上图中,由上至下分别显示了河流的上游,中游和下游。河流在演化过程中,本质上就是一个由上游慢慢变成下游的过程。也就是说,只要时间足够,地质构造稳定,水量补给充分,那么所有的上游都会变成下游。
在这三个部分中,河流的主要剥蚀的方式并不同,所以显示出来的形貌特点也不同。河流在演化的过程中改变地形最主要的三种作用方式分别为,下蚀作用(向下侵蚀),溯源侵蚀作用(向源头侵蚀)和侧蚀作用(向侧面侵蚀)。
上游主要为下蚀作用和溯源侵蚀作用,中游主要为下蚀作用和侧蚀作用,而下游主要为侧蚀作用。那又是什么决定了河流以何种侵蚀作用来继续演化呢?坡度。换一个比较专业的名词,纵坡降(或者纵比降)。河水在向下游流动时,河床纵坡降的大小决定了侵蚀作用的主要方式。典型的河流纵剖面如下图:
上图为美国威斯康辛州的halfway creek河床纵剖面,纵轴为河床的海拔,横轴为离河口的距离。显然,越靠近河流的源头,河床的纵坡降就越大。发育成熟的河流,最终流入湖或者海的时候,其坡度已经相当的小了。此处说湖或者海,是因为它们都可以决定河流的侵蚀基准面,从而影响纵剖面的形态,比如下图:
上图中河流被中间的湖泊分为两段,每一段都的纵剖面都是一个弧形。而如果没有中间的湖泊,整个纵剖面应该在红色虚线的位置。设想在一条类似于红色剖面线的河流上拦腰建一个水电站,会怎样?上游河道的侵蚀基准面改变,河流会由红色虚线向两段式演化,原有的平衡遭到破坏。这就是为什么修建水电站的影响远远超出蓄水库区,而影响整个上下游的原因。
纵剖面看完,还有横截面。
典型的河谷要素包括:谷底和谷坡。
谷底包括河床和河漫滩。河床是长期有河水流过的渠道。河漫滩(也叫做泛滥平原或者洪泛平原)是发洪水时会被淹没的部分。河漫滩并不等同于除了河床以外的谷底,它只代表由河水(以及洪水)沉积成因的部分。谷坡是河谷两侧倾斜的部分,经常发育台阶状的河流阶地。从空中俯瞰时,如下图,会发现河漫滩是在河床两侧断续分布,并且,不一定连续发育。
那么,河流是怎么起源的呢???
最简单的初始状态,就是一块高于海平面(侵蚀基准面)的大平地,汇集了区域内的小溪水,然后流到了海里。因为溪水的海拔高于海平面,所以入海口很可能是一个瀑布。然后,这个瀑布会怎么发展呢?见下图:
这个瀑布会侵蚀缺口处的岩石,并向上游的方向后退,这就叫做溯源侵蚀。这样,河床的深度虽然不一定变深,但是河谷的深度肯定会变深。
对于大平地上的小溪来说,时间越长,溪水(或者洪水)带走的砂石越多,河床就会越深。这就是下蚀作用。最初的河谷会因为水流的迅速下切而呈V字型,比如黄河上游某段的河谷:
随着时间的推移,初始的小溪会慢慢的加深,加宽,并加长。也就是下蚀,侧蚀和溯源侵蚀同时发生。如下图:
同时也不断地扩大其分水岭的范围,也就是其流域的范围(想象一片叶子慢慢长大的过程)。如图:
甚至袭夺其他的河流:
然后我们的小溪就慢慢地发展壮长大了,成为有模有样的河流了。
粗粗翻译一下
1、由上游至下游,河床坡度(纵坡降)越来越小,水流速度也越来越小,但是因为汇集了更多的地表流水,水流量反而变大了。 【专题突破】从各省坡度地图看高考地理如何考察坡度?(附考点设计)
2、由上游至下游,河谷形态由V字型慢慢变成谷底宽阔的箱型,河床也渐渐变浅变宽。如下图:
( 翻译上图英文):
上游:谷坡陡峭,河床狭窄。中游:谷底开始发育,河床渐宽。下游:宽阔的河漫滩,深而宽的河床,两侧发育天然堤。
现实中的河流千姿百态,受降水,植被,地质构造和岩性等等因素综合影响,讲起来就太复杂了,具体到一条河流的上游来说。
1. 其源头有可能来自冰川融水
2.也可能来自一汪泉水
3.也可能什么也没有(也许是雨水)
当河流经过初始的迅猛增长,就进入了成年期,最开始时的海边小瀑布就慢慢变成了中下游。典型的中下游是这个样子的:
看完上面的河谷地貌,问题来了,河流是怎么蜿蜒而行,拓宽河谷的呢?
侧蚀作用。侧蚀作用的同时,河床发育河曲并在河谷中来回摆动,使河谷变得更为宽阔。
当河床坡度(纵坡降)逐渐减小的时候,河水流速减缓,河床上沉积的砂石慢慢增多,下蚀作用变弱。河道受地形影响或者生物活动会形成初始的轻微弯曲。水流在经过这种弯曲的时候,会形成螺旋状的环流,如下图所示
看右侧的河床平面图,河水受两岸摩擦力影响,正中的水流流速最快。当河流具有初始弧度时,最强的水动力会冲击正前方的河岸,并在凹岸形成局部高压,水会被向下挤压,形成左边截面图A所示的螺旋状环流。这种环流会逐渐剥蚀凹岸,而把剥蚀的沙石搬运到凸岸堆积起来。这种环流被称作横向环流。
注意,截面A的环流是顺时针,而截面C的环流是逆时针。它们两者剥蚀的河岸也不同,一个是左岸,一个是右岸。横向环流的形成与地转偏向力没有关系。另外,地转偏向力是对所有水分子同时作用,并不会对河床的弯曲造成很大影响。其影响仅对水流有扰动作用,主要体现在河流入海口三角洲的形态上。
如果在上图中还没有看明白横向环流,可以看下图
当河曲抵住河谷两侧的时候,就会剥蚀谷坡,使河谷变宽。这时候河岸边的建筑和田地都会比较危险。
河曲不单单会变得更弯,还会向下游移动
因为河水冲击的不是凹岸正中间的位置,而是偏下游处,所以,河曲会慢慢地向下游挪动。图中虚线就是未来河曲将要移动的位置。
当河流在河谷或者平原上平静的流动时,河曲由于凹岸侵蚀/凸岸堆积的作用,会变得越来越弯曲,如下图由左至右,曲率越来越大:
直到变成这样:
当洪水来临时,水流会冲开河曲狭窄的瓶颈处:
或者,没有洪水,而是日积月累,两侧的河道慢慢靠拢,最后会联通到一起,形成新河道,而将弯曲的部分遗弃掉。
比如这样的牛轭湖:
河曲在平原上可以随意摆动,其任性程度简直令人发指(如下图):
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