影响河床纵剖面发展的因素有哪些?

影响河床纵剖面发展的因素很多,如水文状况的改变、构造运动和岩性的差异以及长期的气候变化等。

1.水文状况的改变

水文状况的改变可使河流中水量、水流流速和含沙量发生变化,使河床发生侵蚀或堆积。在季风气候区的河流,雨季时河水位上涨,称为洪水期。洪水期的河流通常发生侵蚀,但水面比降在不同河段不同,狭窄河段由于过水断面较小,洪水到来时,水面上涨高度较大,对其上游段形成壅水现象,水面比降减小,流速变慢,河床中发生堆积(图3-6(a))。从山地到平原的河段,河谷展宽,洪水扩散,水面比降急剧变大,流速加快,河床中将发生侵蚀(图3-6(b))。

图3-6 河流狭窄和展宽段对水面比降的影响以及对冲刷带和堆积带的分布

2.构造运动

构造运动可使整个流域发生升降,或者使流域内局部地区发生高差变化,不论是哪种情况,河流纵剖面都将发生改变。如果整个流域抬升,其效果等于侵蚀基准面下降,向源侵蚀将自河口向上游发展。如果流域内局部地区发生差异运动,上升地段河床坡度将比原先坡度加大,因而发生侵蚀,下沉地段就发生堆积。在河流发育过程中如发生断层,断层与河流相交且下降盘位于下游,河床中将形成裂点(瀑布)并从此处向源侵蚀,使裂点不断上移,时间愈久,上移距离愈远。从理论上推断,裂点上移可直至河源,但由于裂点的高度、裂点向上游移动速度以及裂点形成的时间等因素,裂点经常出现在某一河段。壶口是黄河的著名瀑布(照片3-1),它最先位于下游约65 km的韩城断裂处,韩城断裂是活动断裂,由于它的活动,形成裂点并不断向源侵蚀。据史料记载,自公元前770年以来的2700余年间黄河壶口瀑布从下游3 km处后退至现今位置。按此计算,壶口裂点向上游移动的速度为每年约1.07 m,假定黄河水量不变,则壶口裂点是韩城断裂在晚更新世中早期的一次活动使黄河溯源侵蚀形成的。

3.岩性的差异

岩性对河床纵剖面的影响是由于不同岩石抵御侵蚀能力的差异而造成差别侵蚀,在坚硬岩层段形成岩坎。在河流侵蚀作用下,岩坎下部不断受冲蚀而成深穴,上部崩落,河床降低,岩坎向上游方向移动。

4.气候变化

气候变化使自然环境发生改变,从而影响到河流的侵蚀、堆积和基准面的升降,使河床纵剖面发生变化。气候变干,地表径流减少,地面植被稀疏,河流中的相对含沙量增多,发生堆积,形成加积型河床。气候变干,也可使海面降低,侵蚀基准面下降,在河流的下游段可能发生侵蚀。另外,气候冷暖变化也影响到河床纵剖面形态变化。周期性的气候冷暖变化在地球上出现冰期和间冰期的交替,冰期时冻融作用增强,进入河床中碎屑物增多,大量地表水变为冰而停留在陆地上,这时河床中水量大大减少,侵蚀基准面也降低。因此,冰期时河流上游段因风化碎屑增多呈加积型河床,下游段由于侵蚀基准面下降形成侵蚀型河床。间冰期时,将出现相反的情况,陆地表面的冰融化成水使河流水量增多,海水面上升,侵蚀基准面相对上升。在河流中上游段将在冰期加积的河床中出现下切侵蚀,在河流下游段因侵蚀基准面上升而堆积(图3-7)。

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