河床中的地形:什么是沙波?

河床发展过程中,由于不同因素影响侵蚀和堆积作用,在河床中形成各种地形,如河床中的浅滩与深槽、沙波,山地基岩河床中的壶穴和岩坎等。

沙波

沙波是河床中由沙粒堆积形成的地形(图3-10)。它为平行状排列,或呈鳞片状分布。沙波的两侧斜坡不对称,陡坡朝向河流的下游,达30°左右,迎水坡较缓。水流不断搬运沙波迎水坡上的沙粒,在背水坡堆积下来,沙波便不断向下游移动。沙波的脊线走向与河床中水流方向垂直,与河岸线斜交,使枯水期河床的凸岸边线形成许多小沙嘴,它们略向下游斜伸,沙嘴之间成为小河湾(图3-11)。

图3-10 沙波在河床底部运动及其形成的斜层理

图3-11 滨河床小河湾和沙嘴(根据В.Г.列别杰夫)

沙波的形成是河床泥沙粒径不均匀与水流不稳定的综合作用的结果。在一定流速下,某一粒级的泥沙被掀起搬运,使原先平整的河床变得凹凸不平,这种微小的起伏一旦产生之后,就会使接近床面水流发生扰动,加大床底起伏,形成沙波并不断增长。沙波形成后,向下游方向移动,称顺行沙波;如沙波体向河流上游方向移动,称逆行沙波(图3-12)。逆行沙波多发生在浅水区,由于水浅的缘故,水面受床底起伏影响而呈波形,水流在上坡的时候,流速减慢,而且泥沙又受重力影响,有一部分沙粒在迎水坡沉积;沙波的背水坡,水面向下游方向倾斜,与沙波倾向一致,水流速度加快,冲刷床面,把沙粒搬运到下一个沙波的迎水坡堆积下来。逆行沙波的沙粒虽然沿水流向下游搬运,但作为沙粒堆积体的沙波,却呈现徐徐向上游方向移动的现象。

图3-12 逆行沙波示意图

1.堆积坡;2.侵蚀坡

顺行沙波的沙粒在平缓的迎水坡上被侵蚀,沉积在较陡的背水坡,形成向下游方倾斜的斜层理,逆行沙波的斜层理则向水流的上游方向倾斜。下一次洪水时,沙波的脊部被水流削平,在它的上部再形成新的沙波,沉积新的沙粒斜层理。当多层沙波沉积层叠压时,每层沙波脊线走向如有偏转,则在同一剖面的不同层中的斜层理倾角也不相同,形成斜交层理。

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