什么是河流沉积物?河流泥沙颗粒的搬运方式?

地面水流汇入河流,常常携带陆地表面物质,与水流一起向下游输送。当河流的输沙能力小于其来沙量时,会引起泥沙迁移速度下降并停留在河床上或河道两侧,形成了河流沉积物(fluvial deposits)。河床和河漫滩上的泥沙可以根据颗粒大小进行分类,漂砾是最大的颗粒,黏土是最小的颗粒。不论大小,河槽中所有颗粒均会向下坡或下游搬运。河流中最大颗粒的搬运需要一个特定的水力条件,可称为河流启动搬运能力,通常也只有很大的流量才能搬运最大颗粒。由此,人们有时也用搬运的颗粒大小评价河流搬运能力。仅次于河流启动搬运能力的一个概念是牵引力,提供提升与拖曳的力量,使得颗粒沿河床底部或岸边搬运。

这些物质按颗粒大小和在水体中的运移方式分为推移质、悬移质和溶解质

其中,河流推移质(bed load)沿河床的底部向下游呈滚动、跳动或滑动式迁移,多为漂砾、砂砾,一般占迁移总量的10%。稍细颗粒的搬运相对较容易,在湍流的作用下呈悬浮状态搬运,这些颗粒因此被称为悬移质(suspended load)(图5.5)。悬移质主要由粉砂、黏土组成,悬浮在水体中,向下游迁移,并使得水体呈浑浊状。悬移质一般占河流迁移总量的90%,是河流迁移量的最多部分。部分悬移质可能是胶状黏土,能够很长时间呈悬浮状态,取决于黏土的类型与水化学条件。溶解质(dissolved load)是流域中风化的化学物质,可以影响水体的水质状况,通常以重碳酸根、硫酸根、钙离子、钠离子和镁离子为主要成分,它们占水体中溶解物质总量90%以上。

图5.5 河流泥沙颗粒的搬运

河流沉积物的量化通常用输沙量(sediment load)表示,即特定时间段里,如1年或1天,沉积物通过河流断面的总量,是由推移质、悬移质和溶解质3部分组成。单位常以“t”表示;还可以用输沙率(sediment yield)表示,指单位时间内沉积物通过河流断面的质量(或体积),单位常以“t/d”表示。

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