河北工程大学普通地质学ppt转换成word第八章地面流水的地质作用讲述文档格式.docx

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在斜坡低洼处汇集成线状较强的地面流水

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。

1、地面流水的种类——暂时性地面流水

顺斜坡无固定流道的、面状流动的薄层细小流水。

面流能比较均匀地洗刷山坡上的松散物质。

由面的凹入部位或山麓堆积起来，形成坡积物。

由面流搬运的物质在山坡的凹入部位或山麓堆积起来，形成坡积物。

当面流增大到一定程度在斜坡低洼处汇集成线状的较强的线状流水。

再向下汇聚成快速奔腾的洪流。

洪流猛烈冲刷沟底、沟壁的岩石并使其遭受破坏，称为冲刷作用。

冲刷作用将坡面凹地冲刷成两壁陡峭的沟谷。

多次冲刷两侧形成许多小冲沟，共同构成了冲

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，形成洪积物（洪积扇）。

洪积扇

2、地面流水的种类——长期性地面流水——河流

河流：

具有一定河道的长期性地面流水。

1）河流的形成过程

根据地面流水：

河流是由面流、洪流逐渐发展而成的。

洪流的冲刷作用形成的沟谷，沟谷发展为冲沟，冲沟有常年流水或季节性流水即为河谷（河流）

根据地形：

地形表面平坦（面流）→沟槽（洪流）→沟谷（洪流）→冲沟（洪流）→河谷（洪流、河流）

起初的大气降水，有上向下沿自然平坦斜坡均匀流动，其流速小、水层薄，水流方向受地面起伏影响大，无固定流向，成为网状细流，称为面流。

随着面流的进一步发育，山坡上低洼处出现一些沟槽，其水层增厚，流水量增加，冲刷能力增强，面流水层向沟槽集中，面流就转变成线状流水，是为洪流。

沟槽就发展成为沟谷。

沟谷由小到大逐渐发展，把切割较深规模较大的沟谷称为冲沟。

冲沟的发展有两种可能趋势；

一种是向下冲刷切割停止，谷底不能继续加深，冲沟具有宽阔而平缓的沟底，沟底为较细的砂土所堆积，标志着冲沟的衰老。

一种是流水深切沟底达地下水面，冲沟流水遂得到地下水源补给，暂时性的冲沟流水转变成具有经常流水的河流，冲沟就发展成为河谷（河流）。

2）河谷

河谷要素

河谷通常由几个要素组成：

经常有流水的部分称为河床

（1）；

河谷底部的平缓部分称为谷底

（2）；

谷底以上的斜坡称为谷坡（3）；

谷坡与谷底的交接处称为坡麓（5）；

谷坡上部的转折处称为谷缘（4）。

注意：

谷底包括河水占据的河床和洪水能淹没的河漫滩。

河谷的横剖面形态

河谷按横剖面形态分为三类：

（1）峡谷或“V”形谷，谷坡很陡，谷底狭窄，甚至无平坦的谷底，以致河床直接嵌在谷坡之间，峡谷中流水湍急，如金沙江峡谷。

（2）“U”形谷，谷底较宽阔，谷坡较陡，坡麓明显。

（3）碟形谷，谷底平坦而宽阔，其宽度可达数公里甚至数十公里，谷坡缓，没有明显的坡麓

河谷纵剖面：

是从河源到河口沿主流线所作剖面。

河谷纵剖面有凹形、凸形和凹凸形。

河谷的纵剖面形态

如长江纵剖面呈下凹多阶状

3、地面流水的水系型式

水系：

由主流及其支流，支流的支流所构成的复杂网络系统，称为河系或水系

流域：

一个水系地面流水最后会汇聚在一个主流中，这个水系所包括的区域。

分水岭：

隔开相邻两个水系（或流域之间）的山脊为分水岭。

一条大的河流向上游追索，会发现它像树枝一样不断分叉。

由第一级支流，汇流到二级、三级……支流到主流。

结果就形成一个庞大的河流网，即水系

水系有不同组合类型，常见的有：

树枝状水系角状水系格子状水系平行状水系放射状水系环状水系

分水岭

一、河流分类

二、河流水流运动状态

1、层流与紊流

层流:

水流流动时，水质点作流束状或层状运动，各质点的迹线彼此平行的一种流动状态。

紊流:

水流流线波状起伏，各运动质点的迹线具有不规则的形态。

（a）层流，上为平面；

下为纵剖面

（b）紊流，上为平面；

2、环流

水流的运动受到河槽的限制，因此，水流的平均方向，决定于槽线的方向。

槽线的曲折和断面形态的改变,会使水流内部形成一种规模较大的旋转运动。

在弯曲河道中，从凸岸由水面流向凹岸的表层流和从凹岸由河底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。

横向环流的形成主要是由弯道离心力和地球偏转力（科里奥利力）的影响所产生的。

1）弯道离心力起作用

平直的河流很少，河道多是弯曲的。

即令是平直的河道也会因水体的运动而向弯道发展。

它一开始是直河道，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的发生，河道就慢慢变成为一系列略呈对称的弯道，形似正弦曲线。

河道一旦变为波状，。

在弯道离心力（即河道弯曲部位因惯性作用而产生的离心力）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，在水体上层，离心力大于横向力，合力向右，水质点向右移动；

在水体下层，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，这样便形成了横向环流。

在平面上，河流的主流线偏向于凹岸，而且弯道中的水体是螺旋式前进。

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，因底流向上运动，流向表层，其能量逐渐减弱，物质便在此发生沉积形成点砂坝

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。

2）科里奥利效应

地球上一切物体的运动，包括水的运动，都会受地球自转的影响而发生偏转，其偏转方向在北半球者向右，在南半球者向左，这种作用称为科里奥利效应。

b

在河流弯道，离心力与科氏力同时作用。

河流右弯处（图a），离心力（P）和科氏力（F）方向相反，部分抵消，故对凹岸侵蚀力减弱。

河流左弯处（图b），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。

三、流水的动能

地面流水在重力作用下，沿斜坡或沟谷，从高处向低处流动，从而不断将势能转变为动能，其关系可以用下列物理式表达：

E=QV2/2

式中：

E—流水的动能（又称为流水的活力）

Q—流量

V—流速

地面流水的动能（E）与其负载（L）的关系为：

E＞L：

地面流水除克服负载以外，尚具有对地而的破坏能力，表现为侵蚀作用；

E=L：

地面流水与负载相平衡，流水无力破坏地面，也不发生堆积，表现为搬运作用；

E＜L：

地面流水的负载超过其活力，流水把多余的搬运物卸载，表现为沉积作用。

河流的剥蚀（侵蚀）作用

河流的搬运作用

河流的沉积作用

一、河流的剥蚀（侵蚀）作用

河流以自身动能并以其搬运固体物质破坏河床，称为河流的侵蚀作用。

河流侵蚀作用

●下蚀

●侧蚀作用

●溯源侵蚀

1、河流的侵蚀作用方式

溶蚀作用：

河水将易溶矿物和岩石溶解，促使河床破坏。

冲蚀作用：

河水的机械冲击力引起河床破坏。

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。

1、河流的下蚀作用

河流的水流作用向下切割河床，使河道不断加深的过程称为河流的下蚀作用。

下蚀作用常形成急流、浅滩、瀑布和V形谷。

原因：

1、顺坡而下的流水具有垂直向下的运动分量。

2、在河底滚动和跳跃的砾、砂、不断撞击河底。

3、由流水中急速旋转的涡流，促使砾石像钻具一样作用于河底，在河底上被钻出的凹坑的锅穴作用。

下蚀作用的过程

河流的下蚀作用形成特殊地貌

急流和瀑布

当河床底显著起伏不平时，常形成急流和瀑布。

急流：

当河床坡度较大，水流湍急形成急流。

瀑布：

当河流从坚硬稳固的岩石流过松软岩石时，容易形成跌水的陡坎，水流具有一定落差，称为瀑布。

瀑布一旦形成，其下蚀便更为强烈。

在瀑布跌落处下蚀最盛，可以形成深潭。

美国西部纽约州西边的尼亚加拉河瀑布，落差达57m，每年后退约0.3m，3万年来共后退10.4km

我国黄河壶口瀑布平均每年后退5cm。

贵州安顺黄果树瀑布流水从75m高处直泻而下，景色十分壮观，是我国最大的瀑布。

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，总体上看是向海倾斜并略向下凹的曲线。

河流的侵蚀基准面：

当河流下切使河床降低到某一基准面时，河流就失去继续下切的能力，河床不再降低，把这一基准面称为侵蚀基准面。

河流侵蚀基准面的发展过程

河流的平衡剖面：

河流在其形成的初期，多急流与瀑布，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，急流和瀑布消失，河流纵剖面逐渐演变成为平滑的曲线，称为平衡剖面。

2、河流侧向侵蚀作用

河流侧向侵蚀：

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。

弯道离心力的作用和科里奥利效应

側蚀作用的结果使河流凸岸沉积，凹岸剥蚀后退，河曲加大，形成蛇曲河。

蛇曲河最后会裁弯取直。

废弃的弯曲河道称为牛轭湖。

如从湖北石首至湖南岳阳之间直线距离仅87km，但河道长度竟达240km，沿线有许多牛扼湖。

在这一线上，最近的一次截弯取直是1970年7月19日发生的，河水冲决了六合坑河弯颈使原来20km长的河道缩短为不到1km

3、河流溯源侵蚀作用

使河流向源头方向加长的侵蚀作用。

在沟头汇集了斜坡上分散的片流，水流集中，流量和流速增加，侵蚀能力增强，沟头遂向上坡延伸。

使河流向源头方向加长

下蚀作用与侧蚀作用的关系

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。

二、河流的搬运作用

方式

●拖运又称牵引搬运：

砂与砾石等较粗碎屑物质，以滚动、滑动和跳动方式沿河床底搬运。

●悬运：

即是粘土、粉砂等较小颗粒，由于流水的紊流作用而呈悬浮状态进行搬运。

●溶运：

即易溶岩石及矿物成份溶解于河水，以离子状态进行搬运。

搬运方式

类型

机械搬运化学搬运

河流通过机械磨蚀和化学溶蚀对河床进行破坏。

1、机械搬运：

河流对砾石、砂、粘土等碎屑物质的机械搬运。

河流的机械搬运量是非常巨大的。

全世界每年输入海洋的碎屑物质约为25000Mt，