环境管理-4河流环境及相模式 精品

和水 度小到可 度＜1.5，多河道组 度＞1.5，为单河 由单河道组成的网状河。河
动力 以忽略不 成主河道系统，河 道，河床坡降较 道窄而深，河流之间为半永
计，为单 身不固定，主河道 小，河身比较稳 久性的冲积岛、泛滥平原、
河道
内存在分叉聚合 定，侧向迁移明显 湿地，湿地占 60-90%的空间
沉积 深潭沉积 在洪水期挟带的泥 边滩和河漫滩沉 边滩和河间沉积（泛滥平
河流作用及河流沉积物多年来就一 直是重要研究课题之一。对现代河流的 水动力学、水流动态、侵蚀、搬运及沉 积作用、沉积物的结构以及沉积构造的 研究，大大地促进了对于古代河流相的 认识。
野外进行相分析时,应注意河流相的如下特征：
➢ 首先，岩石具有明显向上变细的单元结构， 单元砂体底面常有底冲刷现象；
② 边滩
是蛇曲河流最主要的流水地貌，边滩沉积是河 床侧向迁移作用的必然产物。蛇曲河道由于横 向环流的影响，河道外岸不断遭受流水的冲刷 侵蚀，内岸则成为沉积物的重要停积场所。开 始，内岸只是一个浅滩，随着河道的侧向迁移， 浅滩不断增长，并在河道的内弯区形成一个宽 阔的边滩。由于横向环流底流在侧向运动中的 机械分选作用，形成了边滩沉积向上变细的层 序特点。边滩沉积的厚度接近于河水的深度， 而其宽度则与河流的规模有关。
它有4个方面的意义 1、尤尔斯特龙效应
2、粘性底质上的流痕
3、与水流深度急速度有关的、在非粘性沉 积物中形成的地形系列及流态
1）底形：波痕、沙波、平床、同相位沉 积物波等
2）流态：水流、 水与沉积物的界面 形状、沉积物的搬 运方式、水流中能 量消散过程以及水 面形态和水－沉积 物界面之间相位关 系的总和。
特征 砾岩为主
岩为主
河间以粉砂和泥炭为主
出现 河流的某 冲积扇、三角洲平 河流中、下游 河流下游
部位 一段
原上，河流中上游、
（1）按照河流搬运的沉积载荷类型、河道的 几何形态和沉积类型，将平原河流分为：
（a）富砂(推移载荷)的低弯度河
（b）富泥(悬移载荷)的低弯度河
（c）
（2）复合的河道形态：
（a）交织河是指被泛滥平原分成若干条彼此分隔 而又会合的持久河道系统，其中各条支流可以有不 同的弯曲度
（b）分支河则是因原始河道快速加积淤塞、分支 而成的
黄河
黄河
长江
二、河道流动体制
河道内流水的侵蚀、搬运和沉积作用是由水 流速度和涡流的分布所决定的。
最大流速和涡流区是易受侵蚀的地区；相反， 相对低速和少涡流区是底床稳定和接受沉积 的地区。
在曲流河道中，主流 线靠近河流的凹岸， 最大涡流出现在凹岸 的底部，发生最大强 度的侵蚀作用，使凹 岸产生外移下切，这 是河道加宽的普遍机 制。
⑦牛轭湖沉积
是一种废弃河道的充填物。 牛轭湖的形成与河道的串 沟截直或颈项截直作用有 关。随着河道的截直，旧 河道被废弃后不再成为河 道沉积物的停积场所，只 能充填洪水期漫岸水流带 来的悬移截荷（泥或粉 砂），因此岩石粒度都很 细。串沟截直与颈项截直 作用所形成的牛轭湖沉积 层序是不一样的 。
3、古代蛇曲河的鉴别
边滩沉积的砂体呈板状，底部一般都有冲刷 面，其宽度30-50km不等。在高弯度河流的情 况下，砂体为泛滥平原的细粒沉积物包围。
③串沟沙坝及串沟充填沉积
串沟是洪水期在边滩上冲刷侵蚀出来的一 条新河道，与其有关的沉积可分为串沟沙 坝及串沟淤填沉积，二者在剖面上均呈透 镜体状，前者较粗，为中-粗粒碎屑堆积； 后者较细，主要为泥质淤积物。
槽状交错层理
2、爬升波纹层理
3、平行层理与水平层理
4、均质层理 5、递变层理 6、脉状、波状、透镜状层理
脉状
波状
透镜状
（三）叠瓦状构造
（四）包卷层理
（五）冲刷构造 冲坑、冲槽
第二节 河流的基本特征
一、现代河流类型的划分
河流可以按照不同的原则进行分类： ❖ 按形态可分为辫状河、顺直河及曲流河； ❖ 按发育的阶段可分为幼年期、壮年期及老年
④堤岸沉积
是蛇曲河流沉积组合的重要成员，在游荡性 河流沉积中则很少能保存。堤岸沉积是洪水 期于河道两侧的漫岸沉积，主要由悬移截荷 中的粗组分沉积形成，并往往由不同粒度的 互层层序构成，这种层序反映了水位的升降。
其岩石组合的一个最重要特点是由粉砂质岩 层与泥质岩层组成薄的互层状，单层厚均约 数厘米至数十厘米。
面貌 与边滩沉 砂量很大，但年平 积很发育。由边滩 原、天然堤、沼泽、冲积岛、
积交互出 均 挟 带 砂 量 却 很 和 河 漫 滩 构 成 湿地）为主。无心滩，牛轭
现，河漫 低，河漫滩不太发 “二元结构”。牛 湖不发育，常见上部河漫滩
滩不发育 育，以心滩为主 轭湖为其所特有 发育大于下部边滩
沉积 砂岩、砂 砂岩、砂砾岩为主 砂岩、粉砂岩、泥 边滩以砂或砂砾为主，
边滩沉积的层理构造特别发育，主要为各种 大、中型的交错层理及沙纹层理，如槽状交 锗层理、板状交错层理、平行层理、舌状交 错层理等。在垂向上，层理类型具有自下而 上由大型变为小型的特点。沿着边滩曲流砂 坝的表面由侧向加积作用所形成的一种“低 角度的交错层理”，爬升层理，其厚度通常 在25m间，它是蛇曲河流的一个重要标志。
低 流 态， 为 下 部 流 动 体 制
过渡流态
（具沉积物运动）
高 流 态， 限 于 上 部 流 动 体 制
水流强度（流量）增加，底床依次发育：（1）－（8）
4、底负载颗粒的选择搬运 （二）沉积－改造水流
这种水流是流速慢到开始沉下沉积物来，但又快 得足以在它沉下的颗粒中产生牵引效应的水流。它不 仅使原来以悬浮状态搬运的砂级沉积物沉降到水底而 向上建造底床，同时还以迁移方式移动已经沉积下来 的颗粒。能生成平行纹层和迁移波痕及扁平颗粒的叠 瓦状排列。
在直河段中，主流线位于靠近河道中心上部， 最大涡流区出现在河道两侧，侵蚀作用发生 在沿岸涡流高的地区，沉积作用形成在河床 的底部。 低弯度的河道趋向于侧向侵蚀，中部加积形 成心滩
河岸的冲刷和河岸的不断拓宽在低弯度河段中 更为显著；
相反，曲流河则以河道的加深为特征。
第三节 曲流河
1.环境特征--曲流 河的突出特征是 因河道侧向侵蚀 呈明显的弯曲状。
滞留砾岩的砾石成分比较复杂，主要为陆 源的砾石及树干（硅化木）与泥质砾石。 粒度较租，主要为砾岩、砂质砾岩级的， 砂级物质较少。
砾石会具叠瓦排列，扁平砾石的最大扁平 面倾向河流上游方向，砾石长轴则为顺流 方向。
滞留砾岩砂体呈透镜状产出，并位于河流 沉积旋回的底部，向上过渡为边滩或心滩 沉积，其底面常为明显的冲刷面。
情况，易于形成正常沙波; Fr>1，向下游的流速大于向上传播的波速，
此时不可能有向上游传播的水波，水流为急流， 呈现水浅流急的特点，易于形成平行层理、逆行 沙波。
Fr＝1，临界流
二、 水流的主要类型及其沉积物特征
水流类型：中性水流、侵蚀－改造水流、沉积－改造 水流、沉积变形水流，中间两种对底床有改造作用。 （一）侵蚀－改造水流
三、与河流有关的沉积构造及动力学特征 （一）波痕构造
（二）层理构造 简单层理：
交错层理、爬升波纹层理、 平行层理、水平层理、 均匀层理、递变层理
复合层理：
脉状层理、波状层理、 透镜状层理、 韵律层理
1、交错层理 板状、楔状、槽状交错层理
板状交错层理
South Saskatchewan
泥盆系，魁北克
层理中等发育，常见为各种沙纹层理、不规 则的水平层理等。还可见干裂、植物根系、 虫迹以及钙质结核、包卷等沉积构造。
砂体形态呈薄的板状，这与河道的侧向迁移 -加积作用有关。
⑤决口扇沉积
是在河流高水位时，河水冲决天然堤于 堤外侧形成的树枝状水系的扇状堆积物。 决口扇沉积在剖面上呈透镜体产出，与 堤岸或漫滩的粉砂或泥质岩成互层，通 常厚度不超过数米。岩石粒度较相邻的 堤岸或漫滩沉积为粗，由细砂-粉砂级物 质组成。层理不发育，有时可见粒序性 或沙纹层理，砂体内部有水流变小的证 据。常见基底侵蚀构造。
边滩沉积是河流沉积中 最常见的岩相之一。其 岩石类型常是成分比较 复杂，矿物成熟度比较 低的岩屑砂岩及长石砂 岩类。粒度分布范围也 很大，由分选不好的砂 或者粉砂、泥等沉积物 混合组成，一般大型河 流的边滩都是以砂级沉 积为主。
边滩沉积层理序列 （据伦纳克，1973）
边滩沉积的概率累积曲 线的特点是：主要由跳 跃总体及悬移总体组成， 滚动总体不发育。跳跃 总体是主要成分，具有 中至较高的斜率，分选 中等至较好。悬移总体 的斜率低，分选差，两 者的接合点（截点S） 是急剧的，大约在3～ 3.5φ左右。
期； ❖ 按水动力状态分为游荡性河、叉流河及曲流
河。 ❖ 对于相模式研究工作来说，则以形态分类并
结合水动力特点比较合适。
1、河流的分类
图2-18 河道的四种形态 a-顺直河；b-曲流河；c-辫状河；d-网状河
平直河
辫状河
曲流河
网状河
地貌 河道弯曲 低弯度河道，弯曲 高弯度河道，弯曲 高弯度河道，弯曲度＞1.5，
沉积物重力流是由大小不一的碎屑物质与流体形 成的高密度混合体，主要以悬移方式搬运，驱动力主 要起因于重力，所以当坡度变缓、流速降低时，会发 生骤然卸载，形成各种重力流沉积物。
（二）层流、紊流与雷诺数 流体的特性有：粘度、密度、抗剪
性和在适当条件下形成紊流的能力。 雷诺数Re=惯性力/粘滞力=vdp/u v-水的流速； d-颗粒直径； p-水的密度； u-水的粘度。
曲流河
河道凹岸遭受侵蚀，在 凸岸发生堆积，形成曲 流沙坝。在河道强烈弯 曲的地段，河流在洪水 期可因截弯取直或决口 发生改道，使部分老河 道废弃。
曲流河沉积环境模式（据Allen,1964）
2、蛇曲河的沉积类型及其特征 可以将蛇曲河流沉积划分为两大类，即底 层沉积与顶层沉积。 底层沉积又称下部旋回沉积，主要是推移 载荷侧向加积作用的产物，包括河床底部 的滞留砾岩沉积、边滩沉积（砂质板状单 元）。 顶层沉积亦称河流上部旋回沉积，主要是 河流悬移载荷垂向加积的产物，包括堤岸 沉积、决口扇沉积、串沟沙坝及串沟充填 沉积、河漫湖及牛轭湖沉积，以及岸后沼 泽沉积等。