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河流地质作用详解-工程地质与士力学(第2版)

时间:2023-08-29 理论教育 版权反馈
【摘要】:河流的侧向侵蚀作用是指河流冲刷两岸,加宽河床的作用,主要发生在河流的中下游地区。图3.5侧向侵蚀作用使河谷不断加宽2.河流的搬运作用河流将其携带的物质向下游方向运移的过程,称为河流的搬运作用。它是河流侵蚀、沉积和地壳升降等作用的共同产物。

河流地质作用详解-工程地质与士力学(第2版)

图3.3 洪积扇示意图

河流是在河谷中流动的经常性流水。河谷包括谷坡和谷底,谷坡上有河流阶地,谷底可分为河床和河漫滩(图3.4)。

河流的地质作用可分为侵蚀作用、搬运作用和沉积作用。

1.河流的侵蚀作用

河流侵蚀作用是指河水冲刷河床,使河床岩石发生破坏的作用。破坏的方式主要是机械破坏 (冲蚀和磨蚀)和化学溶蚀,河流以这两种方式不断刷深河床和拓宽河谷。按河流侵蚀作用方向,又可分垂直侵蚀作用和侧向侵蚀作用两种。

(1)垂直侵蚀作用。河流的垂直侵蚀作用是指河水冲刷河底,加深河床的下切作用。其侵蚀强度取决于河水具有的能量大小和河底的地质条件。

河流上游,由于河床的纵向坡度较陡,流速较大,河流的垂直侵蚀作用强烈,常形成V形深切峡谷。我国长江、黄河等河流的上游,就有很多峡谷出现,如三峡、龙羊峡、刘家峡等。

图3.4 河谷的组成

1—河床;2—河漫滩;3—谷坡;4—阶地;5—平水位;6—洪水

(2)侧向侵蚀作用。河流的侧向侵蚀作用是指河流冲刷两岸,加宽河床的作用,主要发生在河流的中下游地区。侧向侵蚀作用的结果是使河谷越来越宽,河床越来越弯曲(图3.5),形成河曲。河曲发展到一定程度时,可使同一河床上、下游非常靠近,在洪水时易被冲开,河床便截弯取直。被废弃的弯曲河道便形成牛轭湖(图3.6)。

图3.5 侧向侵蚀作用使河谷不断加宽

2.河流的搬运作用

河流将其携带的物质向下游方向运移的过程,称为河流的搬运作用。河水搬运物质的能力,主要取决于河水的流量和流速。河流搬运物质的方式有推运、悬运和溶运三种。

3.河流的沉积作用

在河床坡降平缓地带及河口附近,由于河水的动能减小、流速变缓,水流所搬运的物质在重力作用下便逐渐沉积下来,此沉积过程称为河流的沉积作用,所沉积的物质称冲积物(层)。

河流搬运物质的颗粒大小和重量,严格受流速控制。当流速逐渐减缓时被搬运的物质就按颗粒大小和比重,依次从大到小、从重到轻沉积下来,因此,冲积层的物质具有明显的分选性。上游及中游沉积物质多为大块石、卵石、砾石及粗砂等,下游沉积物多为中、细砂、黏土等。河流在搬运过程中,碎屑物质相互碰撞摩擦,棱角磨损,形状变圆,所以冲积层颗粒磨圆度较好,且多具层理,并时有尖灭、透镜体等产状。

由于河流沉积作用的影响,其结果能形成下列几种常见的地貌。

(1)冲积扇。由冲积物形成的扇形碎屑堆积,若为冲积、洪积物堆积则称为冲积洪积扇。

(2)三角洲。在河流入海处形成的堆积,如珠江三角洲、长江三角洲。

(3)冲积平原。由冲积物所形成的平原,如华北平原、江汉平原。(www.xing528.com)

(4)沙洲(心滩与江心洲)。沙洲是在河身宽阔处,水流流速减小,由泥、砂、砾石等碎屑物沉积而成,如南京附近的江心洲。沙洲沉积多不稳定。

4.河流阶地

河谷两岸由流水作用所形成的狭长而平坦的阶梯平台,称河流阶地。它是河流侵蚀、沉积和地壳升降等作用的共同产物。当地壳处于相对稳定时期,河流的侧向侵蚀和沉积作用显著,塑造了宽阔的河床和河漫滩。然后地壳上升,河流垂直侵蚀作用加强,使河床下切,将原先的河漫滩抬高,形成阶地。若上述作用反复交替进行,则老的河漫滩位置不断抬高,新的阶地和河漫滩相继形成。因此,多次地壳运动将出现多级阶地。河流阶地主要可分为三种类型。

(1)侵蚀阶地。侵蚀阶地的特点是阶地面由裸露基岩组成,有时阶地面上可见很薄的沉积物[图3.7 (a)]。侵蚀阶地只分布在山区河谷,它作为厂房地基或者桥梁和水坝接头是有利的。

(2)基座阶地。基座阶地由两层不同物质组成,冲积物组成覆盖层,基岩为其底座[图3.7 (b)],它的形成反映了河流垂直侵蚀作用的深度已超过原来谷底冲积层厚度,已经切入基岩。基座阶地在河流中比较常见。

(3)堆积阶地。堆积阶地的特点是沉积物很厚,基岩不出露,主要分布在河流的中下游地区。它的形成反映了河流下蚀深度均未超过原来谷底的冲积层。根据下蚀深度不同,堆积阶地又可分为上叠阶地和内叠阶地[图3.7 (c)、(d)]。上叠阶地的形成是由于河流下蚀深度和侧蚀宽度逐次减小,堆积作用规模也逐次减小,说明每一次地壳运动规模在逐渐减小,河流下蚀均未到达基岩。内叠阶地的特点是每次下蚀深度与前次相同,将后期阶地套置在先成阶地内,说明每次地壳运动规模大致相等。

图3.6 河曲发展形成牛轭湖

图3.7 河流阶地类型示意图

(a)侵蚀阶地;(b)基座阶地;(c)上叠阶地;(d)内叠阶地

巨大河流的中下游,河谷非常开阔,河流堆积作用十分强烈,当阶地非常大时,形成一片平缓的广阔平原,称为冲积平原。

阶地分布于顺河方向的河床两侧,地形较开阔平坦,土地肥沃,是农业生产、工程建设和人类居住的重要场所,渠道、公路、铁路常沿阶地选线。在水工建筑物中,常利用阶地作为库房、加工厂和工人住宅的场所。堆积阶地一般具二元结构,应注意下层砂砾石的透水问题。此外,还应注意阶地内斜坡的稳定性,防止崩塌、滑坡等不良地质现象的发生。

5.河流侵蚀、淤积作用的防治

对于河流侧向侵蚀及因河道局部冲刷而造成的塌岸等灾害,一般采用护岸工程或使主流线偏离被冲刷地段等防治措施。

(1)护岸工程。

1)直接加固岸坡。常在岸坡或浅滩地段植树、种草。

2)护岸。有抛石护岸和砌石护岸两种。即在岸坡砌筑石块(或抛石),以削减水流能量,保护岸坡不受水流直接冲刷。石块的大小,应以不致被河水冲走为原则。抛石体的水下边坡一般不宜超过1∶1,当流速较大时,可放缓至1∶3。石块应选择未风化、耐磨、遇水不崩解的岩石。抛石层下应有垫层。

图3.8 丁坝

(2)约束水流。

1)顺坝和丁坝。顺坝又称导流坝,丁坝又称半堤横坝。常将顺坝和丁坝布置在凹岸以约束水流,使主流线偏离受冲刷的凹岸。丁坝常斜向下游,夹角为60°~70°,它可使水流冲刷强度降低10%~15% (图3.8)。

2)约束水流、防止淤积。束窄河道、封闭支流、截直河道、减少河道的输砂率等均可起到防止淤积的作用。也常采用顺坝、丁坝或两者组合使河道增加比降和冲刷力,达到防止淤积的目的。

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