种堆积地貌。

凡由河流作用形成的地貌，称河流地貌。

河谷(valley)：下蚀作用使河床不断加深，切刻出的槽形凹地。

河谷横剖面的形态要素：谷底和谷坡。

谷底包括河床、河漫滩。

河床：经常被流水占据的部位；河漫滩；洪水期被淹没，枯水期露出水面的部分。

谷坡上发育有阶地。

根据水文动态河流分为常流河、间歇河。

在一个水文年度内分为洪水期和平水期。

平水期时间长，但流量和含沙量都少，地质作用不显著，洪水期流量和含沙量比平水期大得多，地质作用显著时期，河谷形态和堆积物都在洪水期形成。

冲积物：河流堆积物。

（二）河水的运动及其作用1、河水运动方式层流( Lamellar flow)：水质点在流动过程中相对位置保持平行的水流。

紊流(turbulent flow)：水质点在流动过程中，彼此间相对位置随时变换。

临界速度：流水从层流转变为紊流时的速度。

环流( Circular current)：水质点作螺旋形的运动，过水横切面上投影为环状。

单向环流( single circular current)双向环流( double circular current）涡流( eddy current)：水质点绕轴旋转的现象。

竖直和水平。

障碍物。

流动过程中，势能不断转变为动能。

不同的河流、不同河段具有不同动能。

E = 1/2*MV2动能的变化导致流水地质作用方式、强度的改变。

流水除机械动力外，还有化学动力。

2、河水的动力作用（1）侵蚀作用( erosion)：河流在流动过程中，因自身的化学动力(溶解力)、机械动力(水力)及携带的泥沙砾石等不断破坏河床的过程。

A．侵蚀作用的方式及侵蚀基准面：河流的侵蚀作用，一方面可以产生垂直向下切割河床的下蚀作用，另一方面还可产生向旁冲刷河床、谷坡的侧蚀作用。

下蚀和侧蚀是同时进行的，但河流上游以下蚀为主，下游以侧蚀为主。

按侵蚀方向，河流侵蚀作用分：下蚀作用（纵向侵蚀）( vertical erosion)：河流下蚀切割河底，使河床变深。

如：金沙江的下切速度为60cm/年，现其河床深度为3000多米。

下蚀的强弱取决于流速、流量的大小，也与组成河床的物质有关。

流速、流量越大，下蚀作用越强；组成河床的物质越坚硬，裂隙越少，下蚀作用越弱。

河流下蚀不能无休止地进行，而是以其侵蚀基准面为下限。

侵蚀基准面：以河口水面为标高的水平面称为该河流的侵蚀基准面。

河流的下蚀作用受岩性、地质构造、植被、气候及人类工程建设活动等多种复杂因素的影响。

通常，一条大河的下游段基本已达到平衡剖面状态，不再下蚀；中游段则接近平衡剖面状态，洪水期能进行下蚀，枯水期则只能搬运甚至沉积；上游段多高出平衡剖面之上，下蚀作用强烈。