二、流水的侵蚀作用
流水破坏地表和攫取地表物质的作用,叫流水的侵蚀作用。流水能直接攫取松散泥沙颗粒的主要原因,是流水作用于泥沙时,产生的推移力(拖曳力)和上举力,如果这些力的强度大于泥沙本身的重力(阻力),就会使泥
沙起动脱离地表发生位移,便产生侵蚀。据计算,沙砾在水流作用下,起动流速总是与其粒径的平方根成正比。
V=K·
式中:V 是起动流速,K 是系数,d 是泥沙粒径。
流水的侵蚀作用,按其作用方式可分为机械的冲刷作用和化学的溶蚀作用。现主要阐述流水对地表的机械侵蚀作用。化学的溶蚀作用将在第五章岩溶地貌中阐述。
流水侵蚀作用按地表水的运动形式,可分为:
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坡面侵蚀(片蚀),是片流在流动过程中比较均匀地冲刷整个坡面松散物质,使坡面降低,斜坡后退。因此,坡面侵蚀也称作片状侵蚀。由于片流是暂时性的,所以片状侵蚀也是暂时性的,但它分布非常广泛。
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槽床侵蚀,水流汇集于线状延伸的沟槽或河槽中流动而进行的侵蚀作用,又称线状侵蚀。它包括沟谷流水侵蚀(暂时性的)和河谷流水侵蚀(经常性的)。
槽床侵蚀(gullyerosion)按侵蚀的方向,可分为三种:
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垂直侵蚀(下切、下蚀):它是水流垂直地面向下的侵蚀,其结果是加深沟床或河床。下切侵蚀可以沿较长的河段进行。
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溯源侵蚀(向源侵蚀):侵蚀方向是不断向源头(即上游方向)进行。侵蚀结果是使沟谷或河谷长度增加。
在溯源侵蚀过程中,常常以裂点(瀑布)后退的方式表现出来(图 4-1)。我国黄河的龙门瀑布,落差为 17 米,在流水的侵蚀作用下,瀑布(fall)每
年后退约 5 厘米,目前已退到了壶口。
溯源侵蚀有两种方式:一是暴流在沟头侵蚀,加上片流作用,使沟头崩塌。二是河流上游有泉水出露,泉眼以上的岩层或土体因受掏蚀而发生崩塌后退。溯源侵蚀不仅出现在河流的的上游,有时也发生在老河谷的中下游, 例如当地壳上升而侵蚀基准面下降时,河流纵剖面的坡度就会增加,从而引起河流的下切重新加强,它由坡度变大的地点开始,重新发生溯源侵蚀。世界上许多大河中的裂点(瀑布),如贵州黄果树瀑布、美国尼亚加拉瀑布等, 都是再溯源侵蚀过程中的产物。
当河流纵比量和径流量减少或者植被覆盖度增大时,溯源侵蚀都会受到抑制。
- 侧向侵蚀:指流水对沟谷和河谷两岸进行冲刷的作用。任何一条自然河流,由于地表形态的起伏和岩性差异,河床的发育总是有弯曲的。弯曲处,流水由于惯性离心力的作用,向圆周运动的弧外方向偏离(即偏向弯道的凹岸),促使水流冲击侵蚀凹岸。即使比较平直的河道,水流在地球自转偏向力(即科里奥利力)的影响下,也可发生侧向侵蚀,北半球河流偏向右岸侵蚀,南半球河流向左岸侵蚀。侧向侵蚀的结果使谷坡后退,沟谷或河谷展宽。