關于河流和相關地貌的知識

2023年12月29日發(作者：永不分開)

關于河流和相關地貌的知識

降雨或者冰雪融水，除少量下滲的部分以外，都要順坡流動。順坡流動的水流有大有小，小的可稱涓涓細流，大到什么程度可稱河流尚無定論。但無論大小，它的作用機制都是一樣的。河流是地表或近地表最普遍存在的地形塑造外動力，因此或大或小的河流地形幾乎是無所不在的一種地形類型，只有在沙丘和冰川表面才不見它們的蹤跡。要明白各種河流地形的特征，必須先了解河流的侵蝕、搬運和堆積作用。

一、河流的侵蝕、搬運和堆積作用

風化作用使巖石變得松散。松散的巖石碎屑在水流的沖擊下，就要被掀動，被水流帶走。被水流帶動的巖屑還可以研磨巖石使其破損。水流對巖屑的掀動，以及水流帶動的巖屑對巖石的研磨就是水流的侵蝕作用。水流的流量、流速愈大，侵蝕能力就愈強。巖屑被水流搬運的方式有3種，稱為推移、躍移與懸移。推移是水流推動巖屑順水底滑動。躍移是沙粒或小碎屑從水底彈跳到水中，又落回水底，再躍入水中，如此等等的過程。它可以由水流的紊動引起，也可以由水底沙石受到上游來的沙石的撞擊引起。懸移限于粉砂或更細的顆粒，它們在水中懸浮，隨水流動。

水流所以能夠進行侵蝕和搬運是因為它有動能。然而，水流在進行侵蝕、搬運泥沙和與邊界(在河流就是河床與河岸)的磨擦中就要損失能量，以至于沒有足夠的能量繼續搬運，就要把泥沙堆積下來。水流的動能是隨地面坡度和流量增減而增減的。后兩者在水流運動過程中都有變化，所以沿水流方向侵蝕、搬運和堆積是頻繁交替進行的。但是就一條較大的河流而言，一般是上游坡度大，水量雖小，仍以侵蝕為主；中游坡度變緩，且由于支流的匯入，流量加大，以搬運為主；下游沒有支流繼續匯人，流量不再增加，而且地面坡度很小，則以堆積為主。

二、流域、水系、河谷、河床

一條河流及其大大小小的支流的集水范圍就是該河的流域。一條河流的流域與另一條河流的流域由分水嶺隔開。隨著河流大小不同，分水嶺有高有低。嚴格來說，只有在山地里，河流深切的情況下，才有高大明顯的分水嶺；在平原區，河流與河流之間的地面高度很小，很不明顯，可以只簡稱為分水。一個流域范圍之內，河流有主流與支流，它們合起來組成河網，或稱水系。

隨著地面的起伏形態與地質構造不同，水系有不同的格局。在比較平整、巖性均一的地面上，主流就像樹干，支流就像樹枝互相交接在一起，稱為樹枝狀水系。由褶皺地質構造組成的山地中，主流往往沿向斜構造的軸線而流，支流則順背斜的兩翼垂直向主流匯聚，形成

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矩形格狀水系。穹形隆起的地面上常形成放射狀水系，且在穹隆的邊緣形成環狀水流把放射狀的支流匯攏起來。相反，盆形洼地上則形成向心水系。地面隔水性強，則水系密集；透水性強，則水系稀疏。所以，從地形圖上判讀水系也是粗略考查地形、地質構造和巖石性質的一種方法。

河谷是河流深切侵蝕所形成的長條負地形。河谷的最上緣稱為谷肩，往下是谷坡，再下是谷底。河流沿谷底流過的地面稱為河床。河谷的深淺和寬窄與地區的構造升降歷史和組成河谷的巖石性質有關。構造上升迅速且巖性堅硬，則河谷深切、窄狹、陡峻；相反，則河谷寬淺。

三、河道的類型

河道的類型指河流流路在平面上的圖形，就像我們從空中看到的一樣。河道類型可以分為曲流、辮流、分汊和順直4種，其中曲流與辮流是主要的。

1.曲流。指比較有規則地彎向一側，緊接著又彎向另一側的河道；完美的情況就像正弦曲線似的，兩個相鄰彎曲互相對稱。

水流本性就是要走彎，這從冰川表面融水或者傾斜玻璃板上的水滴的流動都可以看到。至于河床中的水流由于河岸、河底物質都不會是完全均勻的，水流就更趨向于屈曲前進。在河流流量比較穩定，含沙量相對于流量而言不太大，河床比降較小，構成河床的泥沙又較細、較均勻時，曲流河道就會形成。

仔細分析，曲流河道中的水流實際是呈螺旋式前進的。在曲流凹岸一側，水流有下降的分量；在凸岸一側，有上升的分量。在螺旋流的作用下，凹岸受侵蝕，凸岸發生堆積。若橫切河槽作一剖面的話，可以看到河底是從凸岸向凹岸傾斜的。若順河作河底剖面的話，會發現在一個河曲向下一個河曲轉折的地方水較淺；在河曲凹岸略偏下游方的地方，水深較大。晚近的研究證明，凸岸的堆積物質并非來自正和它相對的凹岸，而是來自它上游方的凹岸。無論如何，在螺旋流的作用下，凹岸將愈益向凹方凹入，凸岸將隨之愈益向凹方凸出，使曲流的曲度愈來愈大。這樣發展的結果，相向接近的相鄰凹岸間的所謂曲流柄將愈縮愈狹，以致一次洪水切穿曲流柄，造成新的槽道，稱為曲流的裁彎取直。

河水主要走新生的直道以后，彎道的入口和出口就要漸漸被淤死。在這種情況下，該彎道即轉為湖泊。按其形狀，它們被稱為牛軛湖。

2.辮流。與曲流的單一的、寬深比較小的、較規則彎曲的河道成強烈對照的，是辮流的多分支、寬深比大、彎曲度小、散亂無章、變化迅速的河道。辮流所以有這些特征主要是因為流量不穩定，暴漲暴落，相對于流量而言，含沙量很大，并且不均一。當洪峰到來時，這

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種河流迅速拓寬它的河床，并沿許多深泓線堆積，形成水下淺灘。洪峰過后，許多淺灘出露水面，成為沙島；沙島與沙島之間是多股的河道，它們忽分忽合，交織如辮。再次洪水來時，有些沙島不被淹沒，有些被淹沒的可能被水流斜切而過，其上形成新的槽道。這樣，到下一次枯水位時就會看到槽道的分布面目全非，有的槽道作了大幅度的遷移，因此這種河道也稱為游蕩型河道。

辮狀河道形成的最主要條件是流量很不穩定，含沙量大且粒度粗而不均一。后者使河岸易被侵蝕，易于崩塌，更增加了河水的含沙量。這一切都有利于河床的展寬，河水變淺，堆積旺盛，河道遷徙。辮狀河流常出現在冰川末端，由冰川融水構成，或出現在水流不穩定，含沙量大的山區與山前河流上。黃河下游雖發育在大平原上卻為典型的辮狀河，那是因為黃河從黃土高原獲得了大量泥沙，并且泥沙粒級主要是粉砂、細砂和粗砂，河岸易蝕而不穩定。黃河易淤易徙易決，自古已然。由于黃河下游河床即使在自然條件下，也是高出兩旁地面的，所以從衛星影像圖和航空照片上都很容易判讀出華北平原上的黃河古河道來。歷史時期黃河曾多次大致以鄭州為頂點作大規模的擺動，有時擺到山東以北，有時擺到山東以南，這是大家熟知的事實。

3.分汊。與辮狀河不同之處在于它的汊河數目較少，流路較為穩定，由長期出露的沙島隔開。這種河型在長江中、下游普遍出現。所以有人把它列為單獨的類型。在長江上，分汊之間的沙島稱為江心洲。江心洲的雛形是水下淤積的淺灘。如果有某個淺灘逐漸穩定和堆高，就有可能在枯水期不被淹沒，出露為心灘，將水流分向它的兩側，形成兩股汊道。兩股汊道逐步被拓寬，變彎，其中的環狀流就會進一步將心灘加大加高。經過幾次大洪水以后，心灘被堆高到超出心灘水位，生長植物，進一步穩定，就成為江心洲。有的江心洲上還有人定居開墾。長江上的江心洲不勝枚舉，南京北面的八卦洲就是一個好例子。

江心洲多半形成在長江節點的上下游。所謂節點就是兩岸有基巖高地夾持、水狹流急的地方。節點上游壅水，下游河道突然放寬，都是容易落淤的地方。江心洲為什么特別出現在長江中下游呢?這與該區段的地質構造和河岸物質組成有關。因為從地質構造上看，這段長江上基巖隆起與凹陷交替出現；從河岸物質看，這段黏土成分不多，所以易受沖蝕而展寬。

4.順直。這種河道較不常見，出現了也延續不長的距離。這是因為水流中的渦流趨向于使河道向彎曲發展。少數的順直河道多為決堤洪水開辟而成。洪水退落后，它又慢慢向彎曲發展。所謂大水走直，小水走彎。前面說過的曲流的裁彎取直就是洪水決堤的結果。它取直了，又將逐漸彎曲。有些作者不把順直河道列為一種單獨的河型。它與前3種相比，無論規模和穩定性都遠遠不如。

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四、坡積裙、沖積扇、沖積平原、三角洲

1.坡積裙。水流在遇到坡度減小，磨阻加大，或突然分散的情況下，它的動能即不足以搬運所攜全部泥沙，而將泥沙堆積下來。坡面水流到了坡麓因坡度突然減小而將所攜泥沙碎石沿坡麓堆積下來，其形如裙故稱坡積裙。鑒別坡積物的主要標志是其成分都是坡上來的，大小混雜，碎石有棱有角，并且沿坡麓堆積。坡積裙經過幾萬年的累積可厚達十多米，如果山前地帶隨山地上升，坡積裙被出山河流切穿，就形成山前坡積臺地。

2.沖積扇。山地河流在出山進入平原后，坡度驟降，水流突然分散，所攜物質大量堆積，就要形成一個從出山口向外展開的扇形堆積體，稱為沖積扇。這是因為一條河道堆高了，水流就要轉向側方，以致在山前逐漸“掃”出一個扇面來。山地河流愈長愈大，水流量愈豐富，則形成的沖積扇規模愈大，坡度愈緩，沖積層分為下部礫石層和上部粉土層的層序愈明顯，并且礫石碩大、滾圓。北京所在的永定河沖積扇就是一個好例子。如果山地河流短小陡急，流量不定，則所形成的沖積扇規模小，坡度大，物質組成混雜無序，礫石多不磨圓。這類沖積扇有人特別稱之為洪積扇。沖積扇與沖積扇之間以及沖積扇前緣相對低洼的地方往往有地下水溢出。這種地方特別在干旱區最為寶貴，是聚落與耕地集中的地方，它們在荒漠區稱為綠洲。

3.沖積平原。是河流反復擺動所造成的規模較大的平原，這在構造沉降區特別發育。世界上人口最為密集，工農業與交通最為發達的多是這種地區。這種平原的沉積結構常常下部是礫石層，上部是粉砂黏土層，稱為沖積層的二元結構。對沖積層二元結構的解釋是：下部礫石層是河床堆積，上部粉砂黏土層是洪水溢出河槽時在河兩旁地面的沉積。所以，沖積平原河槽兩旁的地面也稱為泛濫平原。由于河道是擺動的，所以上述的具二元結構的沖積層就會平鋪在廣大地面上，其表層的細土就成為寶貴的農業資源。河流的泛濫在剛出河槽的地方先大量堆積，沿河形成堤狀的高地，稱為天然堤。沖積平原上的河流如果加積很快的話，它就要高出地面，一旦洪水在一處泛溢，切出一個深的新槽，洪水過后，河水可能繼續沿它流去而不再回到原來的河道。這是平原河流改道更常見的方式。

4.三角洲。是河流人海或入湖的堆積體。它的大量堆積是海湖的靜水對河流的頂沖引起的。大量的堆積使得河流從一個頂點開始分成許多支岔河道，河岔和它們的沉積物整體呈三角形，故名三角洲。按形態細分，三角洲有扇形、尖頭形(箭鏃形)和鳥足形三種。三角洲形態的差異與河流和海或湖水的相互作用有關。在比較封閉的海灣里，風浪作用很弱，三角洲上的主支汊河都堆積很快，各自向海延伸，就形成鳥足形三角洲；如只有主河汊堆積特別快，則三角洲呈尖頭形 (箭鏃形)。沿岸風浪很大，則只形成扇形三角洲。

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五、河流地形的演變

在沖積平原上河道可以在短期內發生變動，這在前面已經談過。然而，某些長大的河流還有過更大規模的變動，需要漫長的時間才能完成。這類過程不是人類直接的經驗所能覺察的，只能根據地質學和地貌學的理論和方法予以重構。

世界上常見一些長大的河流溝通盆地、平原和山地，長江通過三峽把四川盆地和江漢平原連接起來就是很好的例子。面對這種現象，人們很容易忽發奇想，認為遠古時期三峽那塊高地突然產生一條大裂縫，于是四川盆地的水就沿著它流到江漢平原上來。這種想法在地質學中稱為“災變說”，也曾流行過一時。然而，許多山地河谷里常有一級級的河流階地，也就是河谷側坡上的一級級平臺。典型的河流階地上面還覆蓋著有二元結構的沖積物，特別是有磨圓的卵石，使人不得不認為河流曾依次在各級階地的高度上流過。從上述現象可以憑演繹推理認為，山地河谷是河流隨著山地的逐漸上升，而逐漸下切形成的。這種看法在地質學中稱為“均變說”；對許多地質現象，包括地貌現象的解釋，都以均變說較為合理。

從河谷發育歷史可以進一步推演出一個地區的地形發育歷史來。根據現代地質測年技術可以知道，河谷的最高階地有的形成于約300萬年前。在最高的階地上方是寬谷淺丘的地形。由此可見，一地的地形可以從平緩的狀態變成高山峽谷。反之，有許多證據說明高大的山地或高原經過漫長的地殼穩定時期，在以河流作用為主的外動力剝蝕下，也可以變為非常平緩的地形，這在地貌學的術語中稱為準平原。

六、人類對河流的利用和改造

人類生活與河流密切相關，人類歷史在很大程度上是利用與改造河流的歷史。中國古代有許多關于治水的傳說。鯀繼承共工的方法“壅防百川”，遭到失敗。以后，帝堯啟用禹“疏川導滯”，取得成功。直到今日，治河仍離不了壅防與疏導兩手，但以疏導為主，壅防為輔，而且還必須因地制宜，因時制宜。

人類利用河流自古就包括飲用、灌溉和航運；到了近代，河流的利用還包括工業用水和發電。無論如何利用都必須服從河流的侵蝕與沉積的自然規律，否則徒勞無益，甚至導致災難。因勢利導地利用河流，則能造福人類。

水利措施首先要考慮的問題是泥沙的淤積。四川成都的秦代都江堰灌溉引水工程是解決泥沙問題的卓越范例。它使成都平原2000多年來“水旱從人，不知饑饉”。這個工程的精華就在于，在岷江剛出山口處的河心壘砌一個分水魚嘴，使河水分為兩路：外江和內江。外江是主河道，大部分流量通過外江下泄，少部分進入內江。內江再通過一條鑿穿基巖的隧道把水引向田間。內江在進入這條隧道以前，又通過溢洪道與外江相通，使過量洪水與沙石得以

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排還外江。分水魚嘴不但起了外江與內江之間分配流量的作用，并且保證內江處于河流凹岸。這樣，更多的泥沙可以排向外江，避免灌渠迅速淤塞。現代水文量測說明當外江、內江分擔流量各牛時，外江排泄過半的懸浮泥沙和大部分粗砂卵石。這樣，這項水利工程既保證了成都平原的灌溉，又盡可能地避免泥沙淤塞灌渠。這樣巧妙的水利工程是在2000多年以前完成的，使人贊嘆。

近代科學技術的發展使得大型水庫的修筑成為可能。水庫可以調節河流流量，因而可以防洪，可以保證工農業用水和航運，甚至還可以發電。但是水庫提高了水壩上游的水位，也就加高了侵蝕基準，必然要引起堆積。堆積作用將自庫尾向上游又向壩下發展。向上游的稱為溯源堆積，在庫內的就像入湖、入海的三角洲一樣，向前堆積。它的發展使庫容日益縮小，如果不開閘沖淤，水庫就會很快淤滿。考慮水庫的經濟效益必須同時考慮到修筑成本、它的各種效能和庫容的縮減速率。新中國成立初期修建三門峽水庫對黃河經黃土高原后的輸沙率估計不足，1960～1978年的18年間，庫容損失了39％，使蓄洪能力大大降低。長江三峽大壩設計高185米，儲水量可達400億立方米，萬噸輪可達重慶，年發電量可達840億千瓦小時。這些經濟效益是巨大的，但耗資巨大，以千億計。所以：水庫壽命是大家極為關注的問題。如果長江上游的水土保持工作不能跟上，水庫加速淤積，那將造成不可彌補的損失。

平原河道的治理最根本的問題也是盡可能地避免淤積。大家熟知黃河下游河道已高懸地面之上，有的地方已超過10米。這是發洪水時河水極易漫溢河槽和沖決河堤的原因。新中國成立后，在中國共產黨的堅強領導下，沿河群眾再接再厲，精心培護河堤，黃河始終沒有成災。然而，一味培高大堤，誰都知道不是長遠之計，最根本的是在上游有效地防止土壤侵蝕。來沙少了，淤積自然減緩，甚至可能轉向侵蝕。近來也有人主張在黃河下游有意識地人工決口放淤，既減少了天然決口的危險，又可以肥田。長江下游河床寬狹交替，河型曲流與汊流交替，治理方法則多種多樣。在汊流段，要保持航道暢通，就要經常疏浚淤塞的汊道。在曲流發育的荊江段，人工裁彎取直是維護河道的最簡易的辦法。長江荊江段位于地體沉降活躍的、廣闊的江漢平原上，河床高懸，每遇較大洪水，則泛濫成災。為避免洪水侵襲重要居民區，人們有意識地開辟泄洪區，屆時就開閘放水。

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