河流地质作用1.pptx

本节主要内容本节主要内容基本概念基本概念流水的侵蚀作用流水的侵蚀作用河谷的类型及河流阶地河谷的类型及河流阶地河流掏蚀破坏的预测和防护河流掏蚀破坏的预测和防护基本概念基本概念何谓河流何谓河流?是是在在河河谷谷中中流流动动的的常常年年性性水水流流。河河谷谷由由谷谷底底、河河床床、谷谷坡坡、坡坡缘缘及及坡坡麓麓等等要素构成。要素构成。河流的构成河流的构成?主流主流:由重力作用引起的流动由重力作用引起的流动;付流付流:由其它力引起的流动。由其它力引起的流动。层流：层流：水质点运动轨迹互相平行；水质点运动轨迹互相平行；紊流：紊流：水质点运动轨迹互相相交，且杂水质点运动轨迹互相相交，且杂乱无章乱无章。水流流速？水流流速？河流中的流水具有一定的流速（河流中的流水具有一定的流速（v），即），即流水有一定的动能（流水有一定的动能（E），这里的流速为），这里的流速为平均流速。平均流速。水流能量的消耗？水流能量的消耗？流水的动能大小可以用物理学的公式表示：流水的动能大小可以用物理学的公式表示：E=mv2/2具体能量消耗为：具体能量消耗为：（1）能能量量消消耗耗于于水水的的粘粘滞滞性性、水水的的紊紊流流、环环流、波浪及涡流等，可用流、波浪及涡流等，可用Tn表示；表示；（2）能量消耗于侵蚀作用，可用）能量消耗于侵蚀作用，可用Tp表示；表示；（3）能量消耗于搬运作用，可用）能量消耗于搬运作用，可用Tk表示。表示。E=Tn+Tp+Tk河流地质作用？河流地质作用？侵蚀作用：切割地面和冲刷河岸侵蚀作用：切割地面和冲刷河岸搬运作用：搬运作用：堆积作用：形成各种沉积物和流水沉堆积作用：形成各种沉积物和流水沉积地貌，如河流阶地、冲积地貌，如河流阶地、冲积平原等。积平原等。6.2.1流水的侵蚀作用流水的侵蚀作用流水的侵蚀作用包括溶蚀和机械流水的侵蚀作用包括溶蚀和机械侵蚀两种方式。侵蚀两种方式。溶溶蚀蚀作作用用：在在可可溶溶性性岩岩石石分分布布的的地地区区内内比比较较显显著著，它它能能溶溶解解岩岩石石中中的的一一些些可可溶溶性性矿矿物物，其其结结果果使使岩岩石石结结构构逐渐松散，加速了机械侵蚀作用。逐渐松散，加速了机械侵蚀作用。河河流流的的机机械械侵侵蚀蚀：是是河河谷谷地地质质发发展展过过程程中中的的一一个个重重要要现现象象。对对工工程程地地质质来来说说，由由于于流流水水的的机机械械侵侵蚀蚀作作用用，可可使使河河床床移移动动和和河河谷谷变变形形，也也可可使使河河岸岸冲冲刷刷破破坏坏，这这就就严严重重地地威威胁胁河河谷谷两两岸的建筑物和构筑物的安全。岸的建筑物和构筑物的安全。当当水水流流作作用用于于土土石石颗颗粒粒的的力力（P）超超过过阻阻止止其其运运动动的的摩摩擦擦力力（T）时时，土土石石粒粒就就开开始始随随水水流流一一起起移移动动，这这就形成冲刷。就形成冲刷。1.流水对河床的冲刷作用流水对河床的冲刷作用1.流水对河床的冲刷作用流水对河床的冲刷作用临临界界流流速速（vcr）：让让土土石石粒粒开开始始移移动动的流速（的流速（vcr）,vcr=A*d1/2如如vcr以以米米秒秒为为单单位位，而而泥泥砂砂粒粒直直径径d以以毫毫米米为为单单位位，则则根根据据实实际际观观测测，当当d400mm时，时，A值取值取0.2。水水流流速速度度v超超过过vcr时时，河河床床上上的的泥泥砂砂就就开开始始滚滚动动或或间间歇歇性性跃跃动动，推推移移前进前进。当当流流速速大大到到某某一一程程度度时时，泥泥砂砂粒粒跃跃起起混混入入水水中中，呈呈不不着着底底的的悬悬移移运运动，动，这种泥砂称为这种泥砂称为悬移质泥砂。悬移质泥砂。流流水水对对河河床床冲冲刷刷的的重重要要条条件件是是只只有有当当水流未被泥砂饱和水流未被泥砂饱和时才会发生冲刷。时才会发生冲刷。如如果果上上游游河河段段流流来来的的水水流流中中含含有有泥泥砂砂量量小小于于这这一一河河段段的的输输砂砂能能力力，则则由由于于输砂能力未被充分利用就会冲刷；输砂能力未被充分利用就会冲刷；如如果果输输砂砂量量超超过过了了这这一一河河段段的的输输砂砂能能力则产生沉积。力则产生沉积。2.流水对河岸的掏蚀（横向环流的作用）流水对河岸的掏蚀（横向环流的作用）河河流流流流动动的的过过程程中中，由由于于河河床床的的岩岩性性、微微地地形形及及地地质质构构造造的的影影响响，河河流流不不可可能能是是平平直直的的，会会发发生生弯弯曲曲。在在河河曲曲范范围围内内的的水水流流方方向向和和流流速速有有别别于于河河床床平平直直地地段段范范围围内内的的水水流流方方向向和和流流速速。在在河河曲曲地地段段范范围围内内河河流的水流成流的水流成横向环流横向环流。河河流流中中最最大大流流速速是是在在水水面面下下水水深深的的310处处，最最大大流流速速各各点点的的流流线线叫叫主主流流线线。在在平平面面上上它它的的位位置置与与河河床床最最深深处处的的延延伸伸方方向向是是一一致致的的。主主流流线线上上的的动能最大。动能最大。平直河道平直河道平直河道中主流线位于中央，流速大，平直河道中主流线位于中央，流速大，故水位较两侧略低，于是水流从故水位较两侧略低，于是水流从两岸斜向两岸斜向流回主流线流回主流线，然后变为下降水流沿河底分，然后变为下降水流沿河底分别流回两岸。形成向下游推进的螺旋形对别流回两岸。形成向下游推进的螺旋形对称横向环流，形成河流不断的称横向环流，形成河流不断的向下侵蚀切向下侵蚀切割。割。弯曲河道弯曲河道在在弯弯曲曲的的河河道道中中主主流流线线交交错错地地偏偏向向河河流流的的左左岸岸或或右右岸岸，于于是是对对称称的的横横向向环环流流遭遭到到破破坏坏，而而形形成成不不对对称称的的主主流流线线偏偏向向凹凹岸岸的的单单向向横横向向环环流流。横横向向环环流流引引起起凹凹岸岸的的侧侧向向侵侵蚀蚀冲冲刷刷，岸岸坡坡的的下下部部被被掏掏空空，上上部部失失稳稳而而垮垮落落，致致使使河河流流不不断断向向凹凹岸岸及及下下游游推推移移。侧侧蚀蚀作作用用的的产产物物，随随同同横横向向环环流流的的底底流，不断地在流，不断地在凸岸或下游适当地点堆积下来。凸岸或下游适当地点堆积下来。产生横向环流的原因产生横向环流的原因：主要是与河流弯曲：主要是与河流弯曲处水流的离心力和地球自转所产生的惯性力处水流的离心力和地球自转所产生的惯性力（科式力）有关。（科式力）有关。在河曲处，运动的水质点受离心力在河曲处，运动的水质点受离心力P的作用。的作用。P=mv2/R式中式中m水的质量；水的质量；v水质点的纵向流速；水质点的纵向流速；R水质点运动迹线的曲率半径。水质点运动迹线的曲率半径。离离心心力力使使水水质质点点向向凹凹岸岸运运动动，水水面面形形成成倾倾向凸岸的横向水力坡度向凸岸的横向水力坡度InIn=tg=mV2/R/mg=V2/Rg形形成成横横向向水水力力坡坡度度后后就就产产生生了了附附加加压压力力，其其方方向向与与离离心心力力相相反反，且且在在所所有有的深度上一致，等于的深度上一致，等于In。离离心心力力与与附附加加压压力力相相迭迭加加，就就会会产产生生上上层层水水流流流流向向凹凹岸岸，而而下下层层水水流流就就流流向凸岸，形成螺旋状横向环流。向凸岸，形成螺旋状横向环流。横向环流作用结果横向环流作用结果凹岸受到冲刷，凸岸接受堆积；凹岸受到冲刷，凸岸接受堆积；河弯不断向下游发展，形成蛇曲；河弯不断向下游发展，形成蛇曲；洪水期间会发生洪水期间会发生截弯取直截弯取直，从而形成牛轭湖。，从而形成牛轭湖。二、河谷的类型及河流阶地二、河谷的类型及河流阶地河谷的类型：河谷的类型：构造谷：构造谷：受地质构造控制受地质构造控制侵蚀谷：侵蚀谷：由河流侵蚀而成由河流侵蚀而成侵蚀谷的形成；（三个阶段）侵蚀谷的形成；（三个阶段）峡谷型：峡谷型：下切作用下切作用河漫滩型：河漫滩型：侵蚀、堆积侵蚀、堆积成型河谷：成型河谷：漫滩变化，形成了阶地漫滩变化，形成了阶地阶地阶地地壳上升，被抬高了的河漫滩。地壳上升，被抬高了的河漫滩。河漫滩河漫滩凹凹岸岸被被冲冲刷刷，凸凸岸岸被被堆堆积积，造造成成滨滨河河床床浅浅滩滩。以以后后浅浅滩滩不不断断扩扩大大和和固固定定，形形成成洪洪水水期期才才能能淹淹没没的的滩滩地地，称为河漫滩称为河漫滩。河流阶地的类型河流阶地的类型（1）侵蚀阶地）侵蚀阶地（2）堆积阶地）堆积阶地l）上迭阶地）上迭阶地2）内迭阶地）内迭阶地3）嵌入阶地）嵌入阶地（3）基座阶地）基座阶地 侵侵蚀蚀阶阶地地：这这种种阶阶地地的的特特点点是是阶阶面面上上的的基基岩岩毕毕露露，或或覆覆盖盖的的冲冲积积物物很很薄薄。一一般般多多分分布布于于山山间间河河谷谷原原始始流流速速较较大大的的河河段段，或或者者分分布布在在河河流流的的上上游游。侵侵蚀蚀阶阶地地的的生生成成是是因因地地壳壳有有一一段段宁宁静静时时期期，而而后后由由于于地地壳壳上上升升、河河流流下下蚀蚀很很快快，而而形形成侵蚀阶地。成侵蚀阶地。堆堆积积阶阶地地：这这种种阶阶地地完完全全由由冲冲积积所所组组成成，上上层层深深厚厚，阶阶地地面面不不见见基基岩岩。堆堆积积阶阶地地可可分分为为上迭阶地、内迭阶地及嵌入阶地。上迭阶地、内迭阶地及嵌入阶地。上上迭迭阶阶地地是是新新阶阶地地完完全全落落在在老老阶阶地地之之上上，其其生生成成是是由由于于河河流流的的几几次次下下切切都都不不能能达达到到基基岩岩，下下切切侵侵蚀蚀作作用用逐逐次次减减小小，堆堆积积作作用用规规模模也也一一次次次次地地减减小小。这这说说明明每每一一次次升升降降运运动动的的幅幅度度都都是是逐渐减小逐渐减小的。的。内迭阶地内迭阶地是新的阶地套在老的阶地内，每一是新的阶地套在老的阶地内，每一次新的侵蚀作用都只切到第一次基岩所形成的谷次新的侵蚀作用都只切到第一次基岩所形成的谷底。而所堆积的阶地范围一次比一次小，厚度也底。而所堆积的阶地范围一次比一次小，厚度也一次比一次小。这说明地壳每次上升的一次比一次小。这说明地壳每次上升的幅度幅度基本基本一致一致，而堆积作用却逐渐衰退。，而堆积作用却逐渐衰退。嵌嵌入入阶阶地地的的阶阶地地面面和和陡陡坎坎都都不不露露出出基基岩岩，但但它它不不同同于于上上迭迭和和内内迭迭阶阶地地。因因为为嵌嵌入入阶阶地地的的生生成成，后后期期河河床床比比前前一一期期下下切切要要深深，而而使使后后期期的的冲冲积积物物嵌嵌入入到到前前期期的的冲冲积积物物中中。这这说说明明每每一一次次地地壳壳上上升升幅度一次比一次剧烈。幅度一次比一次剧烈。基基座座阶阶地地：基基座座阶阶地地是是属属于于侵侵蚀蚀阶阶地地到到堆堆积积阶阶地地的的过过渡渡类类型型。阶阶地地面面上上有有冲冲积积物物覆覆盖盖着着，但但在在阶阶地地陡陡坎坎的的下下部部仍仍可可见见到到基基岩岩出出露露。形形成成这这种种阶阶地地是是由由于于河河水水每每一一次的深切作用比堆积作用大得多。次的深切作用比堆积作用大得多。三、河岸掏蚀破坏的预测和防护、河岸掏蚀破坏的预测和防护首先要首先要确定确定河岸掏蚀河岸掏蚀破坏地段破坏地段。对河岸掏蚀破坏地段进行防护。对河岸掏蚀破坏地段进行防护。防护措施可分两类：防护措施可分两类：一一类类是是直直接接防防护护边边岸岸不不受受冲冲蚀蚀作作用用的的措措施施。如如抛抛石石、铺铺砌砌、混混凝凝土土块块堆堆砌砌、混混凝凝土土板板、护岸挡墙、岸坡绿化等。护岸挡墙、岸坡绿化等。另另一一类类是是调调节节径径流流以以改改变变水水流流方方向向、流流速速和流量的措施。如丁坝、顺坝、横墙等。和流量的措施。如丁坝、顺坝、横墙等。采采用用整整治治与与预预防防措措施施并并举举，并并按按经经济济技技术术指指标标对对比比的的办办法法来来选选择择防防护护措措施施时时，才能取得最大的效益。才能取得最大的效益。