第八讲 地面流水地质作用

面流的水动力微弱，仅能冲走颗粒较小的粉沙及
泥土。可溶性岩石（石灰岩）组成的山坡还能产生
溶蚀作用，形成溶勾、石芽地貌。
在山坡下部，无数细小股流水还具有一定的线状
侵蚀能力。坡面在小股流水冲刷作用下，出现无数
小沟。山坡上裸露的土壤常受到面流的洗刷，产生
大量的土壤流失。
地球水的来历(影片00:02:13)
其中半圆形河床具有最小的湿周长，流永与河
床的接触面积最小，因而摩擦阻力最小，流速最太；
宽而浅的河床温周长最长，流水的摩擦阻力最大， 流速最小；狭而深河床的情况介于前两者之间，流 速中等。
（3）负荷（1oad）的类型。
河流所携带的固体物质称为河流负荷。不同 地区的河流及同一河流的不同河段，其负荷类型 不同。如山区河流的负荷主要是巨砾、砾、粗砂，
3、河流的侵蚀作用
河流在从高处向低处流动过程中，以 自身的化学动力(溶解力)和机械动力(水 力)，并以携带的泥沙和砾石作工具，不断
地破坏河床的过程 。

侵蚀作用的方式
促使河床破坏，主要见于由碳酸盐及盐类岩石组成的地区。
（1）溶蚀作用（dissolution）：河水将易溶矿物和岩石溶熔，
（2）水力作用（hydraulic action）：河水的机械冲击力引起
山口沉积作用 谷底沉积作用 河口沉积作用
山口沉积作用来自山区的河流，携带 着大量机械搬运物到山口开阔的平地上， 由于河床坡降明显减小，水流又无地形约 束而散开，河水动力突然大大减小，机械 搬运能力迅速降低，搬运物就会山口沉积 下来。山口沉积物常形成扇状地貌：冲积
扇。
冲积扇
冲积扇
谷底沉积作用谷底包括两部分。一部 分是被河水所覆盖的河床，在河床上产生
瀑布（waterfall）：是河床呈阶梯状，流水从高处泻
落，尤如匹练下垂。当流水通过断层陡崖，或流水由
悬谷下泻时等都可形成瀑布。尤以在硬软相间、倾角
平缓并向上游倾斜的岩层中瀑布最易形成。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。由于水力的冲击和旋涡水流的掏蚀，
可以掘掉瀑布陡壁下部的软岩层，使上面突出的硬岩
河床底平滑时可发生层流。

流水由于具有紊流性质，才能对碎屑物进行有效的
搬运。

物质搬运的方式
流水搬运物质的方式有拖运、悬运和溶运三种。
1）拖运又称牵引搬运（traction transport）。 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。从实验可知，当水流速度较小时，
只有少数颗粒沿槽底滚动和滑动。随着流速加大，便
1）顺坡而下的流水具有垂直向下的运动分量。坡
度越陡，下蚀能力越强。
2）在河底滚动和跳跃的砾、砂、不断撞击河底，
尤其是山区河流因巨砾不断憧击，河底加深很快，在
洪永期尤其明显。
3） 锅穴作用：是由流水中急速旋转的涡流所引
起的，它促使砾石像钻具一样作用于河底，河底上被
钻出的坑，称为锅穴。

侵蚀基准面（base level of erosion）
运量很小。
5、河流的沉积作用
河流搬运物中的溶运物质及部分细碎屑物 质，往往要待搬运入湖、海以后，再通过海，湖 水的作用发生沉淀，这不同于河流沉积之范畴。 而河流搬运的一部分碎屑物质，会在河谷的适当 部位沉积下来，这属于河流的沉积作用。
河流沉积作用的主要方式是机械沉积作用。
引起河流机械沉积作用主要原因是河水流速的降 低，导致机械动能的减小，使河流的搬运能力降 低而发生沉积 。根据沉积的部位分为：
每个颗粒运动的途径都是不规则的。此外还表明，
当颗粒的沉降速度小于平均流速的8%或流水的平均
流速大于颗粒沉降速度的12倍以上时，颗粒就能成
为自由悬浮状态。粉砂和粘土在流水中因紊流运动，
一般都保持着悬浮状态，只有当紊流停止时，它们
才能沉落下来。
3）溶运（solution。 Transport) 即易溶岩石及矿物成份溶解于河水，以离 子状态进行搬运。每立升河水中溶解的盐类物 质约为 150一300 mg。其中以钙、镁的碳酸盐
类最多，达盐类总量的7％左右．而钾、钠的氯
化物较少，在沙漠地区河流中NaCI及CaSO4的含
量显著增高。


河流的搬运能力和搬运量
河流能够搬运多大粒径碎屑的能力称为 河流的搬运能力（transport competence）， 它决定于流速。资料表明，在平坦的河床上 当流速小于18cm／s时，细小的颗粒也难以移
河流具有动能。动能的大小可用下式表达：
E=1/2QV
此处Q为流量；V为流速。

流速 （flow velocity）。流速取决于以 下因素：
（1）河床的坡度（slope），坡度陡则流速
快，坡度缓则流速慢。河流上游一般位于
丛山峻岭之中，这里坡度大，流速快；河 流入海处，河床坡度极小。流速很慢。
（2）河床的横剖面（transverae profile。） 形状和大小。
4、河流的搬运作用

流水质点的运动方式
一种是质点呈平行层状，不互相混合，流动的层与 层之间界线不交错，称为层流（laminar flow）； 另一种是质点以复杂的流线型式交错，质点相互混 合，称为紊流（turbulent flow）。河水的流动形

式基本都是紊流，只有在流速非常缓慢，或水很浅，
地壳运动发生，河流的流速、流量、河床形状及坡度
等都在不断改变，因而河流完全达到这种平衡状态是
不可能的，只可能在准平衡状态范围内摆动．
下蚀作用的过程
下 蚀 作 用 的 结 果 峡 谷 地 貌
——
虎跳峡
三峡
（2）河流的侧蚀作用
由于河水惯性离心力的作用使河水冲向 弯曲河床的凹岸，造成凹岸被侵蚀。而凸岸 水流减缓，在凸岸河水携带的泥沙就会沉积， 河床不断加宽，河曲的曲度变大，形成蛇曲
地 面 流 水
长期性地面流水
洪流：低洼沟谷中呈线状流动 的暂时性地面流水
河流： 具有一定河道的长期性 地面流水
面流的洗刷作用
洪流的地质作用及泥石流
河流的地质作用
陆地水(影片00:00:35)
一、面流的洗刷作用
洗刷作用：面流在斜坡上流动过程中，可冲走细粒物 质，并将这些物质带到斜坡下部。
动。当流速达 70 cm／s时，数厘米直径的颗
粒也能搬运。

河流能够搬运碎屑物质的最大量称为搬运 量（ transport capacity｝，它决定于流 速和流量。更重要的是流量。测量流量的
单位是m3/s。长江在一般的流速下携带的仅
是粘士、粉砂和砂，但数量巨大；相反，
一条快速的山间河流可以携带巨砾，但搬
平原区河流的负荷主要是砂、粉砂及泥质物。不
同类型的负荷影响到河床的粗糙度（roughness)，
对流水产生不同程度的摩擦阻力，在一定程度上
影响到流速。

流量（discharge）
流量是在单位时间内通过一定过水面积的水 量。它取决于流域面积和降水量，并随季节而有 变化。在洪水期，河流的流量通过其支流水体的
有较多颗粒在槽底移动，并互相碰撞；有些颗粒因碰
撞被流水推举向上并向前。同时，因紊流涡漩作用的
上举力也使部分颗粒短暂上浮后再落下来，呈跳跃式
前进。
2）悬运（suspension transport）
即是粘土、粉砂等较小颗粒，由于水的紊流作
用而呈悬浮状态进行搬运。实验表明，如在清水中
撒入粘土和粉砂，它们很快散开，水变混浊，而且
匮乏的水资源(影片:00:01:14)
二、洪流的地质作用及泥石流
洪（流）水特点: 洪（流）水发生具有突然性，水量猛增， 水位暴涨，上下游落差突然增大，平时温驯的 河流，显出排山倒海之势，也真有雷霍万钩之
力。洪水所过，田园庐舍成墟，这时水对地面
的破坏作用，表现得非常明显 。
冲刷作用：洪流以巨大的机械冲击力猛烈 冲刷沟底及沟壁岩石的过程。 洪流的冲刷作用形成的沟谷地貌称：冲沟。
补给而急剧增加，在枯水期，流量明显减少。
除干旱沙漠地区外，同一河流的流量向下游
方向逐惭增加，因此，河床的宽度和深度向下游
方向逐渐加大．其形态也逐渐变化。
由上述可知．河流的动能对于不同 河流，或同一河流的不同河段，或同一
河段在不同时期都会有所变化。在动能
的作用下，河流进行侵蚀、搬运、沉积 三种地质作用．
的沉积作用称河床沉积；另一部分是平水
位时谷底未被河水所淹没的平坦地形—— 河漫滩。
心滩地貌
心滩地貌
河漫滩沉积 边滩地貌
河漫滩
河口沉积作用。河口是河流最主要的沉积场所。 当河流入湖泊、海洋时受湖水或海水的顶托，流速迅 速减小，使河水搬运能力减弱甚至消失，大量机械搬 运物质在河口沉积下来。另一方面由于湖水、海水中 富含有电解质，当河流中以胶体搬运的溶运物与湖水、 海水相混合后，海水中的电解质破坏了胶体的稳定性， 致使胶体凝聚，而沉积在河口。在河流流入湖泊或海 洋的地方，河流沉积物常形成锥形的沉积地貌（其外 形象三角形）称为三角洲。
第五讲
水及其地质作用
地面流水及其地质作用 地下水及其地质作用 湖泊和沼泽及其地质作用
第一节 地面流水地质作用
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 。
面流：顺斜坡无固定流道的、面
暂时性地面流水
状流动的细小流水
层失去支持而崩落，导致瀑布向上游后退。
黄果树瀑布

河流的平衡剖面（balanced Profile）
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，河床纵剖面
逐渐演变成为平滑的曲线，称为平衡剖面。 这种状况下，河流排泄其水体及所携带的沉积物 只须做最小的功。达到这种状态的河流称为均夷河流。 这是河流发展的总趋向。但由于自然地理条件变化与
河床破坏、就山区的石质河床而言，常因其流速大，流水冲入岩 石裂隙并产生强大压力，促使岩石崩裂。对于由松散沉积物构成 的河床而言，其破坏性更大。 （3）磨蚀作用（abrasion）：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，尽管是石质河床也难免不
受其破坏。此外，河水中的砂、砾还互相碰撞与摩擦，不断变细、
冲沟
洪积扇：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，形成扇
形堆积地貌。
洪积扇
洪积扇
泥石流：是一种由水充分浸润饱和的大量 泥、沙、石块等固体物质沿着冲沟向下流
动的特殊洪流。这种洪流突然爆发，历时
短暂，来势凶猛，具有强大破坏力。
它是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。起初，曲线本身还有高低起伏，其 起伏的势态受岩性和构造控制，如组成河床的岩石 软硬相间则坚硬岩石段凸起，软岩层段凹入。当河 底显著起伏不平时，常形成急流和瀑布。
急流（torrent）：是由于何床坡度较大，水流湍急。
河。蛇曲河最后会裁弯取直。废弃的弯曲河
道称为牛轭湖
河流的侧蚀作用
凸岸沉积
凹 岸 侵 蚀
牛轭湖的形成过程
牛轭湖的形成过程（影片：
(3)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。
入海的河流，其下蚀深度达到海平面时，河 床坡度消失，流水运动停止。因此，海平面高度 是入海河流下蚀深度的下限。海平面及由海平面 向大陆内引伸的平面，称为侵蚀基准面。 不直接入海的河流，以其所注入的水体表面， 如湖水水面、主流的水面等为其侵蚀基准面，称 之为局部侵蚀基准面。

河流的纵剖面（longitudinal profile）
泥 石 流 的 危 害
三、河流的地质作用
1、河流的空间形态
河 流 在 纵 向 的 特 征
河 流 在 横 向 的 特 征 （ 河 谷 要 素 ）
河谷 谷底
河流侵蚀出的槽形凹地。 河谷底部较平坦的部分。
河床 河水占据的沟槽。
谷坡 谷底至分水岭的斜坡。 阶地 谷坡上的阶梯状平台。
2、河流的动能

变圆。
按侵蚀作用的方向分为三种类型：
河流的下蚀作用：河水对河床底部岩石破 使河谷加深的过程。 河流的侧蚀作用：河水对河床岩石破坏，使河谷 拓宽的过程。 溯源侵蚀：又称为向源侵蚀。它是使河流向源 头方向加长的侵蚀作用。 坏，
河流的侵蚀作用 (影片:00:00:35)
（1）河流的下蚀作用
下蚀的原因