旅游地质学复习.ppt
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1、流水是形成陆地地貌的主要外营力之一。流水在运动过程中,使沿程的物质发生侵蚀、搬运和堆积,形成了各种侵蚀地貌和堆积地貌。这类由流水作业所塑造的各种地貌,统称为流水地貌。地表流水可区分为面状水流和线性水流两类。面状水流即坡面径流,通常由许多细小股流组成,无固定的流路,时分时合,多呈薄层片流形式,顺坡向下流动。线状水流是指在沟谷或河槽中流动的水流。按水流的持续性由分为暂时性水流和经常性水流两种。,坡面径流的形成,除蒸发量外,主要取决于降水强度、土壤渗透率和地形条件。坡面径流是地表流水形成的初期阶段,它具有水层薄、流路广、作用时间和流程短等特点。坡面径流是坡地发育的重要因素。主要表现为冲刷、搬运和堆积
2、作用三种方式。影响坡面径流作用的因素:气候条件(降雨量)、地形(坡长、坡角)、地表组成物质和植被等。,第一节 坡面径流及其所形成的地貌,1.1 坡面径流的形成与作用,根据坡地侵蚀与堆积强度的变化,自上而下,一般可将斜坡划分为下列三个坡面径流作用带,相应地形成了不同的地貌类型。,1.2 坡面径流作用形成的地貌,位于坡地上部,接近分水的的地带。地貌类型以浅凹地为代表,主要指河谷源头的浅平低洼地。它在台地面或高平原上亦有分布。地势开扩微缓,至波状起伏。冲刷量顺被随着径流量的增加而逐步加大,致使浅凹地在具有一定纵向倾斜凹槽的下端,渐渐变深,转化为深凹地,并进一步可与暂时性水流形成的侵蚀沟谷相连接。,不
3、明显冲刷带,冲刷带,位于斜坡中部。一般坡度变陡,随着面状水流进一步分异、积聚,径流量和流速有所增加,坡面冲刷强度加大,形成许多侵蚀纹沟。其流向与坡向基本一致,横剖面多呈V形,深度通常小于0.5m。,淤积带,在坡麓地带,由于坡度变缓,坡面径流流速减小,并有大部分水体渗入地下,所以水流携带的大量碎屑物质发生堆积,围绕着坡地下部呈片状覆盖,形如裙边,称为坡积裙。其纵剖面形态表现为微凹向下的缓倾斜曲线,上部倾角一般为6-8,向下坡逐步变缓。坡积裙的前缘,通常与河谷底部、山间盆地或山前平原相连接。坡积裙是由被面径流作用形成的坡积物所组成。其岩性与所在坡地的基岩相同。一般由粉砂、砂和坎砾等碎屑物质组成,自
4、坡积裙的顶部向前线,机械组分由粗变细。,沟谷水流由面状水流发展而成,属暂时性线状水流。它具有水流流量变化大,暴涨暴落,沟底经常干涸无水。洪水时则水流淌急,含沙量大,泥沙粒径大小不一。沟谷水流在干旱、半干旱地区的草原或山麓地带分布尤为广泛。如我国黄土高原某些地区,植被稀疏,暂时性线状水流形成的沟谷迅速发展,地面遭受强烈切割,沟槽纵横交错,水土流失严重。,第二节 沟谷水流及其所形成的地貌,2.1 沟谷的发育,按照侵蚀沟谷的纵横剖面形态特征和演变过程,可把沟谷分为切沟、冲沟和坳沟三个发育阶段:,沟谷发育阶段,切沟:通常发育在裸露的坡地上,水流顺坡流动,往往聚成多条股流,侵蚀后形成大致平行的细沟。细沟
5、不断侵蚀扩大,发展成切沟。切沟宽深约l-2m,横剖面至V形,沟缘较明显,沟底纵剖面与沟身所在的坡面大致平行。但沟床如受出露岩层岩性差异或大石砾阻塞的影响,可形成阶梯状的小陡坎。冲沟:它是由切沟进一步发育而成。在水流的向源侵蚀作用下,沟头不断后退,并产生陡坎和跌水。同时由于侧蚀作用,沟槽加宽,横剖面呈宽展V形。其长度可达数公里至数十公里,宽度和深度一般为数米至数十米。冲沟纵剖面与沟身历在的坡面不一致,沟底剖面至凹弧曲线。,坳沟:冲沟发育到一定程度,向源侵蚀和下切侵蚀减弱,不再加深沟底,纵剖面坡度相当平缓,沟床上有沉积物覆盖;沟坡逐渐变得平缓,不再有明显的沟缘。这种宽浅的干谷,称为助沟,助沟的形成
6、标志着沟谷发育已进入衰亡阶段。坝沟沟底常已辟为农田。在冲沟发育过程中,轩沟底下切到潜水顶以下,沟谷水流得到地下水不断补给,则出暂时性水流转变为经常性水流,冲沟就演变为河谷。应当指出,由于气候、地形、土质和植被等因素及其组合特征的不同,各地侵蚀沟谷的发育程度和演化阶段颇有差异。,在广大山区范围内,沟谷水流形成的地貌,分布广泛,垂直分带比较明显,自上而下,一般由下列三部分组成:集水盆:系指位于沟谷上游的小型盆状集水洼地。盆底受后期流水的切割,常有小型侵蚀沟谷的发育。沟谷主干:它是集水盆地水、沙的通路。在洪水或暴流的作用下,沟谷受到强烈的冲刷,沟床下切深,谷坡陡峻,沟床的纵向坡降大,跌水发育。沟谷源
7、头向源侵蚀速度快,致使在些沟谷上游的集水盆表现不显,甚至缺失。,2.2 沟谷水流形成的地貌组合,洪积扇:自沟谷出山口后,坡降骤减,沟谷水流所携带的物质大量堆积,形成了以沟口为顶点的冲出锥或洪积扇。在干旱或半干旱地区的山麓地带,洪积扇发育往往非常典型、普遍。每当暴雨或冰雪大量融化时,巨大酌洪流流出山口后,迅速展开成辐射状散流,加上一部分水渗入地下,水流搬运能力随之大减,大量砾石、沙泥发生沉积,形成一个以沟口为中心的半圆形扇状堆积体,称之为洪积扇。洪积扇组成物质具在明显的分布规律,从扇顶到扇缘,可分为下列三个相带:,扇顶相:位于洪积扇顶部。通常表现为舌状叠覆的砾石堆积体。砾石粒径大,砾石间常有砂、
8、粘土混杂充填。堆积层厚度大,分选差,透水性强。由于洪积扇上沟槽很不稳定,水流多次改道,摆动,因而小型的切割、充填构造发育,在砾石层或砂层中,常夹在砂质透镜体或砾石透镜体。扇中相:位于洪积扇中部。组成物质较扇顶为纸主要由砾石、砂和粉砂组成。扁平的砾石里叠瓦状向上游倾斜。砂层中常见交错层理。砂质透镜体或砾石透镜体分布亦很普遍。扇缘相:位于洪积扇边缘部分。组成物质较细,由亚砂土、亚粘土组成,砂质或细砾石透镜体,具在水平层理和波状层理。,三相带,洪积扇形成之后,如山体断续上升,山前地带相对下沉,在老洪积扇前面可形成新的洪积扇,后者部分地覆盖在前者之上,成为叠置式洪积扇;若洪积扇的下方相对下降,则形成的
9、新洪积扇顶端向下迁移,老洪积扇被构谷水流切割成为洪积台地,或新老洪积扇以沟谷相连,形成念珠式洪积扇。若洪积扇基部发生构造掀斜运动,则洪积扇轴部会沿构造掀斜方向不断迁移。因此,对洪积扇组合及其变形的分析,常能为新构造运动的研究,提供很在价值的资料。,2.3 泥石流及其形成的地貌,泥石流为山区常见的一种突发性自然灾害现象,是由大量土、砂、石块等固体物质与水组成的一种特殊洪流。其中固体物质的体积含量大多超过15%,最高可达80%左右,容量一般大于1.3t/m3,大者能到2.3t/m3。巨大的泥石流爆发时,山谷雷鸣,地面颤动,呈粘性或塑性状态的泥石流体,沿着陡峻的沟道,前阻后拥,穿峡出谷,往往在几分钟
10、至几小时内,将数十万至上千万立方米的固体物质,从山上搬出山外,对沿程农田、道路和城镇造成很大破坏。,大量松散的固体物质:在构造破碎、地震活动、风化剥蚀或冰川活动强烈的沟谷流域内,往往提供了大量砂砾等碎屑物质,又经过崩塌、沿坡等块体起动,进入沟槽,为泥石流的发育提供了物质基础。暴雨和洪水:松散固体物质受暴雨浸润、冲蚀,使它成为流塑状态。洪水具有强大侵蚀和搬运能力,进一步将其转化为泥石流。因此,当沟谷中上游地区发生暴雨、冰雪大量融化或湖泊、水库溃决时,最易产生泥石流。陡峻的沟谷:泥石流沟的源头多呈环形洼地,有利于松散固体物质与水流的聚集,是碎屑物质和水的主要供给区。陡峻的沟坡和比降较大的沟床,使其
11、快速形成泥石流,并迅速下泻。,泥石流形成的基本条件,根据泥石流的物质结构和流态特点,分为粘性泥石流(层流性泥石流)和稀性泥石流(紊流性泥石流)两类。粘性泥石流的固体物质含量较高,一般占40-60%,容重大于1.7t/m3。其中粉砂、粘土含量较多,泥浆粘度很大。稀性泥石流的固体物质含量较低,一般为15-40%,其中粉砂、粘土的含量较少,容重3,泥浆粘度小于3泊。此外,按照引起泥石流的激发因素,可分为冰川泥石流、暴雨泥石流和地震泥石流等类型;根据泥石流物质组成的差别,分为泥流、泥石流和水石流三种类型。,泥石流类型,泥石流侵蚀和搬运作用强烈,特别是粘性泥石流的作用更为突出,往往造成流域内外地貌的巨大
12、变化。在泥石流沟谷的源头和上游地区,以侵蚀作用为主,沟谷快速被蚀深、展宽、沟槽顺直,横剖面多呈宽而陡的槽形。泥石流沟谷的中游地段,大多表现为峡谷。泥石硫沟谷的下游地段,以堆积作用为大。泥石流作用还会影响其下游相邻地区的地貌发育。规模巨大的泥石流虽然是一种破坏力很强的突发性灾害,但只要充分认识它的形成、发展与运动规律就能在效地进行防治。,2.3.3 泥石流作用形成的地貌特点,河流养育了人类,人类的生存与发展离不开水;河流又威胁着人类的生存,在全球自然灾害中,水灾排行第一位。千百年来,河流让人类费煞心机,显著改变着人类的命运。尽管洪水有时会将村庄人畜一卷而光,但由于饮水和工业用水,人类和河流又难分
13、难解。石器时代,古人沿河而居,捕鱼为生;旅行时,河流既是他们的主要路线,同时又是他们的旅行障碍。古代埃及人靠春季尼罗河的洪水而获得可耕土地,稍后又学会了储水灌溉。古代大禹治水,是疏而不是堵的先进技术。公元前250年,四川郡守李冰父子筑都江堰,引岷江水入川西平原,使川西平原“水旱从人,不知饥谨,时无荒年,天下谓之天府”。都江堰的科学原理:深淘滩,低筑堰,遇弯截角。,第三节 河流的作用,水流不断地塑造河床,其动能大小与水量M的一次方和流速V的二次方成正比,即E=1/2MV2。水流动能增强,夹带河流泥沙的能力也随之增大,会使河床发生侵蚀,反之则发生沉积。流水即通过侵蚀、搬运和堆积三种作用方式塑造着河
14、流地貌。,河流:地表上具经常性流水的线形凹地。河流形成过程:片流洪流大河层流:水质点运动轨迹(线)平行仅在平坦河底附近运动弱。紊流:水质点运动浅无规律紊乱,紊流是河水中最常见的运动形式。河逆水流除向下游运动外,还存在着垂直于主流方向的横向运动,表层的横向水流与底层横向水流的方向相反,如不考虑纵向水流的影响,在过水断面上,横向水流构成一个封闭系统称之为环流。环流与纵向水流结合在一起成为螺旋流。,3.1 河道水流运动特征,弯道离心力:河流开始是直的。变弯的原因是由于河流中心的障碍物增大了摩擦力与粘滞力;流水在河流弯曲部位因惯性作用而产生离心力。该力作用于河流的凹岸使河流的主流线(流速最大的点的连线
15、)偏向凹岸使凹岸的水面提高,凸岸的水面降低,产生横向比降产生从凹岸向凸岸的横向力,该力作用方向是凸岸。弯道离心力和横向力的联合作用,造成河流凸岸堆积、凹岸侵蚀(物质搬运至凸岸,能量减弱而沉积,形成点沙坝)。,弯道离心力,旋涡流:在天然河道不规则河岸附近及河底起伏的后面,由于水流的离解,液体通常以质点群的形式围绕着一个公共轴转动,称为旋涡流。河岸附近绕垂直轴旋转的直轴旋涡,常对岸边产生强烈的冲蚀,引起河岸的崩坝。在床底岩槛及沙波等起伏处形成的横轴旋涡流,会使床底发生变形。此外,根据水流动能与势能的比值,可将河道水流的运动形式分为急流与缓流。由费洛德数判定。缓流:Fr1;急流:Fr 1。v:平均流
16、速;h:平均水深。,河道水流破坏地表,并冲走地表物质称为河流的侵蚀。水流除自身冲蚀作用外,并通过所带碎屑物作为工具对河床进行撞击和磨蚀。流水对河床的侵蚀按其作用的方向,可分为下蚀和侧蚀。,3.2 河流的侵蚀,流水加深河床与河谷的作用称为下蚀(下切侵蚀、垂直侵蚀)下蚀的强度取决于水流的动能、含沙量以及河床组成物质的抗冲强度。动能愈大,水中抉带的泥沙愈少;河床的组成物质众松散,则下蚀速度愈快。,下切侵蚀,侧蚀,流水拓宽河床和河谷的作用称为侧蚀(侧向侵蚀),侧蚀主要发生在河床弯曲处,由于弯道环流的作用,使凹岸受蚀,凸岸堆积,弯道越来越弯,侧蚀作用也就相应增强;河流下游地区由于坡度减缓、流速变慢,也以
17、侧蚀为主。,河流的侧蚀作用使河床发生侧向迁移,并导致河曲的发育。河流的下蚀和侧蚀经常是同时进行的。但在河流不同河段和不同发育阶段,二者有主次之分。右图为下蚀和侧蚀同时作用但以下蚀作用为主的河谷(由于下蚀很深,若不在谷坡边缘,看不到谷底。,向源侵蚀(溯源侵蚀):河流下蚀作用在源头或河床坡度突然转折处(如瀑布、裂点)向上发展的结果。向源侵蚀的速度除受流速和水量控制外,取决于表面岩石和土层的松硬程度。向源侵蚀的结果使河床伸长。,向源侵蚀,河道水流携带泥沙及溶解质,并推移床底沙砾的作用 称为河流的搬运,河流搬运形式有三种:推移:泥沙颗粒沿河底滚动、滑动或跳跃运动悬移:水流中夹带较细小泥沙以悬浮状进行搬
18、运。溶解质搬运:水流运动带走溶解于水中的溶解质,主要在可溶性岩分布地区,3.3 河流的搬运,3.4 河流的沉积,当河流能量降低,不再有足够的能力来搬运其原来所搬运的泥沙时,就要发生泥沙的沉积。随河流速度下降,从上游向下游,由粗粒向细粒过渡逐渐沉积的现象称机械沉积分异作用。由沉积作用在河道沉积下来的碎屑物称沉积物。河流的侵蚀、搬运和沉积的联系:河流的侵蚀、搬运、沉积作用是同时进行、错综交织在一起的,但河流不同段落的作用性质和强度有差别,一般地:上游以侵蚀作用为主,下游以堆积作用为主;曲流河段内则凹岸侵蚀、凸岸堆积。,河谷基本形态包括谷底和谷坡两部分,谷底一般由河床和河漫滩组成,谷坡上常发育一些阶
19、地,如图:河谷横剖面图。河谷的基本要素:河床、河漫滩、阶地,第四节 河流地貌,4.1 河谷基本形态,河谷的发育,峡谷:呈V形,下蚀为主,谷底几乎为河床占据;宽谷:呈宽 V形,侧蚀为主,形成曲流河床,河床左右不对称,开始发育河漫滩;成熟河谷:为宽浅 U 形,以河流堆积作用为主,形成泛滥平原。,上游,中游,下游,从河源到河口,沿河床最低点所作的剖面,一般山地石质河床或上游河段较陡,反之较缓。总体上看,多数河流的河床纵剖面呈凹形。侵蚀基准面:河流的下切侵蚀深度不是无止境的,通常是下切到接近某一水平面后,逐渐失去侵蚀能力,不再向下侵蚀,这一水平面称为河流的侵蚀基准面。侵蚀基准面又可分为终极侵蚀基准顶和
20、局部(地方)侵蚀基准面两种。控制河流下切侵蚀的最低基面称为终极侵蚀基准面。,4.2 河床地貌,4.2.1 河床纵剖面,侵蚀基准面,流水下蚀的极限平面。可分为:局部侵蚀基准面 终极侵蚀基准面,海平面,湖面,侵蚀基准面变化必然引起河流再塑造,当侵蚀基准面上升时,水面比降下降,水流搬运泥沙的能力也下降,河流发生堆积,相反,当侵蚀基准面下降时,因基面下降而出露的河床坡度增大,水流侵蚀作用加强,开始在新出露的河段发生侵蚀,然后逐渐向上游发展,导致溯源侵蚀。溯源侵蚀现象在河流中极为普遍,除上述河口段因基面下降引起的后退侵蚀以外,主支流上游的沟谷源头向河间地的侵蚀、河流上各个跌水的向上游后退侵蚀等等均用溯源
21、侵蚀。,当河床的侵蚀和堆积达到了平衡状态(即冲淤平衡状态)时所出现的河床纵剖面为平衡剖面(均衡剖面),它是一个圆滑均匀的凹形剖面。,均衡剖面,影响河床纵剖面形成与发展的因素,影响河床纵剖面形成和发展的因素,如气候、水文(流量、流速、泥沙量),岩性、植被等相互间存在着紧密的联系。如果其中一个因素发生变化,其它因素将随之发生一系列调整,因此,床底剖面上侵蚀和沉积两者之同的平衡关系是暂时的,相对的。,沙波是冲积河床上常见的运动变化迅速的微地貌,表面多形成起伏的沙波。沙波的成因说法不一,一般认为其形成与水流脉动在关。天然河床通常是不平整的,即使原河床是平整均匀的,由于河底流速的脉动,床面的泥沙被扰动后
22、,床面必产生微小的凹凸不平,近底水流与不平的床面相夏作用就形成了沙波。,沙波,A.缓流:形成沙垅 B.动平整阶段:床底平坦 C.急流:形成逆行沙波,4.2.3 浅滩和深槽,冲积河流的河床上,分布着各种形态的泥沙堆积体,其高程在平水位以下者称浅滩(分心滩和边滩),浅滩之间水深较大的河槽部分称深槽。浅滩和深槽交替分布,使河床上出现纵向波状起伏的微地形,在弯曲河道,凸岸多浅滩,凹岸多深槽。因河流输沙能力小于含沙量(比如在沿程流速突然减小、环流的减弱或消失、洪枯水流流路不一致等)情况下形成浅滩。在河湾凹岸和和河床的束窄段,因受水流冲刷,形成深槽。,浅滩段河床形态有:边滩、心滩、江心洲、沙埂(航道浅滩)
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