二、暴流地貌

典型的暴流地貌是由三大部分组成:即沟谷、集水盆和扇形地。

(一)沟谷

沟谷是暴流侵蚀所成的槽形洼地,小的仅长十余米,大的可达数十公里。在沟谷发育过程中,除流水冲刷外,跌水、涡流和重力崩塌等都起着重要作用。当流水沿沟床侵蚀时,松软地段被蚀较深,产生凹坑,在它的上方出现小陡坎和小跌水。跌水的重力作用使凹坑冲刷受到加强,它不但冲碎和带走土壤,而且形成较深的囊状瓯穴。穴中湍急的涡流一方面带动着未搬走的沙砾把瓯穴迅速磨深,另一方面掏蚀瓯穴的周壁和底部壁,使它扩大。当穴壁向源后退和上下游瓯穴合并之后,沟谷也就加深和延长了。沟谷的伸长速度通常在松散土层上较快,每年 3~4 米,而在粘土层较慢,每年仅 1~2 米(表4-5)。

沟谷的扩宽是由于暴流的侧蚀,特别是在沟谷弯曲的凹坡处,冲蚀和掏蚀作用尤其明显。另外沟坡的重力崩塌和下滑也是沟谷扩宽的重要因素。

按沟谷的大小和发育形态,可分为四种主要类型:即细沟、切沟、冲沟、坳沟(干谷)。

表 4-5 侵蚀沟的增长率

地 区

进展(米)

时期(年)

资料来源

中国甘肃环县东道乡

39

1920 — 1970

黄河泥沙研究报告选编(二)

中国甘肃环县毛井乡

44

1933 — 1970

黄河泥沙研究报告选编(二)

中国甘肃环县毛井乡宋家坟村

278

1968

黄河泥沙研究报告选编(二)

美国孙的尼尔溪

7.6

1946 — 1948

Peterson(1950)

美国死人溪

12

1944 — 1948

Peterson(1950)

英国新森林

25.6

1959 — 1962(2.5 年)

Tuckfield(1964)

据沈玉昌等:《河流地貌学概论》,1986。

由暴流所成的沟谷,最初是一些浅小的细沟(图 4-10)。深度和宽度不及半米,两坡没有明显的沟缘,纵剖面与坡面大体一致。细沟进一步发展, 下切加深,形成切沟。切沟的宽、深均可达 1~2 米;横断面呈 V 形,沟缘较

明显;纵剖面与坡面不一致,沟床多陡坎和跌水。

切沟进一步下切加深,沟壁经常崩塌,沟槽不断加宽,形成冲沟。冲沟的规模要比切沟大得多。长度可达数公里至数十公里,深度达数米至数十米不等。谷坡陡峭成小峡谷状,纵向谷底十分陡急,常有跌水和瓯穴。冲沟的沟头迅速向源头推进和扩大时往往成为集水盆。由许多冲沟及沟间地组成的支离破碎的地貌称为劣地。

当冲沟进一步发展,沟坡崩塌后退,沟谷进一步扩宽,沟底也有较厚层堆积物,形成宽而浅的谷地,称为坳谷,又叫干谷。坳谷的横剖面为浅而宽的 U 形,沟缘呈浑圆状。坳谷易集水,常开垦为耕地。如南方丘陵地区中的“坑田”就是在这种坳沟基础上开辟出来的水田。

冲沟发展的另一个方向是沟床进一步下切,当下切到潜水面(地下水面) 以下并得到地下水的补给时,冲沟就演变成为小河谷。

沟谷(又称侵蚀沟)是土壤侵蚀的主要形式之一,许多地区均以沟谷的覆盖度作为水土流失的指标之一,以广东为例:沟谷占坡地面积<5%是为片状流失,占 5%~35%是为沟状流失,占 35%~50%以上是为崩岗流失。

(二)集水盆

集水盆是位于沟头的小型盆地。由于沟头的集水量大,冲刷力较沟谷中下游强,加上周壁崩塌作用,所以它迅速向四周扩大,成为盆地状。

发育在华南丘陵台地上的集水盆,是水土流失最严重的地形,其规模很大,有时可使丘陵蚀去一半以上,这种破坏性很大的集水盆俗称“崩岗”或“崩口”。

崩岗的发展,可向上游穿过丘陵的分水岭,与相对山坡发育的崩岗互相沟通,形成丘陵中的新坳口。我国南方丘陵地的分割,往往是通过上述方式实现的。

崩岗具有发展迅速、密度大和侵蚀大等特征。如广东清远市 1982 年一次大暴雨可产生崩岗 15 万处,崩岗周壁的后退速度为 17.8~50 厘米/年(广东德庆县)。崩岗密度最大可达每平方千米 11 个(德庆)。侵蚀模数平均为

11 万吨/平方千米·年,最大为 37.5 万吨/平方千米·年。在北方黄土高原

区的侵蚀模数,最大可达 30000 吨/平方千米·年。相比之下华南崩岗的侵蚀量比黄土区大,因此它是水土流失最严重的方式。

造成华南崩岗发达的原因,与当地风化壳厚度大(>20 米)及其质地疏松、雨量多而强度大以及人为破坏植被等有关。

(三)扇形地(洪积扇)

沟谷出口处堆积了由暴流侵蚀的物质,平面形状如扇形,故名。由于沟谷暴流出山后,坡度骤减,流速降低,加上暴流出山后水流分散成放射状, 单宽流量减小,促使暴流搬运能力大大削弱,因而在沟口处堆积大量泥沙和砾石,形似扇状的地貌(图 4-11)。扇形地在山地的沟谷出口多能见到, 规模大小与搬运的物质数量成正比。面积较小的扇形地只有数百平方米,表面坡度较大,中下部为 5°~10°,顶部可达 15°~20°,形态似半锥体, 所以这种扇形地又称冲出锥。

在干旱与半干旱地区,山区大量冰雪融水或暴雨,形成的暴流流量很大, 加上干旱气候条件下山地物理风化作用强烈,地表植被稀少,暴流的输沙量

大为增加;因此,出口处形成的扇形地规模很大,表面坡度较小,上部一般为 6°~8°,至边缘部分只有 1°~2°,形态比较扁平,称洪积扇。其面积数十平方公里至数百平方公里不等,扇顶与边缘高差可达数百米。

扇形地的发育是经过多次堆积来完成的,而且按沟谷水文特性进行。当暴流下切力和沟床阻力相等时,沟床不会受到侵蚀或堆积,这时的沟床比降称为安定比降(Jo)。最初洪水出山后,水流并未分散,只是比降减小,水流变慢,所发生的堆积是顺着沟谷方向延伸,形成长条形扇形地。

经过第一次洪水堆积后,扇形地上沟床填高,长度增加,比降变小。第二次洪水来

时,由于原来沟床的安定比降小,故洪水排泄不畅而发生泛滥,水流沿着扇形地两侧开辟出新的沟床和堆积出新的扇形地。因为扇形地两侧的坡度大, 故新沟床比降也大,这种洪水期的安定比降又称为泛滥比降(Jd),显然, 泛滥比降大于安定比降:Jd>Jo。以后新沟床的泛滥比降逐渐减小,以至 Jd=Jo时,下次洪水又因挤拥而再次泛滥和形成更新的沟床及泛滥比降。如此经过反复多次的泛滥和堆积之后,最终形成了由多个扇形地组合成的完整的半圆形扇形地,此时在它上面的所有沟床都具有安定比降的特点。

扇形地的组成物质分布很有规律,自扇顶到边缘可分三个岩相带:①扇顶相,又称内部相、粗粒相,是粗略平行的透镜状层理的巨砾、砾石层,空隙中有砂、粘土混杂充填,分选差,砾石磨圆度也不好。②扇形相,位于中部,是夹砾石、砂透镜体的亚砂土、亚粘土层。砾石呈倾向上游的迭瓦状构造,磨圆度较扇顶相稍好。③滞水相,或称边缘相,位于洪积扇的边缘部分, 沉积物以亚砂土、亚粘土和粘土为主,偶夹砂及细砾石透镜体,具有近平行的斜层理。这里是地下水溢出带,形成地表滞水,在干旱区常为人口密集的绿洲所在。

上述三个相带是逐渐过渡的,而且每次洪水出现时相带的位置也是移动的,所以在剖面上呈交错状态。

洪积扇在新构造运动影响下,会发生明显的变形。洪积扇形成后,如果山体不断抬升,山前平原相对下降,在已经形成的洪积扇上,往往有新洪积扇形成,而且部分地覆盖在老洪积扇上,形成垒叠式洪积扇。有时新洪积扇会嵌入老洪积扇的内部,老洪积扇被切割成洪积阶地;几次间歇性上升,可造成几级洪积阶地。如果上升的规模、幅度都比较大,老洪积扇也随着抬升, 那么,它的下方将形成新的洪积扇,新、老洪积扇呈串珠状。如果新构造运动在山前不等量升降,则新的洪积扇轴线向一侧移动,使新、老洪积扇向一侧垒叠,并形成不对称侧叠式的形态。所以,根据洪积扇的变形,可以了解新构造运动的性质和强度。

在山前地区几个相邻的洪积扇连接后,可能联成整片的扇形地平原,即山前(足)平原。因其有较大倾斜度,故又称山前倾斜平原。它在我国天山南、北麓,昆仑山和祁连山的北麓都非常发育。