第五章 河流冰川

- 河床滞留砾岩沉积
沉积物粒度变化大，除悬移的粉砂， 沉积物粒度变化大，除悬移的粉砂， 泥质等组成上部沉积旋回的物质外， 泥质等组成上部沉积旋回的物质外， 砂是主要的停积对象。由于水流的冲 砂是主要的停积对象。 刷和分选作用，细的物质不断被搬走， 刷和分选作用，细的物质不断被搬走， 而粗的砾石则残留在河床底部，呈透 而粗的砾石则残留在河床底部， 镜体产出。 镜体产出。
第五章
河流-湖泊河流-湖泊-冰川
Bo Peng Faculty of Resource and Environment Science, Hunan Normal University 26 Dec. 2007
内容要点
• 了解河流、湖泊、冰川的类型； 了解河流、湖泊、冰川的类型； • 认识并掌握河流、湖泊、冰川等的 认识并掌握河流、湖泊、 自然地理意义； 自然地理意义； • 了解河流、湖泊、冰川等自然地理 了解河流、湖泊、 单元的基本研究方法。 单元的基本研究方法。
1 河流
A 水系流域
• 河流是陆地表面依赖重力顺槽形凹地 河流是陆地表面依赖重力顺槽形凹地 向低处流的线性水流。 向低处流的线性水流。其水源来自大 气降水，冰雪融化， 气降水，冰雪融化，湖泊沼泽等地表 水及地下水。 水及地下水。 • 河流沿途接纳多个支流，并形成复杂 河流沿途接纳多个支流， 的干支流网络系统， 水系。 的干支流网络系统，即水系。 • 某个水系的汇水范围称该水系的流域， 某个水系的汇水范围称该水系的流域， 简称某河流域，如长江流域 流域。 简称某河流域，如长江流域。
B 河川径流 （1）径流形成：集流过程 ）径流形成： 停蓄阶段→漫流阶段→河槽集流阶段 （2）径流计量单位 ）径流计量单位： （3）径流变化 ） （4）特征径流 ）
C 河流的分类
河流的几何特征， 河流的几何特征，是反映了塑造河口 若干因素间的一种准平衡状。 若干因素间的一种准平衡状。这些影 响因素是河流的降坡， 响因素是河流的降坡，横截面特征及 流量，沉积载荷特征，河水流速等。 流量，沉积载荷特征，河水流速等。 河流的类型随这些因素的变化而变化。 河流的类型随这些因素的变化而变化。 一般按平面形态，可将河流分成： 一般按平面形态，可将河流分成： 游荡河流、蛇曲河流、平直河流等。 游荡河流、蛇曲河流、平直河流等。
D 河流沉积类型
凡流水的侵蚀、 凡流水的侵蚀、搬运与堆积作用所形成的 地貌形态特征，称为流水地貌。 地貌形态特征，称为流水地貌。不同的流 水地貌及流水地貌的不同单元， 水地貌及流水地貌的不同单元，都反映了 特定的沉积作用及不同的沉积物类型。 特定的沉积作用及不同的沉积物类型。 • 河流的沉积分两类： 河流的沉积分两类： -河流底层沉积 -河流顶层沉积
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河流顶层沉积， 河流顶层沉积，即河流上部旋
回沉积。 回沉积。
• 主要是河流悬移载荷的垂向加积作 用的产物。包括：堤岸沉积、 用的产物。包括：堤岸沉积、决口 扇沉积、半沟冲填沉积，河漫湖泊、 扇沉积、半沟冲填沉积，河漫湖泊、 牛轭湖沉积、 牛轭湖沉积、岸后沼泽沉积等。
河流沉积物的鉴别标志： 河流沉积物的鉴别标志 • 具有明显的向上变细的半韵律粒度 结构，韵律底部发育有底冲刷现象； 结构，韵律底部发育有底冲刷现象； • 砂体呈透镜体产出； 砂体呈透镜体产出； • 砾石成分复杂，有较多的陆源外来 砾石成分复杂， 砾石。砂岩、 砾石。砂岩、粉砂岩中不稳定的矿 物组分较多，矿物成熟度较低； 物组分较多，矿物成熟度较低；
）：河床降坡小 （b）蛇曲河流（曲流河）：河床降坡小， ）蛇曲河流（曲流河）：河床降坡小， 河身比较固定。由于侧向迁移作用， 河身比较固定。由于侧向迁移作用， 使河身呈弯曲状。 使河身呈弯曲状。当河流弯曲很厉害 出现袭夺现象， 时，出现袭夺现象，并形成牛轭湖 遗弃的旧河道）。 ）。最主要的沉积物 （遗弃的旧河道）。最主要的沉积物 是变滩沉积，很少河心滩沉积。 是变滩沉积，很少河心滩沉积。搬运 量比较稳定。 量比较稳定。 （c）平直河流：是上两种河流的过渡类 ）平直河流： 少见。 型，少见。
（2）离子组分： ）离子组分： • Cl-, SO2-, HCO3-, CO32-, NO3-, • Na+, K+, Ca2+, Mg2+, Al3+, Fe3+
B、矿化度与硬度 、 （1）总矿化度：指水中离子，分子 ）总矿化度：指水中离子， 和各种化合物的总含量（ ）； 和各种化合物的总含量（g/L）； （2）硬度：水中 、Mg离子的总 ）硬度：水中Ca、 离子的总 量（Mg2+ + Ca2+）。
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(4) 流域特征对河流的影响： 流域特征对河流的影响： 流域面积、流域方向、干支流长度、 流域面积、流域方向、干支流长度、 河网密度 -河流横断面：垂直于流向并以河 河流横断面： 河流横断面 床以下界、水面为上界的断面。 床以下界、水面为上界的断面。为 河流的横断面。河流横断面有“V” 河流的横断面。河流横断面有“ 形、“U”形等。 形等。 形等
• 流量：单位时间内通过某过水面的水 流量： 即流量（ /s） 量，即流量（m3/s） • 测出流速和断面面积，即可得出流量 测出流速和断面面积， 断面面积 平均流量 水位流量关系曲线→ →水位流量关系曲线→利用水位资料 求出流量
• 实际工作中，常绘制另一种曲 实际工作中， 流量过程线， 线，流量过程线，以横坐标表 示时间，纵坐标表示流量， 示时间，纵坐标表示流量，连 接各坐标点，即得Q=f(t)曲线， Q=f(t)曲线 接各坐标点，即得Q=f(t)曲线， 即流量过程线。 即流量过程线。
）：河床 （a）游荡性河流（网状河流）：河床 ）游荡性河流（网状河流）： 降坡大，河身不固定，迁移很快， 降坡大，河身不固定，迁移很快，呈 分枝状或网状。 分枝状或网状。 形成特征地貌是河心滩。河流的河谷 形成特征地貌是河心滩。 较直，弯度低。 较直，弯度低。在洪水期夹带泥沙量 很大，但平均夹沙量却很少。 很大，但平均夹沙量却很少。
A-树枝状水系 树枝状水系 B-格状水系 格状水系 C-平行状水系 平行状水系 D-放射状水系 放射状水系 E-环状水系 环状水系 F-向心水系 向心水系 G-网状水系 网状水系 H-钩状水系 钩状水系
（1）水系的形成 ） • 水系是一定的岩层构造、沉积性质 水系是一定的岩层构造、 和新构造应力场的反映。 和新构造应力场的反映。 -流水动力作用、岩石风化、地 流水动力作用、岩石风化、 壳运动决定河流水系的形成。 壳运动决定河流水系的形成。 • 水系形成通常为树枝状、格状、长 水系形成通常为树枝状、格状、 方形三类。 方形三类。
（2）河流横断面 ）
• 总落差：河源与河口的高度差。 总落差：河源与河口的高度差。 • 落差：某一河段两端的高度差。 落差：某一河段两端的高度差。 • 比降：单位河长的落差，常以小数或千分 比降：单位河长的落差， 数表示。 数表示。 • 河流纵断面有四个类型： 河流纵断面有四个类型： 直线型： 直线型：全流域比降接近一致 凹型：河流比降大，向下游递减，平滑下 凹型：河流比降大，向下游递减， 凹形纵断面 落型：上有比降小， 落型：上有比降小，下游比降大 折线型： 折线型：各段比降无规律变化
C 类型 • 按埋藏条件，可分为: 上层滞水 按埋藏条件，可分为 潜水 承压水 • 按储存空间的种类，分: 孔隙水 按储存空间的种类， 裂隙水 岩溶水。 岩溶水。
• 上层滞水 存在于包气带中局部隔 上层滞水: 水层之上的重力水。 水层之上的重力水。 • 潜水 埋藏在地表下第一个稳定隔 潜水: 水层上具有自由表面的重力水。 水层上具有自由表面的重力水。 • 承压水 充满两个隔水层之间的水 承压水: 称承压水。 称承压水。
• （边滩）底流侧向运动中的强度是逐 边滩）
渐减弱的， 渐减弱的，因而引起搬运物的机械分 异作用。在边滩下部， 异作用。在边滩下部，即较靠近河心 的部位，沉积较粗的碎屑颗粒， 的部位，沉积较粗的碎屑颗粒，远离 河心的边滩上部， 河心的边滩上部，沉积较细的碎屑颗 粒。
• 边滩的沉积厚度近似于河床深度，其 边滩的沉积厚度近似于河床深度， 宽度则取决于河流大小。 宽度则取决于河流大小。 特点： 特点： (a) 沉积物矿物成分较复杂，不稳定的 沉积物矿物成分较复杂， 矿物成熟度低的岩屑砂岩和长石砂岩 常较发育。 常较发育。 (b) 发育交错层理 (c) 砂体明显呈板片状，砂体底部一般 砂体明显呈板片状， 都发育一个冲刷面。 都发育一个冲刷面。
(6) 河流水源的定量估计
为准确地从河流总水量中划分出地表 径流和地下径流， 径流和地下径流，需要从河流的流量 过程线中， 过程线中，把各种形式的补给分割出 故河流水源的定量估算， 来。故河流水源的定量估算，也就叫 流量过程线的分割。 流量过程线的分割。 a 直线分割法 b 退水曲线法
2 地下水
— 心滩沉积 • 是游荡性河流的典型沉积特征。 是游荡性河流的典型沉积特征。 • 沉积是从高水位时期开始，，由于推移物 沉积是从高水位时期开始，，由于推移物 ，， 质的沉积， 质的沉积，使原来水下较小的心滩向两旁 及下游下游方向扩大。 及下游下游方向扩大。同时也减小两旁河 道的宽度，使河道变得窄宽相间，并向侧 道的宽度，使河道变得窄宽相间， 岸侵蚀。也使河道变深。 岸侵蚀。也使河道变深。 • 沉积物组成更复杂，矿物成熟度更低。 沉积物组成更复杂，矿物成熟度更低。 • 层理类型多种，代表性层理有槽状交错层 层理类型多种， 理。
3 冰川
冰川是陆地上由大气固态降水演变而 通常处于运动状态的天然冰体。 成，通常处于运动状态的天然冰体。 A 冰川的类型 （1）山岳冰川：主要分布在中低纬山区， ）山岳冰川：主要分布在中低纬山区， 雪线较高，冰的积累区不大。 雪线较高，冰的积累区不大。冰川的 形态严格受地形限制。 形态严格受地形限制。 悬冰川：依附在山坡上， ① 悬冰川：依附在山坡上，面积 < 1km2，对气候变化反映十分敏感； ，对气候变化反映十分敏感；
- 边滩沉积
•
边滩是蛇曲河最主要的地貌， 边滩是蛇曲河最主要的地貌，是河 床侧向迁移作用的必然产物。 床侧向迁移作用的必然产物。河水 在河道中呈螺旋状前进， 在河道中呈螺旋状前进，并不断对 外岸冲刷侵蚀， 外岸冲刷侵蚀，由于横向环流将河 流中的搬运物到内岸沉积下来。 流中的搬运物到内岸沉积下来。河 流不断侧向迁移， 流不断侧向迁移，浅滩不断增长发 形成边滩。 育，形成边滩。
A、地下水的化学成分： 、地下水的化学成分： (1) 气体成分： 气体成分：
• 生物化学成因气体：微生物分解CH4, CO2, 生物化学成因气体：微生物分解 N2, H2S, O2和重碳氢化合物 • 空气成因气体：由空气进入岩石圈和地下 空气成因气体： 水，N2, O2 • 化学成因气体：化学反应生成的气体： 化学成因气体：化学反应生成的气体： CO2, H2S, HCl, N2, CH4，H2 • 放射成因气体：He, Re, Th, Ar, Xe等 放射成因气体： 等
• 砾石和交错层理具有明显的定向性 和指向性，砾石呈叠瓦状排列； 和指向性，砾石呈叠瓦状排列； • 层理发育，类型丰富，代表性的层 层理发育，类型丰富， 理有：板状交错层理，槽状交错层 理有：板状交错层理， 理
(3) 河流分段： 河流分段： 源头、上游、中游、下游、 源头、上游、中游、下游、河口等五 段。
特点如下： 特点如下： (a) 砾石成分复杂，主要是陆源的砾石； 砾石成分复杂，主要是陆源的砾石； (b) 以粗的砾石为主，砂质成分较少； 以粗的砾石为主，砂质成分较少； (c) 砾石有明显的定向排列，扁平砾石 砾石有明显的定向排列， 最大扁平面倾向河流上游； 最大扁平面倾向河流上游； (d) 常位于河流沉积物底部，向上过渡， 常位于河流沉积物底部，向上过渡， 为心滩或边滩沉积。 为心滩或边滩沉积。
(5) 河流水文 指河流水的物质、能量、静态、动态 指河流水的物质、能量、静态、 及其功能特征的描述。 及其功能特征的描述。 主要指水位、水头、水温、水源、 主要指水位、水头、水温、水源、水体 颜色、流速、流量、含沙量、 颜色、流速、流量、含沙量、输沙量 等物理水文信息和许多水化学信息。 等物理水文信息和许多水化学信息。