三、流水的搬运作用

水流在其运动过程中可以把地表风化物质和侵蚀下来的物质带走,这种挟带可以是某些物质被溶解在水中而带走,而大量的却是以机械的方式被流水挟带走。这种在水流作用下搬运地表物质的过程,称作为流水的搬运作用。

河流的搬运是地表流水搬运的主要力量。其搬运的方式有:推移、悬移

和化学溶解搬运。推移通常是粒径粗的泥沙,在粒度上相当于沙一级或砾石级。它们在流水的迎面压力及上升力的作用下,沿河床底部滑动、滚动或跳跃。有的把跳跃式运动的,谓之跃移。推移质(包括跃移质)的运动速度比其所在河流中的流水速度要缓慢。悬移是指较细小的泥沙,通常是细粉砂及粘土,当河流中紊流的上升流速大于它的沉速时,可以上升到距底床较高的位置而随水流以相同的速度向下游搬运(图 4-2)。

溶解搬运是可溶性物质被水溶解,在河流中呈均匀的溶液状态被搬运带走。它是一种重要搬运作用,但对河流的地貌特点没有显著的直接影响。溶解搬运的物质在河谷中沉积的数量是极其微少的,几乎全部被河水带到海洋中沉淀。

一条河流的搬运能力是指它所能搬运的床沙的最大颗粒的大小。河流搬运能力随流速增大而增加。对粗沙和砾石来说,水流搬运单个推移质的直径

大小与流速的平方成正比。即V=K· d,V是起动流速,k是系数,d是

泥沙粒径;又因泥沙体积或重量与其粒径的

三次方成正比,所以泥沙的重量与流速的六次方成正比(即艾里定律 M=CV6),即当流速增加一倍时,水流能够移动的颗粒重量就可增加 64 倍。这个指数显然是近似的,但也由此可知,山区河流山洪暴发时能够冲下巨大石块的原因所在。

在一定的水流与边界条件下,水流所能挟带通过断面的含沙量称水流挟沙力,单位为千克/立方厘米。水流挟沙力应该包括推移质和悬移质等的全部沙量。按理论计算,最大搬运泥沙量与流速的三次方成正比。如果泥沙全是细粒物质则幂次更高,物质粗则幂次变低。

但在实际应用中,都采用测验的办法。由于推移质运动要比悬移质运动复杂很多,当前的测验工作仅限于悬移质方面,而悬移质又是河流搬运泥沙的主体(如密西西比河每年搬运泥沙总量为 5.16 亿吨,其中悬移质 3.40 亿

吨,推移质 0.40 亿吨,溶解质 1.36 亿吨),因此常以悬移质输沙量代替水流的全部挟沙力。