冻融侵蚀与冰川侵蚀终稿剖析.pptx

第七章第七章 冻融侵蚀与冰川侵蚀冻融侵蚀与冰川侵蚀目目 录录7.1 冻融侵蚀冻融侵蚀7.2 冰川侵蚀冰川侵蚀7.3 冻融侵蚀及冰川侵蚀防治冻融侵蚀及冰川侵蚀防治7.1.1 冻土作用机制冻土作用机制 7.1.1.1 冻土基本特征冻土基本特征 冻土冻土是指温度在摄氏零度以下，含有冰的土是指温度在摄氏零度以下，含有冰的土（岩）层。（岩）层。而有些土层的温度很低，但没有冰的存在则而有些土层的温度很低，但没有冰的存在则不能叫做冻土，只能叫低温寒土。不能叫做冻土，只能叫低温寒土。冻土的主要外力作用是冻土的主要外力作用是冻融作用冻融作用。冻冻土土一一般般分分为为两两层层，上上层层为为夏夏融融冬冬冻冻的的活活动动层层，下下层层才才是是常常年年（多多年年）不不化化的的永永冻冻层层。活活动动层层在在夏夏季融化后称为季融层，在冬季冻结后称为季冻层。季融化后称为季融层，在冬季冻结后称为季冻层。上层土的冻结膨胀，就会对下面还未上层土的冻结膨胀，就会对下面还未冻结的含水土层施加压力，使未冻结层在冻结的含水土层施加压力，使未冻结层在刚性的永冻层上面发生塑性流动而产生揉刚性的永冻层上面发生塑性流动而产生揉皱变形，这种现象称为皱变形，这种现象称为冻融搅动构造冻融搅动构造（如（如图）图）世世界界上上的的冻冻土土总总面面积积约约为为3500万万平平方方千米，占地球大陆面积的千米，占地球大陆面积的25%。我我国国冻冻土土分分布布主主要要在在东东北北北北部部山山区区、西西藏藏高高山山区区及及青青藏藏高高原原地地区区，冻冻土土面面积积约约215万平方千米，占国土总面积的万平方千米，占国土总面积的22.3%左右。左右。7.1.1.2 冻土厚度冻土厚度 多多年年冻冻土土的的厚厚度度从从高高纬纬到到低低纬纬逐逐渐渐减减薄薄，以以至完全消失。至完全消失。多多年年冻冻土土从从高高纬纬度度向向低低纬纬度度方方向向延延伸伸，不不仅仅厚厚度度变变薄薄，而而且且由由连连续续的的冻冻土土带带过过渡渡到到不不连连续续的的冻冻土带。土带。多多年年冻冻土土不不连连续续带带是是由由许许多多分分散散的的冻冻土土块块体体组成，有人把这些分散的冻土块体称为组成，有人把这些分散的冻土块体称为岛状冻土岛状冻土。中中、低低纬纬度度的的高高山山高高原原地地区区。多多年年冻冻土土的的厚厚度主要受海拔的影响。度主要受海拔的影响。多年冻土的厚度虽然受纬度和海拔高度的影响，多年冻土的厚度虽然受纬度和海拔高度的影响，但在同一纬度和同一海拔高度处的冻土厚度还有一但在同一纬度和同一海拔高度处的冻土厚度还有一定差别，这和以下自然地理条件有关。定差别，这和以下自然地理条件有关。（1）构造冰）构造冰 构造冰具有明显的垂直分带性，它反映出构造冰具有明显的垂直分带性，它反映出在土层的不同深度上冻结条件、水分补给条件及在土层的不同深度上冻结条件、水分补给条件及土层本身的岩性和构造差异。土层本身的岩性和构造差异。胶结冰胶结冰 一般分布于土层的上部，由土层颗粒一般分布于土层的上部，由土层颗粒间的孔隙水直接直接冻结而成。这种冰可以把松间的孔隙水直接直接冻结而成。这种冰可以把松散颗粒胶结起来形成坚硬的冰体，故称胶结冰。散颗粒胶结起来形成坚硬的冰体，故称胶结冰。分凝冰分凝冰 是通过聚冰作用在土层中形成的冰体。是通过聚冰作用在土层中形成的冰体。裂隙冰裂隙冰 可分为并脉和冰楔两种。充填于岩土可分为并脉和冰楔两种。充填于岩土裂隙中的冰叫冰脉。在多年冻土区，地表水周期裂隙中的冰叫冰脉。在多年冻土区，地表水周期性注入裂隙中再冻结，使裂隙不断扩大并为冰体性注入裂隙中再冻结，使裂隙不断扩大并为冰体填充，剖面成为楔状，称为冰楔。如图是冰楔形填充，剖面成为楔状，称为冰楔。如图是冰楔形成示意图。成示意图。7.1.2 冻土层中地下冰和地下水冻土层中地下冰和地下水7.1.2.1 地下冰地下冰 冻冻土土内内所所含含的的冰冰称称为为地地下下冰冰。地地下下冰冰分分为为构造冰构造冰、洞穴冰洞穴冰和和埋藏冰埋藏冰3 3种类型。种类型。构构造造冰冰又又分分为为胶胶结结冰冰、分分凝凝冰冰、侵侵入入冰冰和和裂隙冰裂隙冰等。等。侵入冰侵入冰 是承压的地下水侵入到冻土中凝固而是承压的地下水侵入到冻土中凝固而形成的冰，如冰丘等。形成的冰，如冰丘等。（2）洞穴冰）洞穴冰 在在永永冻冻土土分分布布的的地地区区，存存在在着着一一些些地地下下洞洞穴穴，这这些些洞洞穴穴可可以以是是岩岩溶溶洞洞穴穴，也也可可以以是是埋埋藏藏冰冰溶溶解解以以后后产产生生的的“热热岩岩溶溶”洞洞穴穴，充充填填在在这这些些洞洞穴中的冰叫洞穴冰。穴中的冰叫洞穴冰。（3）埋藏冰）埋藏冰 埋藏冰是要分布在冰川前缘地区，是冰川埋藏冰是要分布在冰川前缘地区，是冰川融化后残留下来的融化后残留下来的“死冰死冰”，后来又被新的沉积，后来又被新的沉积物所覆盖而形成。物所覆盖而形成。7.1.2.2 冻土区地下水冻土区地下水 冻土区地下水按其与永冻层的关系分为冻土区地下水按其与永冻层的关系分为3 3种种:层层上水、层间水、层下水。上水、层间水、层下水。（1 1）层上水）层上水 分分布布在在活活动动层层中中的的地地下下水水，它它以以永永冻冻层层为为隔隔水水底底板板，每每年年都都发发生生一一次次溶溶化化和和冻冻结结。层层上上水水的的另另一一特特性性是是具具有有季季节节承承压压性性。当当秋秋季季冻冻结结时时，冻冻结结作作用用从从上上层层开开始始，因因此此首首先先在在上上层层形形成成一一个个隔隔水水顶顶板板，从从而而使使下下层层未未冻冻结结的的水水失失去去自自由由水水面面，并并且且缩缩小小了了活活动动空空间间，在在一一定定条条件件下下，下下层层水水就就会会产产生生承承压压性性。例例如如，在在低低地地中中，这这种种承承压压性性就就表表现现得得特特别别明明显显。在在来来年年解解冻冻以以后后，承承压压性性就就消消失了。失了。（2 2）层间水）层间水 永永冻冻层层中中个个别别融融层层和和融融道道中中的的地地下下水水，它它在在永永冻冻层层中中的的连连续续运运动动是是使使其其保保持持液液态态的的主主要要原原因因。层间水可以看作是层上水与层下水的联系纽带。层间水可以看作是层上水与层下水的联系纽带。（3 3）层下水）层下水 层层下下水水是是位位于于永永冻冻层层以以下下不不冻冻层层中中的的地地下下水水，它们大多数都具有一定的承压性。它们大多数都具有一定的承压性。由由于于温温度度周周期期性性地地发发生生正正负负变变化化，冻冻土土层层中中的的地地下下冰冰和和地地下下水水不不断断发发生生相相变变和和位位移移，使使土土层层产产生生冻冻胀胀、融融沉沉、流流变变等等一一系系列列应应力力变变形形，这这一一复复杂杂过过程程称称为为冻冻融融作作用用。冻冻融融作作用用是是寒寒冷冷气气候候条条件件下下特特有有的的外外营营力力作作用用。它它使使岩岩石石遭遭受受破破坏坏，松松散散沉沉积积物物受受到到分分选选和和干干扰扰，冻冻土土层层发发生生变变形形，从而塑造出各种类型的冻土地表类型。从而塑造出各种类型的冻土地表类型。7.1.3 冻土地表类型冻土地表类型7.1.3.1 石海与石川石海与石川 石海石海是冰冻风化作用的直接结果。是冰冻风化作用的直接结果。在平坦而排水较好的山顶或山坡上，经在平坦而排水较好的山顶或山坡上，经冰冻风化形成的大小石块直接覆盖在基冰冻风化形成的大小石块直接覆盖在基岩面上，这种地形称为石海。岩面上，这种地形称为石海。石川石川是在不太陡的山坡和凹地中，是在不太陡的山坡和凹地中，大量的风化产物大量的风化产物巨砾块在重力的作用巨砾块在重力的作用下沿着下伏的湿润细粒土层表面整体的下沿着下伏的湿润细粒土层表面整体的或部分的向下滑动，这移动着的石块群或部分的向下滑动，这移动着的石块群体称为石川或石河。体称为石川或石河。7.1.3.2 冰冻结构土冰冻结构土 在冻土层表面，常出现碎石按结合图案做规在冻土层表面，常出现碎石按结合图案做规则排列的图像，具有这种现象的冻土称为则排列的图像，具有这种现象的冻土称为冰冻结冰冻结构土构土。按照碎石排列形态，冰冻结构土还可进一步按照碎石排列形态，冰冻结构土还可进一步划分为石环、石圈、石多边形、石条等类型。一划分为石环、石圈、石多边形、石条等类型。一般来说，在水平地面上发育石多边形或石环；在般来说，在水平地面上发育石多边形或石环；在平缓的凸坡上发育石圈；在较陡的斜坡上发育石平缓的凸坡上发育石圈；在较陡的斜坡上发育石条。条。冰冻结构土的形成是冰冻搅动锁产生的分选冰冻结构土的形成是冰冻搅动锁产生的分选作用的结果。其有两种形式：作用的结果。其有两种形式：垂直分选垂直分选和和水平分水平分选选。小型冰冻结构土类型小型冰冻结构土类型 7.1.3.3 融冻泥流融冻泥流 融融冻冻泥泥流流指指冻冻结结的的饱饱水水松松散散土土层层和和风风化化层层解解冻冻后后,在在重重力力作作用用下下沿沿斜斜坡坡发发生生缓缓慢慢流流动动或或蠕蠕动动的的现现象象。其其堆堆积积物称冻融泥流堆积。物称冻融泥流堆积。融融冻冻泥泥流流的的移移动动主主要要发发生生在在融融水水丰丰富富的的夏夏季季；到到冬冬季季后后，移移动动停停止止，到到来来年年夏夏季解冻后移动又重新发生。季解冻后移动又重新发生。在在融融冻冻泥泥流流作作用用下下，形形成成的的堆堆积积物物称称为为融融冻冻泥流堆积泥流堆积。融融冻冻泥泥流流作作用用可可以以形形成成多多种种地地貌貌形形态态，最最典典型的是泥流阶地。型的是泥流阶地。7.1.3.4 冻胀丘与冰丘冻胀丘与冰丘 下部未冻结的岩土和地下水就会从冻结压力大的地方向下部未冻结的岩土和地下水就会从冻结压力大的地方向压力小的的地方集中，结果就会在冻结深度小的地方把地面压力小的的地方集中，结果就会在冻结深度小的地方把地面鼓起来形成丘状地形称为鼓起来形成丘状地形称为冻胀丘冻胀丘。冰丘冰丘是溢出到河湖水面、雪面、地面的地表是溢出到河湖水面、雪面、地面的地表水或地下水经冻结而成的丘状冰体。水或地下水经冻结而成的丘状冰体。7.1.4 热融作用热融作用 由由于于自自然然因因素素（如如气气候候转转热热，温温差差增增大大）或或人人为为的的作作用用（如如砍砍伐伐森森林林、开开辟辟荒荒地地、修修水水库库蓄蓄水水、挖挖水水沟沟、铲铲除除草草皮皮进进行行工工程程建建筑筑等等），破破坏坏了了地地面面上上原原有有的的保保温温层层，使使土土层层中中温温度度升升高高而而致致使使地地下下冰冰融融化化，土土体体在在重重力力作作用用下下沿沿冻冻融融界界面面移移动动或或产产生生各各种种负负地地貌貌过过程程，称称为为热热融融作作用用。热热融融作作用用分分为为热热融融滑滑塌塌和和热融沉陷热融沉陷两种。两种。7.1.4.1 冻融界面的热融机理冻融界面的热融机理 平平坦坦地地表表因因地地下下冰冰的的融融化化而而产产生生各各种种负负地地貌貌。称称为为热热融融沉沉陷陷。随随着着冰冰冻冻层层的的融融化化，冰冰冻冻层层以以上上的的土土层层也也要要随随之之而而产产生生塌塌陷陷。这这种种沉沉陷陷作用所形成的地形称为作用所形成的地形称为热融地形热融地形。由由热热融融沉沉陷陷形形成成的的地地貌貌有有沉沉陷陷漏漏斗斗、洼洼地地、沉陷盆地沉陷盆地等。等。7.1.4.2 热融作用的负地貌过程热融作用的负地貌过程7.2.1.1 冰川分布冰川分布 现现在在世世界界上上冰冰川川覆覆盖盖面面积积约约为为1550万万平平方方千千米米，占占陆陆地地面面积积的的10%左左右右，总总体体积积约约为为2600万万平平方方千千米米，主主要要分分布布于于高高山山和南极、北极地带。和南极、北极地带。我我国国现现代代冰冰川川覆覆盖盖面面积积约约为为5.7万万平平方方千千米米，主主要要集集中中分分布布在在青青藏藏高高原原及及西西北北高高山山地地带带。青青藏藏高高原原是是我我国国现现代代冰冰川川分分布布最最多多的的地地区区，全全部部青青藏藏高高原原及及边边缘缘山山地地的的现现代代冰冰川川为为94554平平方方千千米米，其其中中国国境境内内现现代代冰冰川川占占49%。7.2 冰川侵蚀冰川侵蚀7.2.1.2 冰川类型冰川类型 在雪线以上的积雪，积累到一定厚度并转化在雪线以上的积雪，积累到一定厚度并转化成冰川冰后，如地面或冰面有一坡度，冰川冰就成冰川冰后，如地面或冰面有一坡度，冰川冰就会沿坡向下移动，形成各种冰川。会沿坡向下移动，形成各种冰川。现按冰川的形态、规模和所选的地形条件，现按冰川的形态、规模和所选的地形条件，把冰川划分为以下把冰川划分为以下4种类型：种类型：山岳冰川山岳冰川、大陆冰川大陆冰川、高原冰川高原冰川、山麓冰川山麓冰川。（1）山岳冰川）山岳冰川 山山岳岳冰冰川川是是发发育育在在高高山山上上的的冰冰川川，主主要要分分布布在在中中纬纬和和低低纬纬地地区区。山山岳岳冰冰川川形形态态和和所所在在的的地地形形条条件件有有很很大大的的关关系系，根根据据冰冰川川的的形形态态和和部部位位可可分分为为冰冰斗斗冰冰川川，悬悬冰冰川川和和山山谷谷冰冰川川3种。种。2）大陆冰川）大陆冰川 大大陆陆冰冰川川是是在在两两极极地地区区发发育育，面面积积广广、厚厚度度大大的的一一种种冰冰川川。它它不不受受下下伏伏地地形形影影响响。如如冰冰川川表表面面中中心心形形状状凸凸起起似似盾盾状状，叫叫冰冰盾盾。还还有有一一种种规规模模更更大大的的、表表面面有有起起伏伏的的大大陆陆冰冰体，叫冰盖。体，叫冰盖。（3）高原冰川）高原冰川 高高原原冰冰川川是是大大陆陆冰冰川川和和山山谷谷冰冰川川的的一一种种过过渡渡类类型型，由由于于它它发发育育在在起起伏伏和和缓缓的的高高地地上上，所所以以叫叫高高原原冰冰川川，又又称称冰冰帽帽。有有时时，在在高高原原冰冰川川的的周周围围伸出许多冰舌。伸出许多冰舌。（4）山麓冰川）山麓冰川 当当山山谷谷冰冰川川从从山山地地流流出出，在在山山麓麓带带扩扩展展或或汇汇合合成成一一片片广阔的冰原，叫山麓冰川。广阔的冰原，叫山麓冰川。7.2.2 冰川运动冰川运动 冰冰川川运运动动速速度度比比河河流流水水流流流流速速要要小小得得多多，一一年年只只前前进进数数十十米米至至数数百百米米。即即使使有有一一些些突突然然性性的的快快速速运运动动冰冰川川，运运动动速速度度也也不不及及河河流流水水流流速度。速度。山谷冰川的运动山谷冰川的运动 7.2.3 冰川侵蚀过程冰川侵蚀过程（一）冰川侵蚀作用（一）冰川侵蚀作用 拔拔蚀蚀作作用用：在在冰冰川川运运动动的的过过程程中中冰冰体体将将与与其其冻冻结结在在一一起起的的冰冰床床基基岩岩拔拔起起并并带走的过程。带走的过程。磨磨蚀蚀作作用用：冻冻结结在在冰冰川川底底部部或或边边部部的的岩岩块块在在运运动动中中，像像锉锉刀刀一一样样不不断断研研磨磨和和刮刮削削谷谷地地及及两两侧侧的的基基岩岩，其其本本身身也也同同时被磨损的过程。时被磨损的过程。冰冰蚀蚀作作用用的的产产物物：冰冰蚀蚀谷谷、冰冰斗斗、角峰与刃脊角峰与刃脊、冰溜面冰溜面、条痕石条痕石、羊背石羊背石。冰蚀谷冰蚀谷冰斗冰斗角峰与刃脊角峰与刃脊冰溜面冰溜面条痕石条痕石羊背石羊背石（二）冰川搬运作用（二）冰川搬运作用 冰冰川川将将刨刨蚀蚀的的产产物物以以及及坠坠落落冰冰面面的的风风化化物物一一并并冻冻结结于于冰冰体体之之中中，像像传传送送带带一一样样将将它它带带到到冰川的前端，称为冰川的前端，称为冰川的搬运作用冰川的搬运作用。搬运方式：推移、载运。搬运方式：推移、载运。（三）冰川堆积作用（三）冰川堆积作用 冰冰川川的的堆堆积积作作用用发发生生在在它它消消融融的的时时候候，堆堆积积位位置置多多半半在在雪雪线线以以下下冰冰川川的的前前端端和和大大陆陆冰冰盖盖的的边边缘缘地地区区，雪雪线线以以上上冰冰川川局局部部融融化化时时，冰冰碛碛也也可可以以暂时堆积下来。暂时堆积下来。冰冰川川的的堆堆积积作作用用按按其其性性质质条条件件的的变变化化情情况况可可分为冰川堆积和冰水及冰湖堆积两大类。分为冰川堆积和冰水及冰湖堆积两大类。7.3 冻融侵蚀及冰川侵蚀防治冻融侵蚀及冰川侵蚀防治7.3.1 防治原则防治原则（1）统筹兼顾原则）统筹兼顾原则（2）分类处理原则）分类处理原则 对于冰川危害，多在下游灾害区采用各对于冰川危害，多在下游灾害区采用各种工程措施，拦截、排导，变水害为水利，种工程措施，拦截、排导，变水害为水利，固定冰碛物不使其流失。固定冰碛物不使其流失。7.3.2 主要防治措施及其应用主要防治措施及其应用7.3.2.1 冻胀危害的防治冻胀危害的防治l 基土换填基土换填l 基土强夯基土强夯l 防渗隔水与排水防渗隔水与排水l 保温保温7.3.2.2 冰椎与冻胀丘的整治冰椎与冻胀丘的整治l 开挖冻结沟开挖冻结沟l 修建截水墙修建截水墙l 修建保温排水渗沟修建保温排水渗沟l 抽水形成降位漏斗抽水形成降位漏斗 7.3.2.3 热融危害防治热融危害防治 防治热融危害的各类措施，其基本出防治热融危害的各类措施，其基本出发点是尽量避免扰动厚层地下冰和融沉性较发点是尽量避免扰动厚层地下冰和融沉性较强的多年冻土。包括填方、热桩强的多年冻土。包括填方、热桩。7.3.2.4 冰川湖溃决洪水防治冰川湖溃决洪水防治 冰川溃决洪水的主要防治措施有：加强冰川溃决洪水的主要防治措施有：加强河道工程建设。如加强坡岸的防护、提高河河道工程建设。如加强坡岸的防护、提高河道的设计标准等等水利工程措施；进行水位道的设计标准等等水利工程措施；进行水位的观测和预警；加强水库调节能力；加强居的观测和预警；加强水库调节能力；加强居民区、交通设施等基础设施的防护措施。如民区、交通设施等基础设施的防护措施。如护村坝、护场坝等等。护村坝、护场坝等等。7.3.2.5 雪崩工程治理雪崩工程治理 适合我国雪崩防治的工程类型可分为适合我国雪崩防治的工程类型可分为防、稳、导、缓、阻等主要类型。包括：防、稳、导、缓、阻等主要类型。包括：l 防止雪崩源头风吹雪措施防止雪崩源头风吹雪措施l 稳定山坡积雪措施稳定山坡积雪措施l 导雪工程措施导雪工程措施l 缓冲阻止雪崩措施缓冲阻止雪崩措施 THE ENDTHANK YOU!