河流地质作用及下蚀作用详解

1.河流的侵蚀作用

河流在运动过程中对河谷岩石进行破坏的作用称为侵蚀作用。河水沿河谷流动时，以自身的冲力破坏岩石，更主要的是河流中除水体外，还携带着大量的泥沙和砾石等碎屑物，河流以它们为工具对河床进行磨蚀。此外，河水对岩石还有一定的溶解能力。河流就是通过冲蚀、磨蚀和溶蚀3种方式对谷底及两岸进行侵蚀的，但以前两种方式为主。

按侵蚀作用的方向，河流的侵蚀作用可分为两种类型，即沿垂直方向进行的下蚀作用和沿水平方向进行的侧蚀作用。这两种侵蚀作用在任一河段上都是同时存在的，只不过在不同的河段中，由于河水动力条件的差异，下蚀作用和侧蚀作用所显示的优势会有明显的不同。

下蚀作用 河流以携带的泥、沙、砾石为工具，并以自身的冲力和溶解力对谷底岩石进行侵蚀而使河床降低的作用称为下蚀作用。下蚀作用的强度首先与流速和河水中泥沙的含量有关。在河流的上游以及山区的河流，由于流速大，搬运力强，以下蚀作用为主，常形 成谷底深而窄、谷坡陡峭、横剖面呈“V”字形的峡谷。此外，下蚀作用与河床的岩石性质及地质构造有关。岩石坚硬（如沙岩、砾岩），下蚀作用相对较弱，河床表现为凸起地段；岩性较软（如黏土岩），下蚀作用相对较强，河床表现为凹下地段，致使河床纵剖面显示出坎坷不平的阶梯状形态。

下蚀作用在加深河谷的同时，又使河流向源头方向伸长，河流的这种溯源推进的侵蚀过程称为溯源侵蚀。分水岭不断遭到切割剥蚀，河流长度的不断增加，以及河流的袭夺现象都是河流溯源侵蚀造成的结果。

河流的下蚀作用并不是无止境的，而是有它自己的基准面。因为随着下蚀作用的发展，河床高度降低，坡度变缓，阶梯状高差逐渐消失，使整个河谷纵剖面成为一个圆滑的曲线，这时河床坡度与流速、流量和搬运物质完全达到平衡，河流的侵蚀作用趋于消失，该河谷纵剖面称为侵蚀基准面。海平面为所有入海河流的侵蚀基准面，所以，海平面称为最终侵蚀基准面。

侧蚀作用 河流以携带的泥、沙、砾石为工具，并以自身的动能和溶解力对河床两岸的岩石进行侵蚀，使河谷加宽的作用称为侧蚀作用。河流的中、下游以及平原区的河流，由于河床坡度较为平缓，侧蚀作用占主导地位。

自然界的河流由于地面坡度、岩性、地质构造等的不同，总是存在弯曲。此外，由于滑坡和支流注入等原因，往往在河床的一侧形成碎屑堆积物，迫使河道弯曲［见图 3.8（a）］。河水在流经弯道时，在惯性和离心力的作用下涌向凹岸，形成单向环流。侧蚀作用主要是单向环流产生的。呈单向环流运动的水质点在凹岸顺坡向下流动，不断对凹岸进行冲蚀和磨蚀，致使凹岸岸壁不断崩塌后退，同时凹岸侵蚀的产物又被沿河底横向流动的水流带到凸岸沉积下来［见图 3.8（b）］，使凸岸不断增宽并向下游推移。这样使河床曲率逐渐增大形成河曲［见图3.9（a）］。同时加宽了谷底。

图3.8　横向环流示意图(www.xing528.com)

河曲进一步发展，河床愈来愈弯曲，河长也随之增加，坡度变缓，流速降低，动能减小。当动能减小到即使在洪水期也只能在谷底上蜿蜒徘徊，再也没有能量去侵蚀谷坡，加宽河谷时，这时河流所特有的平面形态称为蛇曲［见图 3.9（b）］。在蛇曲的发展过程中，洪水期水量增大时可将河道截弯取直。被抛弃的旧河道两端被冲积物淤塞后形成牛轭湖［见图3.9（c）］。

图3.9　蛇曲及牛轭湖的形成

2.河流的搬运作用

环流将所携带的物质向下游方向搬运的过程，称为河流的搬运作用。被河流搬运的物质主要是片流的洗刷作用和洪流的冲刷作用带来的物质及少量河流侵蚀作用的产物。河流的侵蚀和堆积作用，在一定意义上都是通过搬运过程来进行的。河流搬运能力的大小，决定于河水的流量和流速，在一定的流量条件下，流速是影响搬运能力的主要因素。河流搬运物的粒径d与水流流速v的平方成正比，即d∝v2。

河流通过以下三种方式对碎屑物质进行搬运，即悬运、跃运和推运。碎屑物以何种方式被搬运，主要取决于颗粒的沉降速度与上举力的对比情况。颗粒的沉降速度即在静态液体中的下沉速度。它不仅取决于颗粒的大小，还取决于颗粒的密度、形状以及液体的密度。上举力包括紊流中向上流动的分量与因流速差而产生的上升力。

3.河流的沉积作用

河流搬运物从水中沉积下来的过程称为沉积作用。河流在运动过程中，能量不断受到损失，当河水夹带的泥沙、砾石等搬运物质超过了水的搬运能力时，被搬运的物质便在重力作用下逐渐沉积下来，形成河流冲积层。由于河流中的溶运物远没有达到饱和，所以河流基本上不发生化学沉积，而仅有机械沉积。沉积物几乎全部是泥沙、砾石等碎屑物。