河流地相关概念
河流 河是在重力作用下,集中于地表线形凹槽内的经常性或周期性天然水道的通称。在中国有江、河、川、溪、涧、藏布、郭勒等不同的称呼。河流曾孕育了人类的诞生,因而最古老文明的发祥地总与某条河流有关,就象黄河、尼罗河底格里斯河和幼发拉底斯河那样。今天,只要看一下有多少首都(或工业重镇)沿河而建,就可以知道人类对河流的依赖性和眷顾。河流是大地的动脉,在火车出现以前,船是人们主要的交通和运输工具;河流也是大地的乳汁,它灌溉农田,滋润牧草,使人类得以生息繁衍。
河水来源 一般可分为雨水补给、冰雪融水补给以及地下水补给等。除个别间歇性小河外,大河往往同时得到两种或两种以上的补给。河流水情的变化受气候因素和下垫面诸因素的控制。以雨水补给为主的河流,其水量与该河流所处地带的降水量的变化相一致;以冰雪融水为主的河流,则与该河流所处地带气温的消长有关。在特殊自然环境下,河流有其独特的性质。例如,远离海洋的内陆地区,降水量少,河流水量小且河流短小,下游消失在沙漠之中或汇入内陆湖泊,形成无出海口的内陆河流。在喀斯特发育地区,河流受喀斯特地貌的控制,地表水有的可通过溶洞、裂隙、漏斗转入地下,形成暗河(伏流、阴河等)。
河源 是河流的发源地。河源以上可能是冰川、湖泊、沼泽或泉眼。
河口 是指河流与海洋、湖泊、沼泽或另一条河流的交汇处,可分为入海河口、入湖河口、支流河口等。
在地球表面的总水量中,河流中的水量所占比重很小,但周转速度较快,在水分循环中是重要的输送环节,也是自然环境中各种物质相互转换的动力之一。河流与人类历史的发展息息相关。古代文明的发源地都与河流联系在一起。至今一些大河的冲积平原和三角洲地区仍然是人类社会经济、文化的发达地区。河流是地球表面淡水资源更替较快的蓄水体,是人类赖以生存的重要淡水体。
河流分段 一条大河从源头到河口,按照水流作用的不同以及所处地理位置的差异,可将河流划分为上游、中游、下游和河口段。上游一般位于山区或高原,以河流的侵蚀作用为主;中游大多位于山区与平原交界的山前丘陵和平原地区,以河流的搬运作用和堆积作用为主;下游多位于平原地区,河谷宽阔、平坦,以河流的堆积作用为主;河口段位于河流的终段,处于河流与受水盆(海洋、湖泊以及支流注入主流处)水体相互作用下的河段。一条小河如全部位于山区,则具有山区河流地貌的特点;全部位于平原,则具有平原河流地貌特点。
河流分类 不同的学者根据不同的划分原则有不同的分类,主要有3种:
平面形态分类 即按河型分类,分为顺直型、弯曲型、分汊型、游荡型。(见河床地貌)
河型动态分类 分河流为稳定和不稳定,或相对稳定和游荡两大类,然后再按平面形态分为顺直、弯曲、分汊等。
按地区分类 一般分为山区(包括高原)河流和平原河流两类,这是最常用的分类。
山区河流为流经地势高峻、地形复杂的山地和高原的河流。山区河流以侵蚀下切作用为主,其地貌主要是水流侵蚀与河谷岩石相互作用的结果;内营力在塑造山区河流地貌上有重要作用;旁向侵蚀一般不显著,两岸岩石的风化作用和坡面径流对河谷的横向拓宽有极为重要影响;河流堆积作用极为微弱。山区河流地貌的特征:①河谷断面形态往往发育为“V”字形或不完整的“U”字形(图1),两岸谷坡陡峻,坡面呈直线形或曲线形;河谷内会出现一级或多级河流阶地,一般较为狭窄,级数较少;②谷底与谷坡之间常无明显的界限,不同水位条件下的河床之间也常无明显的分界线;③两岸和河心常有坚石突出,岸线极不规则,并常有深切河曲发育;④河流纵剖面较陡峻,形式很不规则,急滩深槽上下交错,常呈阶梯状曲线,在落差集中处往往形成陡坡跌水或瀑布。山区河流一般不利于航行,但有丰富的水力资源。
高原河流地貌的特征与山区河流稍有不同:①河床切割不深;②谷底保留着原始地面的宽谷形态,有明显的河谷底部,宽谷两侧谷坡坡度较缓,谷底宽度达几公里或者更宽;③现代河床宽达数百米,流路散乱,改道频繁;④河型以自由弯曲与分汊河型为主。
平原河流是流经地势平坦地区的河流。平原本身主要由水流挟带来的大量物质堆积而成,其后由于气候变化或构造上升运动原因,河流微微切入原来的堆积层,形成开阔的河谷,在谷坡上常留下堆积阶地的痕迹。河流的堆积作用在河口段形成三角洲,三角洲不断延伸扩大,形成广阔的冲积平原。平原河流的特点如下:①河谷中具有较厚的冲积层,可达几米或几百米;②河谷中多发育有完好的河漫滩,谷坡较平缓(除局部狭窄河谷外),谷底与谷坡一般没有明显分界,但不同水位条件下的河床之间仍有明显分界;③河床断面多为“U”或宽“W”字形(图2平原河流河漫滩河谷),较为宽浅;④河岸形态比较规则,但易变化;⑤河流纵剖面较平缓,常为一光滑的曲线,比降较小;⑥河型依所处的自然条件发展成为顺直、弯曲、分汊、游荡等河型,它们之间可因条件变化而发生转化,这在山区河流是少见的;⑦河床中形成许多微地貌形态,如沙波等。
河系 流域内具有同一归宿的水体所构成的水网系统。组成水系的水体有河流、湖泊、水库、沼泽等。河流是水系的主体,单一由河流组成的网络系统又称河系(参考链接)。从全球范围而言,以海洋为归宿的水系称外流水系,如太平洋水系、大西洋水系、印度洋水系、北冰洋水系等;没有出海口的水系称内陆水系,多注入湖泊、沼泽或消失于沙漠。外流水系一般按干流名称命名,如长江水系、尼罗河水系;内陆水系则多以地域名称命名,如中国新疆的塔里木水系、非洲北部的撒哈拉水系等。一般来说,最长的或水量最大的河流是河系的干流,但在某些情况下,则需要尊重历史习惯。例如,美国的密西西比河较同一河系中的密苏里河短得多,但人们还是按习惯把密西西比河作为该河系的干流。河系的支流以等级相称,流入干流的支流为一级支流,流入一级支流的支流为二级支流等。为研究工作的需要,有时可把级数颠倒排列,即将最初形成地表水流的支流称为一级支流,流入干流的支流称为末级支流。每个河系的支流级数不等,少则一、二级,多的可达20级左右。河系级数是表征河系发育程度的指标之一。
水系形状 表现出复杂的几何特征。常见的水系形状有:①树枝状水系。河流排列成树枝状,干流与支流之间以锐角相交,主要发育在地面倾斜平缓、岩性比较一致的地区。平原地区的河系常属于此种类型。②辐合状水系。河流由四周山岭或高地向中心低洼地汇集,多发育在盆地中,如中国新疆的塔里木水系。③放射状水系。河流在穹形山地或火山地区,从高处顺坡流向四周低地,呈辐射(散)状分布。④平行状水系。河流在平行褶曲或断层地区多呈平行排列,如中国横断山地区的河流和淮河左岸支流。⑤格子状水系。河流的主流和支流之间呈直线相交,多发育在断层地带。⑥网状水系。河流在河漫滩和三角洲上常交错排列犹如网状,如三角洲上的河流常形成扇形网状水系。
特征参数 水系的特征可以用各种计算参数表示。①河网密度。水系总长与水系分布面积之比,表示每平方公里面积上河流的长度。其大小与地区的气候、岩性、土壤、植被覆盖等自然环境以及人类改造自然的各种措施有关。在相似的自然条件下,河网密度越大,河水径流量也越大。②河系发育系数。各级支流总长度与干流长度之比。一级支流总长度与干流长度之比称为一级河网发育系数,二级支流总长度与干流长度之比称为二级河网发育系数,等等。河流的发育系数越大,表明支流长度超过干流长度越多,对径流的调节作用越有利。③河系不均匀系数。干流左岸支流总长度和右岸支流总长度之比,表示河系不对称程度。不均匀系数越大,表明两岸汇入干流的水量越不平衡。④湖泊率和沼泽率。水系内湖泊面积或沼泽面积与水系分布面积(流域面积)之比。由于湖泊或沼泽能调节河水流量,促使河流水量随时间的变化趋于均匀,减少洪水灾害和保证枯水季节用水。因此,湖泊率和沼泽率越大,对径流的调节作用越显著。
河流作用 即河流水流的作用。从水流结构上则分为层流(流动的水质点彼此平行,并保持恒定的速率和方向)和紊流(流动的水质点呈不规则运动,其速率和方向不断变化),以及环流(水质点在横向上构成一个个环状向前的水流)和旋涡流(水质点围绕一个公共轴呈螺旋状水流)。无论哪种水流均能进行侵蚀、搬运和堆积作用,使地表形成各种次生地形。包括沟谷、侵蚀平原等河流侵蚀地貌和冲积平原、三角洲等河流堆积地貌。
含沙量 黄河之水不是天上来的,而是流经黄土高原的各支流汇集而成的,故携带了大量的黄土和泥沙。根据50年代的资料,黄河的含沙量为每公方水34公斤沙,长江的含沙量0.49,黑龙江0.11,淮河0.56,松花江0.31,辽河7.35。美国科罗拉多河流经耕罗拉多高原,含沙量10公斤;埃及尼罗河素以泛滥著称,含沙量1公斤。黄河是世界上含沙量最高的河流。在陕西的陕县曾作过统计,1919至1953年这35年间,黄河的年输沙量,最高达44.27亿吨,最低也有3.2亿吨,平均年输沙量13.8亿吨。如果把这些泥沙堆成宽、高各1m的坝,可绕地球赤道(40000多km)30多圈。
河流中携带的泥沙,一部分确是奔流到海了,在入海口堆积下来,使海岸线不断向海推进。黄河三角洲是世界上增长速度最快的三角洲,从其含沙量计算三年即可向海推进10公里。长江的含沙量尽管不算高,但流量是黄河的20-30倍,输沙结果就可观了。以崇明岛为例,公元620年刚露出水面(称水沙洲),现面积800多(平方公里)。历史上沿海岸曾作过护堤,现这些堤均已没入水中数至数十公里矣。
无幸奔流到海的泥沙只能在河床内沉积下来。在许多地段,黄河的河床高于邻近的地面,是*河堤把水限制在河床内的,形象地说,是“悬挂”在空中的河流。正因为这样,有史以来黄河曾在北至海河、南达淮河的广大地域内数次改道,入海口也相应改变,造成巨大的水患。近年来,由于沙多水少,黄河经常发生断流,无水入海。
河床地貌 河床在流水作用下,形成各种形态的总称。包括河型、河床侵蚀地貌和河床堆积地貌。河床又称河槽,为平水期河水所淹没的河谷底部。
河型 即河床的类型。河床是在不断演变的,纵向输沙平衡的破坏,会引起河床的纵向变形,河床或因冲刷降低或因淤积加高;横向输沙平衡的破坏,会引起河床横断面的变化,河流发生平面的移动。纵横向变形的结果,表现出了不同的河床类型。各种不同的河型是内外营力长期作用的产物,代表着流域的水文状况和地理环境各要素之间的平衡。河型的分类目前很不统一,常用的是根据河床平面形态及其演变规律,划分为顺直微弯型、弯曲型、分汊型和游荡型4种。
顺直微弯型河床 河段顺直或略有弯曲,但主流流路依然弯曲,因此深槽、浅滩交错出现,两侧的边滩犬牙交错。
弯曲型河床 也称蜿蜒性河道。具有迂回曲折的外形和蜿蜒蠕动的动态特性,在世界上分布很广。典型的弯曲型河床平面形态为弯段和过渡段相间。弯段为深槽所在,过渡段为浅滩所在。据统计发现任意两相邻浅滩的间距约为河宽的5~7倍。
分汊型河床 又称江心洲型河床。具有一个或几个江心洲,河身呈宽窄相间的莲藕状,具有两股或更多的汊道,各汊道经常处在交替消长的过程之中。
游荡型河床 河身顺直宽浅,沙滩密布,汊道交织,河床变形迅速,主槽摆动不定,水流散乱。以黄河下游最为典型。
河床侵蚀地貌 流水侵蚀河床形成河床深槽、壶穴、岩槛和深切曲流等一系列地貌。
深槽 河床中相对低洼的水下地形。位于河床的拐弯处或浅滩之间的较深河段,由于水流侵蚀能力增强,这段河床被冲刷成深槽。如在弯曲河道中,横向环流侵蚀凹岸会形成深槽;辐散型横向环流侵蚀河床底部也会形成深槽(图5 辐散型横向环流形成的深槽)。洪水涨水期内,弯段(或窄段)的局部水面比降变陡,易侵蚀形成深槽。
壶穴 基岩河床被湍急水流冲磨成的深穴。位河床基岩节理发育处,或构造破碎带,分布于山区河流或河段,深6~7米或更多。
岩槛 横亘于河床底部上凸的由坚硬岩石组成的坡坎。常伴有瀑布或跌水,并构成上游河段的地方侵蚀基准面。
深切曲流 由于地壳抬升,深切到基岩之中的曲流。多发育在山地,分为嵌入曲流和内生曲流。嵌入曲流是地壳急剧抬升时,曲流保持原形切入基岩形成;内生曲流是曲流在下切基岩过程中,还进行侧蚀形成。内生曲流更加弯曲,常在洪水期水流漫溢而裁弯取直,原来的河弯被废弃,被废弃的河曲所环绕的孤立山丘,称为离堆山。如果地壳继续抬升,取直的新河床则继续不断加深,使废弃的河曲位置相对抬高,形成高位废弃曲流
河床堆积地貌 河床内所形成的各种淤积体的形态。开始发育的河谷,谷底几乎全为河床所占据。由于旁蚀作用,河谷不断展宽,在河床底部形成一系列不同规模的冲积物堆积体,统称为浅滩,分布在岸边的称为边滩,分布在河心的称心滩;心滩经常淹没在水中,只在枯水期才出露水面,心滩增大淤高、出露于中水位以上称为江心洲;小型的江心洲称为河洲。边滩的尖端不断顺水流方向向下延伸,形成长条状的与水流斜交的沙滩,称为沙嘴,有的沙嘴长度可达10多公里。
边滩不断展宽、加高、增长,形成雏形河漫滩。雏形河漫滩在平水期和枯水期有植物生长,洪水期有悬移质泥沙沉积,逐渐成为河漫滩。河漫滩近岸区或江心洲沿岸区,洪水漫溢后,水深突然减小,加之河岸和洲岸的阻力,流速减小,泥沙沉积下来,形成与岸平行出露水面的堤状堆积体,称为河岸沙堤。由于凹岸的后退通常不是连续进行的,河道在发育过程中会在凸岸形成一组微高的弧状带形堆积体,称为滨河床沙坝。沙坝与沙坝之间成为狭长的局部洼地。这一系列滨河沙堤与坝间洼地组合而成的扇状沉积体,称为河漫滩鬃岗地形或迂回扇。弯道河床的自然裁弯形成废弃河道。废弃河道的上、下口门被淤死,成为牛轭湖。在平原河流下游,洪水期大量悬浮物质随河水溢出,并很快沉积,形成高出附近地面、沿河床两侧堆积成向外微倾斜的长堤,称为天然堤。此外,沙质河床在水流的作用下,表面形成不同类型的微起伏地形:沙纹、沙波等。
冲积平原 河流挟带的泥沙进入低地堆积而成的平原。冲积平原是人类重要的栖息地,是每个国家工业、农业、商业、交通运输业和文化的重地,对它的研究已愈来愈受到重视。
形成条件 冲积平原是河流受构造运动(上升转为下降)、地形(从山地到低平谷地)和人为因素(筑堤、修水库)等影响,水流流速减缓,导致泥沙大量堆积而成。它的形成条件有3个:①在地质构造上须是相对下沉或相对稳定的地区,在相对下沉区形成巨厚冲积平原,在相对稳定区形成厚度不大的冲积平原;②在地形上须有相当宽的谷地或平地;③须有足够的泥沙来源。
类型 根据形成部位分为:①山前平原,位于山前地带,为洪积-冲积型平原。河流出山口入平原,河流比降急剧减小,发生大量堆积,形成冲积扇或洪积扇,几条河流的冲积扇或洪积扇联结即成洪积-冲积平原。如黄河出孟津后和邻近其他河流在山麓带共同形成的平原。②中部平原,冲积平原的主体,沉积物主要是冲积物,常夹有湖积物、风积物甚至海相堆积物。中部平原坡度较缓,河流分汊,水流流速小,沉积的物质较细。洪水时期,大量悬浮物随洪水溢出,在河槽两侧堆积成天然堤和天然堤外的泛滥平原。天然堤若被洪水冲溃,河流便沿决口处改道。中部平原上的河流经常改道,留下许多古河道,并保留一些沙堤、沙坝、迂回扇、牛轭湖、决口扇和洼地等地貌和沉积物。③滨海平原,为冲积-海积型平原,其沉积物很细,湖沼面积大。因有周期性的海潮入侵,形成海积层和冲积层的相互交错现象,还常见海岸沙堤或贝壳堤、□湖等地貌。
根据形状分为:①冲积扇平原,大量泥沙堆积在山地河流出山口处所成扇形的平原。②泛滥平原,沿河搬运的泥沙在洪水期经常泛滥、堆积在河床两侧的河漫滩上,沿河呈带状分布的平原,为大型的河漫滩。③三角洲平原,河口区的泥沙所成的三角洲,进一步发展而成的平原。如亚马孙平原(参考链接)、密西西比河三角洲(美国)
特征和分布 冲积平原是一片比较广大而平坦的陆地,其主要特征是地势低平,起伏和缓,海拔大部分在200米以下,相对高度一般不超过50米,有的仅10~20米;坡度一般在5°以下,有的不到1°或0.5°。 分布于不同高度、纬度和河流的不同部位(上、中、下游)。以中国为例,位于第一地形台阶青藏高原面上的有雅鲁藏布江上游的马泉河串珠状宽谷冲积平原,海拔在4550米以上;位于第二地形台阶高原面上的有黄河中游河套冲积平原、关中渭河冲积平原,高1300~300米;但更多的是分布于东部最低一级地形台阶上的河流中下游的平原,如东北平原、黄淮海平原、长江中下游平原、珠江三角洲平原等,多在200米以下。冲积平原随所处的纬度不同,其物质组成地貌形态等亦有不同。例如位于北纬42°以北的俄罗斯平原(即东欧平原),北部受冰川、冰缘等作用影响,平原面布有冰碛、冰砾阜地形,组成的物质较粗,磨圆度不好;南部不受冰川、冰缘作用的影响,仅发育河流地貌,物质组成较细,分选和磨圆度较好。地处寒温带的中国松嫩平原,山区森林覆盖面积较广,水流侵蚀作用较弱,平原下部又有多年冻土和季节冻土,限制了河流的下切作用和流水的下渗能力,因此在平原面上多湿地、沼泽、湖泊,平原的物质组成较细。位于赤道附近的南美洲亚马孙河平原,全年高
河水来源 一般可分为雨水补给、冰雪融水补给以及地下水补给等。除个别间歇性小河外,大河往往同时得到两种或两种以上的补给。河流水情的变化受气候因素和下垫面诸因素的控制。以雨水补给为主的河流,其水量与该河流所处地带的降水量的变化相一致;以冰雪融水为主的河流,则与该河流所处地带气温的消长有关。在特殊自然环境下,河流有其独特的性质。例如,远离海洋的内陆地区,降水量少,河流水量小且河流短小,下游消失在沙漠之中或汇入内陆湖泊,形成无出海口的内陆河流。在喀斯特发育地区,河流受喀斯特地貌的控制,地表水有的可通过溶洞、裂隙、漏斗转入地下,形成暗河(伏流、阴河等)。
河源 是河流的发源地。河源以上可能是冰川、湖泊、沼泽或泉眼。
河口 是指河流与海洋、湖泊、沼泽或另一条河流的交汇处,可分为入海河口、入湖河口、支流河口等。
在地球表面的总水量中,河流中的水量所占比重很小,但周转速度较快,在水分循环中是重要的输送环节,也是自然环境中各种物质相互转换的动力之一。河流与人类历史的发展息息相关。古代文明的发源地都与河流联系在一起。至今一些大河的冲积平原和三角洲地区仍然是人类社会经济、文化的发达地区。河流是地球表面淡水资源更替较快的蓄水体,是人类赖以生存的重要淡水体。
河流分段 一条大河从源头到河口,按照水流作用的不同以及所处地理位置的差异,可将河流划分为上游、中游、下游和河口段。上游一般位于山区或高原,以河流的侵蚀作用为主;中游大多位于山区与平原交界的山前丘陵和平原地区,以河流的搬运作用和堆积作用为主;下游多位于平原地区,河谷宽阔、平坦,以河流的堆积作用为主;河口段位于河流的终段,处于河流与受水盆(海洋、湖泊以及支流注入主流处)水体相互作用下的河段。一条小河如全部位于山区,则具有山区河流地貌的特点;全部位于平原,则具有平原河流地貌特点。
河流分类 不同的学者根据不同的划分原则有不同的分类,主要有3种:
平面形态分类 即按河型分类,分为顺直型、弯曲型、分汊型、游荡型。(见河床地貌)
河型动态分类 分河流为稳定和不稳定,或相对稳定和游荡两大类,然后再按平面形态分为顺直、弯曲、分汊等。
按地区分类 一般分为山区(包括高原)河流和平原河流两类,这是最常用的分类。
山区河流为流经地势高峻、地形复杂的山地和高原的河流。山区河流以侵蚀下切作用为主,其地貌主要是水流侵蚀与河谷岩石相互作用的结果;内营力在塑造山区河流地貌上有重要作用;旁向侵蚀一般不显著,两岸岩石的风化作用和坡面径流对河谷的横向拓宽有极为重要影响;河流堆积作用极为微弱。山区河流地貌的特征:①河谷断面形态往往发育为“V”字形或不完整的“U”字形(图1),两岸谷坡陡峻,坡面呈直线形或曲线形;河谷内会出现一级或多级河流阶地,一般较为狭窄,级数较少;②谷底与谷坡之间常无明显的界限,不同水位条件下的河床之间也常无明显的分界线;③两岸和河心常有坚石突出,岸线极不规则,并常有深切河曲发育;④河流纵剖面较陡峻,形式很不规则,急滩深槽上下交错,常呈阶梯状曲线,在落差集中处往往形成陡坡跌水或瀑布。山区河流一般不利于航行,但有丰富的水力资源。
高原河流地貌的特征与山区河流稍有不同:①河床切割不深;②谷底保留着原始地面的宽谷形态,有明显的河谷底部,宽谷两侧谷坡坡度较缓,谷底宽度达几公里或者更宽;③现代河床宽达数百米,流路散乱,改道频繁;④河型以自由弯曲与分汊河型为主。
平原河流是流经地势平坦地区的河流。平原本身主要由水流挟带来的大量物质堆积而成,其后由于气候变化或构造上升运动原因,河流微微切入原来的堆积层,形成开阔的河谷,在谷坡上常留下堆积阶地的痕迹。河流的堆积作用在河口段形成三角洲,三角洲不断延伸扩大,形成广阔的冲积平原。平原河流的特点如下:①河谷中具有较厚的冲积层,可达几米或几百米;②河谷中多发育有完好的河漫滩,谷坡较平缓(除局部狭窄河谷外),谷底与谷坡一般没有明显分界,但不同水位条件下的河床之间仍有明显分界;③河床断面多为“U”或宽“W”字形(图2平原河流河漫滩河谷),较为宽浅;④河岸形态比较规则,但易变化;⑤河流纵剖面较平缓,常为一光滑的曲线,比降较小;⑥河型依所处的自然条件发展成为顺直、弯曲、分汊、游荡等河型,它们之间可因条件变化而发生转化,这在山区河流是少见的;⑦河床中形成许多微地貌形态,如沙波等。
河系 流域内具有同一归宿的水体所构成的水网系统。组成水系的水体有河流、湖泊、水库、沼泽等。河流是水系的主体,单一由河流组成的网络系统又称河系(参考链接)。从全球范围而言,以海洋为归宿的水系称外流水系,如太平洋水系、大西洋水系、印度洋水系、北冰洋水系等;没有出海口的水系称内陆水系,多注入湖泊、沼泽或消失于沙漠。外流水系一般按干流名称命名,如长江水系、尼罗河水系;内陆水系则多以地域名称命名,如中国新疆的塔里木水系、非洲北部的撒哈拉水系等。一般来说,最长的或水量最大的河流是河系的干流,但在某些情况下,则需要尊重历史习惯。例如,美国的密西西比河较同一河系中的密苏里河短得多,但人们还是按习惯把密西西比河作为该河系的干流。河系的支流以等级相称,流入干流的支流为一级支流,流入一级支流的支流为二级支流等。为研究工作的需要,有时可把级数颠倒排列,即将最初形成地表水流的支流称为一级支流,流入干流的支流称为末级支流。每个河系的支流级数不等,少则一、二级,多的可达20级左右。河系级数是表征河系发育程度的指标之一。
水系形状 表现出复杂的几何特征。常见的水系形状有:①树枝状水系。河流排列成树枝状,干流与支流之间以锐角相交,主要发育在地面倾斜平缓、岩性比较一致的地区。平原地区的河系常属于此种类型。②辐合状水系。河流由四周山岭或高地向中心低洼地汇集,多发育在盆地中,如中国新疆的塔里木水系。③放射状水系。河流在穹形山地或火山地区,从高处顺坡流向四周低地,呈辐射(散)状分布。④平行状水系。河流在平行褶曲或断层地区多呈平行排列,如中国横断山地区的河流和淮河左岸支流。⑤格子状水系。河流的主流和支流之间呈直线相交,多发育在断层地带。⑥网状水系。河流在河漫滩和三角洲上常交错排列犹如网状,如三角洲上的河流常形成扇形网状水系。
特征参数 水系的特征可以用各种计算参数表示。①河网密度。水系总长与水系分布面积之比,表示每平方公里面积上河流的长度。其大小与地区的气候、岩性、土壤、植被覆盖等自然环境以及人类改造自然的各种措施有关。在相似的自然条件下,河网密度越大,河水径流量也越大。②河系发育系数。各级支流总长度与干流长度之比。一级支流总长度与干流长度之比称为一级河网发育系数,二级支流总长度与干流长度之比称为二级河网发育系数,等等。河流的发育系数越大,表明支流长度超过干流长度越多,对径流的调节作用越有利。③河系不均匀系数。干流左岸支流总长度和右岸支流总长度之比,表示河系不对称程度。不均匀系数越大,表明两岸汇入干流的水量越不平衡。④湖泊率和沼泽率。水系内湖泊面积或沼泽面积与水系分布面积(流域面积)之比。由于湖泊或沼泽能调节河水流量,促使河流水量随时间的变化趋于均匀,减少洪水灾害和保证枯水季节用水。因此,湖泊率和沼泽率越大,对径流的调节作用越显著。
河流作用 即河流水流的作用。从水流结构上则分为层流(流动的水质点彼此平行,并保持恒定的速率和方向)和紊流(流动的水质点呈不规则运动,其速率和方向不断变化),以及环流(水质点在横向上构成一个个环状向前的水流)和旋涡流(水质点围绕一个公共轴呈螺旋状水流)。无论哪种水流均能进行侵蚀、搬运和堆积作用,使地表形成各种次生地形。包括沟谷、侵蚀平原等河流侵蚀地貌和冲积平原、三角洲等河流堆积地貌。
含沙量 黄河之水不是天上来的,而是流经黄土高原的各支流汇集而成的,故携带了大量的黄土和泥沙。根据50年代的资料,黄河的含沙量为每公方水34公斤沙,长江的含沙量0.49,黑龙江0.11,淮河0.56,松花江0.31,辽河7.35。美国科罗拉多河流经耕罗拉多高原,含沙量10公斤;埃及尼罗河素以泛滥著称,含沙量1公斤。黄河是世界上含沙量最高的河流。在陕西的陕县曾作过统计,1919至1953年这35年间,黄河的年输沙量,最高达44.27亿吨,最低也有3.2亿吨,平均年输沙量13.8亿吨。如果把这些泥沙堆成宽、高各1m的坝,可绕地球赤道(40000多km)30多圈。
河流中携带的泥沙,一部分确是奔流到海了,在入海口堆积下来,使海岸线不断向海推进。黄河三角洲是世界上增长速度最快的三角洲,从其含沙量计算三年即可向海推进10公里。长江的含沙量尽管不算高,但流量是黄河的20-30倍,输沙结果就可观了。以崇明岛为例,公元620年刚露出水面(称水沙洲),现面积800多(平方公里)。历史上沿海岸曾作过护堤,现这些堤均已没入水中数至数十公里矣。
无幸奔流到海的泥沙只能在河床内沉积下来。在许多地段,黄河的河床高于邻近的地面,是*河堤把水限制在河床内的,形象地说,是“悬挂”在空中的河流。正因为这样,有史以来黄河曾在北至海河、南达淮河的广大地域内数次改道,入海口也相应改变,造成巨大的水患。近年来,由于沙多水少,黄河经常发生断流,无水入海。
河床地貌 河床在流水作用下,形成各种形态的总称。包括河型、河床侵蚀地貌和河床堆积地貌。河床又称河槽,为平水期河水所淹没的河谷底部。
河型 即河床的类型。河床是在不断演变的,纵向输沙平衡的破坏,会引起河床的纵向变形,河床或因冲刷降低或因淤积加高;横向输沙平衡的破坏,会引起河床横断面的变化,河流发生平面的移动。纵横向变形的结果,表现出了不同的河床类型。各种不同的河型是内外营力长期作用的产物,代表着流域的水文状况和地理环境各要素之间的平衡。河型的分类目前很不统一,常用的是根据河床平面形态及其演变规律,划分为顺直微弯型、弯曲型、分汊型和游荡型4种。
顺直微弯型河床 河段顺直或略有弯曲,但主流流路依然弯曲,因此深槽、浅滩交错出现,两侧的边滩犬牙交错。
弯曲型河床 也称蜿蜒性河道。具有迂回曲折的外形和蜿蜒蠕动的动态特性,在世界上分布很广。典型的弯曲型河床平面形态为弯段和过渡段相间。弯段为深槽所在,过渡段为浅滩所在。据统计发现任意两相邻浅滩的间距约为河宽的5~7倍。
分汊型河床 又称江心洲型河床。具有一个或几个江心洲,河身呈宽窄相间的莲藕状,具有两股或更多的汊道,各汊道经常处在交替消长的过程之中。
游荡型河床 河身顺直宽浅,沙滩密布,汊道交织,河床变形迅速,主槽摆动不定,水流散乱。以黄河下游最为典型。
河床侵蚀地貌 流水侵蚀河床形成河床深槽、壶穴、岩槛和深切曲流等一系列地貌。
深槽 河床中相对低洼的水下地形。位于河床的拐弯处或浅滩之间的较深河段,由于水流侵蚀能力增强,这段河床被冲刷成深槽。如在弯曲河道中,横向环流侵蚀凹岸会形成深槽;辐散型横向环流侵蚀河床底部也会形成深槽(图5 辐散型横向环流形成的深槽)。洪水涨水期内,弯段(或窄段)的局部水面比降变陡,易侵蚀形成深槽。
壶穴 基岩河床被湍急水流冲磨成的深穴。位河床基岩节理发育处,或构造破碎带,分布于山区河流或河段,深6~7米或更多。
岩槛 横亘于河床底部上凸的由坚硬岩石组成的坡坎。常伴有瀑布或跌水,并构成上游河段的地方侵蚀基准面。
深切曲流 由于地壳抬升,深切到基岩之中的曲流。多发育在山地,分为嵌入曲流和内生曲流。嵌入曲流是地壳急剧抬升时,曲流保持原形切入基岩形成;内生曲流是曲流在下切基岩过程中,还进行侧蚀形成。内生曲流更加弯曲,常在洪水期水流漫溢而裁弯取直,原来的河弯被废弃,被废弃的河曲所环绕的孤立山丘,称为离堆山。如果地壳继续抬升,取直的新河床则继续不断加深,使废弃的河曲位置相对抬高,形成高位废弃曲流
河床堆积地貌 河床内所形成的各种淤积体的形态。开始发育的河谷,谷底几乎全为河床所占据。由于旁蚀作用,河谷不断展宽,在河床底部形成一系列不同规模的冲积物堆积体,统称为浅滩,分布在岸边的称为边滩,分布在河心的称心滩;心滩经常淹没在水中,只在枯水期才出露水面,心滩增大淤高、出露于中水位以上称为江心洲;小型的江心洲称为河洲。边滩的尖端不断顺水流方向向下延伸,形成长条状的与水流斜交的沙滩,称为沙嘴,有的沙嘴长度可达10多公里。
边滩不断展宽、加高、增长,形成雏形河漫滩。雏形河漫滩在平水期和枯水期有植物生长,洪水期有悬移质泥沙沉积,逐渐成为河漫滩。河漫滩近岸区或江心洲沿岸区,洪水漫溢后,水深突然减小,加之河岸和洲岸的阻力,流速减小,泥沙沉积下来,形成与岸平行出露水面的堤状堆积体,称为河岸沙堤。由于凹岸的后退通常不是连续进行的,河道在发育过程中会在凸岸形成一组微高的弧状带形堆积体,称为滨河床沙坝。沙坝与沙坝之间成为狭长的局部洼地。这一系列滨河沙堤与坝间洼地组合而成的扇状沉积体,称为河漫滩鬃岗地形或迂回扇。弯道河床的自然裁弯形成废弃河道。废弃河道的上、下口门被淤死,成为牛轭湖。在平原河流下游,洪水期大量悬浮物质随河水溢出,并很快沉积,形成高出附近地面、沿河床两侧堆积成向外微倾斜的长堤,称为天然堤。此外,沙质河床在水流的作用下,表面形成不同类型的微起伏地形:沙纹、沙波等。
冲积平原 河流挟带的泥沙进入低地堆积而成的平原。冲积平原是人类重要的栖息地,是每个国家工业、农业、商业、交通运输业和文化的重地,对它的研究已愈来愈受到重视。
形成条件 冲积平原是河流受构造运动(上升转为下降)、地形(从山地到低平谷地)和人为因素(筑堤、修水库)等影响,水流流速减缓,导致泥沙大量堆积而成。它的形成条件有3个:①在地质构造上须是相对下沉或相对稳定的地区,在相对下沉区形成巨厚冲积平原,在相对稳定区形成厚度不大的冲积平原;②在地形上须有相当宽的谷地或平地;③须有足够的泥沙来源。
类型 根据形成部位分为:①山前平原,位于山前地带,为洪积-冲积型平原。河流出山口入平原,河流比降急剧减小,发生大量堆积,形成冲积扇或洪积扇,几条河流的冲积扇或洪积扇联结即成洪积-冲积平原。如黄河出孟津后和邻近其他河流在山麓带共同形成的平原。②中部平原,冲积平原的主体,沉积物主要是冲积物,常夹有湖积物、风积物甚至海相堆积物。中部平原坡度较缓,河流分汊,水流流速小,沉积的物质较细。洪水时期,大量悬浮物随洪水溢出,在河槽两侧堆积成天然堤和天然堤外的泛滥平原。天然堤若被洪水冲溃,河流便沿决口处改道。中部平原上的河流经常改道,留下许多古河道,并保留一些沙堤、沙坝、迂回扇、牛轭湖、决口扇和洼地等地貌和沉积物。③滨海平原,为冲积-海积型平原,其沉积物很细,湖沼面积大。因有周期性的海潮入侵,形成海积层和冲积层的相互交错现象,还常见海岸沙堤或贝壳堤、□湖等地貌。
根据形状分为:①冲积扇平原,大量泥沙堆积在山地河流出山口处所成扇形的平原。②泛滥平原,沿河搬运的泥沙在洪水期经常泛滥、堆积在河床两侧的河漫滩上,沿河呈带状分布的平原,为大型的河漫滩。③三角洲平原,河口区的泥沙所成的三角洲,进一步发展而成的平原。如亚马孙平原(参考链接)、密西西比河三角洲(美国)
特征和分布 冲积平原是一片比较广大而平坦的陆地,其主要特征是地势低平,起伏和缓,海拔大部分在200米以下,相对高度一般不超过50米,有的仅10~20米;坡度一般在5°以下,有的不到1°或0.5°。 分布于不同高度、纬度和河流的不同部位(上、中、下游)。以中国为例,位于第一地形台阶青藏高原面上的有雅鲁藏布江上游的马泉河串珠状宽谷冲积平原,海拔在4550米以上;位于第二地形台阶高原面上的有黄河中游河套冲积平原、关中渭河冲积平原,高1300~300米;但更多的是分布于东部最低一级地形台阶上的河流中下游的平原,如东北平原、黄淮海平原、长江中下游平原、珠江三角洲平原等,多在200米以下。冲积平原随所处的纬度不同,其物质组成地貌形态等亦有不同。例如位于北纬42°以北的俄罗斯平原(即东欧平原),北部受冰川、冰缘等作用影响,平原面布有冰碛、冰砾阜地形,组成的物质较粗,磨圆度不好;南部不受冰川、冰缘作用的影响,仅发育河流地貌,物质组成较细,分选和磨圆度较好。地处寒温带的中国松嫩平原,山区森林覆盖面积较广,水流侵蚀作用较弱,平原下部又有多年冻土和季节冻土,限制了河流的下切作用和流水的下渗能力,因此在平原面上多湿地、沼泽、湖泊,平原的物质组成较细。位于赤道附近的南美洲亚马孙河平原,全年高
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