(一)地面流水的搬运作用
地面流水的搬运作用既有机械搬运,也有化学搬运。但以机械搬运作用为主,包括推移、跃移和悬移三种方式。不同的流水状态和颗粒大小,其机械搬运方式有所不同。在洪流中,往往推移、跃移和悬移三种方式同时存在; 在片流中,主要是推移和悬移;在河流中,上游水急、颗粒较大,推移、跃
移和悬移三者共存,且推移、跃移更重要一些,在中下游则是跃移和悬移更主要。颗粒的搬运方式不是固定不变的,随着流速增大,推移可变为跃移, 跃移也可变为悬移;流速降低时,则发生相反的转变(见图 6.1)。
在河流中,较粗大的砾石多是以推移搬运。砾石一般呈椭球形或长圆形, 它们在河水推动下,其长轴总是垂直水流方向,并沿河底向前移动。一旦水流推力减小时,它们就停积下来,砾石的最大扁平面倾向河流上游,并呈叠瓦状排列。位于主流线附近的砾石,长轴方向可平行水流,最大扁平面仍倾向河流上游,据此可以判断古代河流的流向。颗粒中等的砂粒搬运方式很复杂,由于水流是不均匀的运动,砂粒也就会不均匀地运动,发生推移与跃移相交替的现象。细、粉砂级以下的颗粒通常以悬移为主。
流水的搬运能力与流速有关。根据爱里定律:被搬运碎屑颗粒的粒径与流速的平方成正比,即∝RV2(R 为颗粒直径,V 为流速);而颗粒重量与其半径的立方成正比,即 G∝r3(G 为颗粒重量,r 为半径);所以被搬运颗粒的重量与流速的六次方成正比。如果流速增加一倍,则能被搬运的颗粒重量将增大 64 倍。因此,在山区河流或上游河段中,常可见到直径 2~3m 的石块被搬运走。
河流的搬运能力不仅与流速、流量有关,还与流域内自然条件有关。气候干燥、风化强烈、地面缺少植被的地区,进入河流的泥沙多;反之,进入河流的泥沙则少。全世界河流,每年能将约 200 亿 t 的碎屑物运入海洋。我国黄河在流经黄土地区以前,其机械搬运量不大,而进入黄土地区后,含砂量猛增。黄河最大含砂量为 42.29%,其支流无定河最大含砂量竟达 78%, 故有“黄河斗水七升砂”之说。长江流域因植被覆盖较好,输砂量比黄河小得多。
片流的流量和流速均较小,它只能搬运少量的、细小的碎屑颗粒,但在大雨时,片流借助于重力,也能搬运较大的砾石。洪流的流量和流速均较大, 因而具有很强的搬运能力,它能挟带大量的泥砂和巨大的石块沿沟谷流动。