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內容導航:- 河流侵蝕地貌,凹麵侵蝕,凸麵堆積?
- 為什麽河流的凹岸受到侵蝕,凸岸發生堆積?
- 為什麽河流在凹岸侵蝕,在凸岸堆積?
- 為什麽河流的凹岸容易受到水流侵蝕,凸岸則不容易遭到侵蝕呢?
- 凹岸侵蝕,凸岸堆積,是什麽意思?為什麽會這樣?凹岸、凸岸分別是什
- 凸岸堆積,凹岸侵蝕這幅圖怎麽解釋 地理
Q1:河流侵蝕地貌,凹麵侵蝕,凸麵堆積?
當河流一開始流動,便會受到地轉偏向力的作用(北右南左),開始偏轉,使得河流左右擺動,變得越來越彎曲。侵蝕凹岸,並在凸岸堆積(凹岸侵蝕、凸岸堆積)。
所以確實會的,沒問題。希望能夠幫到你~
Q2:為什麽河流的凹岸受到侵蝕,凸岸發生堆積?
是由於地轉偏向力的影響
平原河流的治理方法、理論與實踐(中)
(討論稿)
林一山
三、曲流、彎道與流場
不難看出,改造一條平原河流,應從兩個方麵考慮。一是在上遊興建樞紐,以攔河壩為主要矛盾方麵來控製河流,調節來水來沙量,從而改變河道的水流條件;二是改變河床的邊界條件,即依靠河床的岸邊工程或其他整治工程作為矛盾的主要方麵,調整水流的流場,達到人們預期的目標。第一方麵的內容,我們已在前文中作過討論,後一方麵的內容就是要研究河道本身的整治工程問題,這是本文的主題。
對於平原河流而言,要控製其河勢變化,就必須實施河岸整治工程。對於已滿足防洪和對國民經濟各部門均較有利的河勢,常常采用護岸工程以保護並穩定該段河勢,對不利於防洪和國民經濟發展的河勢;就必須采取整治工程或工程河段來調整或改造河勢,使其向有利的方向發展。通過工程河段來調整和改造河勢,難度很大、要求很高,通過岸邊工程的實踐將把河道整治的技術水平推向更高的階段。
在河勢的調整和改造中必須研究河流內部力的結構。運動的河流在時空上總是伴隨著力的變化。水流作用於河床,河床對於水流的反作用,從宏觀上都是通過力的作用來體現的;例如水流對於河床底部的剪切作用力,水流對於河岸邊壁的作用力。對於河道平麵形態的變化、河勢的調整改造而言,我們研究的主要是後一種力,即水流對河岸的作用力與河岸對水流的反作用力。
有關的研究表明,根據水的動量推導出水流對河岸的作用力,是隨流量的增加而增大,隨水流方向改變的增大而增大的。當然,這在宏觀上是一個合力,自然可以分解為對河岸的垂直方向和平行於河岸的兩個合力,也可以分解為水流作用於整個岸壁上每部分承受的力。因此,我們依靠岸邊的控導工程,改變水流的方向以調整河勢是有理論依據的。
更為重要的是,在河流辯證法和河流學研究方麵,應該更進一步認識水流與河床這一矛盾統一體的深化與發展。水流創造河床,河床約束水流,其中水流居於矛盾的主要方麵,這是一個總的概括。當你研究河床的形成與變化時,也有個現象和本質的關係;泥沙從上麵來了,河床的演變現象就表現出來,即河床這一矛盾方麵又深化河床的衝淤矛盾關係。水流呢?它的主要作用有多大,最大衝刷點在哪裏,這就引出了水流作用的分力與合力的問題,即水流本身還是一個矛盾統一體,即水流的分力與合力的矛盾關係。例如,河道水流不可能始終作直線運動,水流一定是彎曲的,必然具有內在力的關係。例如,我們有可能分析水流動力軸線上切線和法線方向的分力,在沿流程上相互轉化的規律,河道彎曲度大小即河岸的反作用對其合力和分力變化的影響。我們對力的相互作用剖析得越細致,認識得越深刻,就越是能夠利用這個矛盾,才能正確完成平原河流治河工程任務;並逐步把局部的經驗性認識推向新的理論認識的水平。
目前,河床對水流的反作用表現為影響和改變水流的流場以及引起次生流。在大江大河中,水流結構十分複雜,大尺度渦流研究更少,難以應用於河道整治工程的實踐中,鑒於流體力學中微觀結構的運動機理一時很難弄清,從宏觀上用力學理論來研究水流運動中的力學關係的途徑是可取的,以此來指導我們的河道整治工作也基本上是適用的。
由於水流與河床間的分力與合力問題在彎道中最為明顯,所以我們先從這裏開始。為什麽水流是彎曲的?這是因為即使在平坦地區上流動的河流,其直線流動方向也是最不穩定的,因此它在實際中也就是最不可能存在的。我們可以設想一條河流,在大體上同樣的土壤上嚴格地依一條直線流動著,那麽可以證明這種流動不可能持續得長久。例如由於土壤構成上的差異,水流在某個地方稍有偏移,則這種偏移在以後就會逐步加大。這是因為在那個初始彎曲的地方,水流開始作曲線運動,這樣便出現了慣性離心力。在離心力的作用下,水流要壓向凹入的一岸,衝刷這裏,這便使初始微凹部位的凹入程度加大,於是河流彎曲的曲率加大,慣性離心力也加大,其對凹岸的衝刷作用也隨之加強。也就是說,隻要由於某個小擾動產生了一個初始的最小彎曲,它就會不停地增長;即初始擾動在力學正反饋機理的作用下被不斷地放大和成長,也即隻有彎曲型流動才具有力學的穩定性。
彎道水流在重力和慣性離心力的作用下形成橫向水麵坡度的同時(凹岸水麵升高,凸岸水麵降低),還將形成橫斷麵上的環流運動。由慣性離心力和(重力)壓強差的合力分布可知,它的上部指向凹岸,而下部指向凸岸,構成旋轉力矩,使水流沿橫斷麵產生旋轉運動,這就是橫向環流。彎道橫向環流相對於主流而言,又稱為副流。實際上,橫向環流與縱向主流相結合,使彎道水流呈螺旋狀水流向前流動。環流強度的大小,通常可由橫向流速與縱向流速之比的絕對值來衡量。橫向環流在彎頂附近充分發展後,將因向下遊沿程曲率減小而衰減。另外,在河道水流中的實際環流並非總是在整個橫斷麵上的一個單向環流(即表層水從凸岸到凹岸,底層水流則反之),有時會有一些次生環流伴隨著這個單向環流出現。在目力所及的範圍裏,有時彎段不那麽明顯;當我們看不見環流、或環流不明顯時,彎段延伸的長度是可以看得到的,而這個長度是分力、合力長期發生作用的結果。
此外,單向環流還可轉化為兩個或多個大小不一的雙向環流。沿程各斷麵的彎道環流應該是本斷麵離心環流和上遊斷麵環流傳遞衰減後剩餘部份的綜合結果(慣性離心力的方向指向水流流速線的外法線方向)。
另一方麵,河道水流中泥沙濃度沿垂線分布,上部濃度小,下部大;而水沙流速度分布則恰好相反。這樣在彎道環流的作用下,濃度小、流速大的表層水流連續地流向凹岸,而濃度較高、流速較小的底層水流則不斷流向凸岸並爬上邊灘,造成橫向輸沙不平衡。結果是:凹岸岸邊崩坍,坍落的泥沙則由底部橫向水流挾運到凸岸堆積,即凹岸受到水流侵蝕,在靠近凹岸的主流處形成深槽,侵蝕產生的泥沙經螺旋流的作用搬運到凸岸(有時是下一個河彎的凸岸),並發生沉積,因而使得凹岸不斷後退,凸岸不斷淤長。在一定條件,這使彎曲率不斷增大,直至發生彎道的自然裁彎現象。由於凹岸的頂衝點位於河彎頂點稍偏下處,故在凹岸後退的同時,還具有下移的趨勢,由此造成河道的蜿蜒蠕動。
在兩個河彎相交處的直段中,由於相反環流的幹擾,導致泥沙的堆積而形成淺灘。深槽和相鄰淺灘之間的距離一般為直段河寬的5至7倍。曲流波長(又稱河彎跨度)為直段河寬的12倍,而曲率半徑為直段河寬的3倍。
環流是彎曲型河流中的一個顯著標誌。在彎曲河流的彎道,環流結構較為簡單和明顯,多呈單向環流,這可由馬卡維也夫方程予以描述。在彎曲河流的過渡段,即較為順直的河段,環流結構常常比較複雜,也不那麽明顯,還可能出現多層多向的環流結構;這種現象也常常出現在山區河流的推移質型河流上。由於彎道水流存在顯著的螺旋流運動,使水流增強了紊動,有時還會發生水流與凸岸的分離,產生旋渦區,從而增大了水流的能量損失(明渠流大尺度紊動起源於粘滯附麵層的擾動,其受到擾動後,誘導產生的波幅為有限值,它不隨時間加強也不減弱,即處於中性穩定狀態;這種中性穩定的粘滯附麵層就是河流低頻紊動產生的根源)。
由上述的描述可見,在實際的河流中水流的結構非常複雜,其水流流態可以用流場加以描述。這個流場是由流速不同、流向不同的流力線組成。它在河道沿程中隨時都在變化,這是一個三維的流場。一種流體即使在一定粗細的管子裏(可看為固定的岸床),當其流速達到一定大小時,總會有渦流發生。而在河道裏,水流更是以渦流的方式前進的。例如測量河水流速的測速儀會出現脈動現象,特別是在靠近河底的地方,脈動現象表明水流經常改變方向,即產生渦流;河水不但沿著河道前進,同時還要從河岸流向中央。在河底附近形成的渦流會帶動輕沙,使河底出現沙波。在河道水流中,其水質點移動很不規則,呈彎彎曲曲的螺旋狀,並有斜向及豎向的運動,這就是紊流。流體的紊流在水流的侵蝕過程中起著很重要的作用:因為細粒物質於流體中保持著懸浮狀態的搬運,就是靠紊流中向上的流動來支持顆粒的。如果不存在紊流,顆粒物質就隻能貼著河底或僅能稍離河底,以滾動或拽拉方式移動。由於紊流的存在,在實際中,我們所看到的是某一深度上水質點的統計流速和統計流線。
河流或水係,經過上千萬年的活動以後,其形態發生了顯著改變,調整得適應於輸送水流與泥沙。河流縱斷麵逐漸演變為向下遊坡降遞減的平滑河道;這一過程稱作河流的均夷。這時,河流能夠搬運流域所供給的全部荷載物,但再也沒有能力迅速下切了,但均夷化的河道仍可側向切割河床(即河岸)。我們目前所看到的平原河流河段可被認為都是均夷化的河道;因此從岸邊工程的角度看問題,考慮二維流場便已大體夠用了(在某些需要一步刷深的河道,我們可用R和S的常數或反比關係來予以把握)。
對於平麵二維流場中的諸流線,可以進一步抽象成若幹主要的分力與合力,一般說來,這對於分析河岸或岸邊工程與水流的相互作用、相互製約及促進發展,基本上能夠滿足要求。下麵我們先從幾個具體的例子出發來闡明其意義和作用。
分力、合力在一般情況下不易看出。從表麵上看來,河岸似乎是光滑的,實際上摩擦力使它的表麵有無數個小豆豆,它們就像無數個小丁壩。假如你在河岸上做個小丁壩,水流馬上就把丁壩底下刷深了;因為就在這裏形成個分力,或者原有的這個分力加大了。於是它就使另一個分力也必然要加大,即這裏的分力越加大,就愈加影響到對麵。當對麵的力加大之後,就在丁壩這裏形成一個合力,於是這裏就刷深了。丁壩越大,產生的合力就越大,它的下腮就刷得越深。因為有了丁壩,水不能順暢地往下走,就匯合起來,水都湧到這裏來,於是水麵就鼓起來;丁壩越長,合力就越大,一直要長到丁壩這個方麵的分力超過對岸的分力,最後它總是橫著過來,水流就轉到對岸去了。但在一般的平原河流裏,你是做不到這一點的,例如在長江裏,你不可能修一個像攔河壩那樣的丁壩。而如果你能做到這一點,這裏的水流就變成了緩流,這裏就變成湖了。而如果丁壩足夠長,到最後它總是要超過對岸的分力,當它真正超過對岸的力,就能造成一個力量使彎段提前;因為這個丁壩太長了,水到這裏上不來了,就使更多的水直接過來了。這就說明了一個一般規律:凹岸的長度有一定的要求,不可能太短了,隻有當它長到一定程度時,才能使水轉到對岸去。否則,當它不夠長的時候,水還是要回到凹岸來。
由這個例子我們可以得到很多啟示:我們可以把弧型的河岸看成是由無數的平麵連接而成,在每個平麵上都要產生水流的作用力及對水流的反作用力,這個反作用力也和相鄰的另一股來水的分力合成為一個合力,也就是說我們可以把一個河彎看成是由無數個小丁壩所組成的來加以研究;而所謂的主流線也可以看作是水流的兩個主要分力形成合力的表現形式。它不僅在水平方向表現為分力、合力之間的關係,在垂直方向上亦是如此。
另外,我們經常能看到各種形式的丁壩作用(包括自然的“丁壩”)。當丁壩把受其影響範圍內的水流動能匯集成一個很大的分力,在丁壩壩頭的下遊與丁壩影響以外水流更大的分力匯合時,形成其下遊的強烈衝刷,形成大的衝刷坑。例如,單一丁壩如處於頂衝段的前部時,不僅不能將水流挑向對岸,反而增大了丁壩下腮的衝刷力,形成深坑;如荊江河段的觀音磯,因為荊江數萬流量所形成的分力大於由丁壩挑流作用所形成的分力,迫使水流仍舊返回本彎道的凹岸。深坑就是由這兩個分力的集中衝刷點造成的。又如,當丁壩處於彎道尾端或順直河段時,河流主泓受該彎段連續挑流作用,實際上形成了一股接近優勢的分力,在這樣的河段上修建丁壩能夠增大這股水流對另一股水流的優勢,迫使主泓提前轉向對岸。如40年代楊家場粘土河岸及其丁壩,迫使長江主泓以急轉彎形式衝向對岸的衝和觀、祁家淵就是一個明顯的事例。這種將主泓提前轉向對岸的河道整治工程,如能接連運用,就可使某一彎段走向反麵,由凹岸變成凸岸。再如,通過對一個河段的全線防護工程可使主流轉向。一個河段的連續守護工程相當於無數個看不見的小丁壩對水流的作用,由於其連續性使丁壩的分力具有累積作用逐步使主流轉向,這也是人工加強了對水流的反作用。這種方法也是有效的方法,遠比單一大丁壩有利,但隻能在不得已的情況下采用,因為代價太大。比如荊江郝穴河段,即從馬家寨到郝穴河段的全線防護工程,就是因為這一河段的堤腳臨近深泓,沒有足夠的寬大邊灘,而迫不得已采取全線防護辦法。一旦我們將其主泓南移至黃水套故道,那就用不著全線防護了。
從以上分析可見,由丁壩出發得出的分力、合力模型等效於彎道水流的純力學模型,而且它更具有直觀性和簡明性,便於指導河岸工程的設計和實施,也利於與水工模型相互印證和補充。下麵我們將用這種分析方法對荊江兩個著名的危險河段的演變進行分析和探討。
上荊江河道整治的主要目標在於使其兩個危險河段變為安全河段。這兩個河段就是沙市河段和郝穴河段。曆史上,楊家場以上的公安河段曾在目前主泓的北邊,那時楊家場以下的黃水套曾經為大江主泓;後來隨著公安彎段向南移動;經過楊家場粘土咀控製,其挑流作用不斷增加,這就加大了其中的一個分力,致使楊家場以下長江主泓不斷向北擺動,黃水套進流條件逐漸惡化而成為支汊。即使如此,在1931年和1949年洪水時,還能分別通過10000個和5000個流量。曆史演變的過程表明,主流在上下遊的擺動方向是以楊家場為共軛點的;即主流在公安段愈向南擺,經楊家場下遊主流愈向北擺動,以致形成郝穴河彎荊江大堤堤外無灘或窄灘的全線險工段的嚴峻形勢,而黃水套這個曾經是主泓的汊道目前已被淤塞,僅在洪水時能過200-300個流量。
過去,由於沒有認識這種轉化規律,就眼睜睜地看著郝穴河彎由安全河段向著危險河段轉化。如果當初我們懂得這個道理,將公安彎段的主泓河道從南向北移動200-300米(即在該彎段凸岸開挖引河,加強凸岸水流分力),就可以采取較小工程,加大向黃水套進水這個分力,就可使黃水套逐年展寬加深,並使郝穴河彎逐漸淤死,黃水套故道重新恢複為主泓,可惜這一有利時機已經失去,現在必須做較大工程才可達到這一整治目標。
對於沙市河段而言,如果對其全線進行守護則工程量將非常巨大。但如在觀音磯頭向右開挖河道,則不論三八灘及上遊如何變化,就可誘導主泓南移走三八灘南汊的新河道,相當於另一個黃水套,這樣右岸這個分力便大大加強,然後可在北汊采取促淤工程,促使觀音磯前淤出灘地,這樣的投資要小得多。由於有分力和合力的理論,現在可以不再做模型試驗了;可用工程本身做為1:1的模型,在一些小的地方,可在工程實施的過程中稍微調整一下。
水力學、河流學目前還都處於實驗科學階段,很多問題還不能用嚴謹的理論分析得到準確的結果,因此模型實驗對這兩門科學具有更重要的意義。
河流學與水力學還有不同,任何一個需要整治的河流,都是自然界存在的實例,客觀上有一個1:1的原型供我們研究,這比任何人工模型都更準確、更全麵地反映了河流的客觀現實。河流通過其自身發展的曆史,毫無保留地、全麵地向我們展示出其運動的規律性。所以說研究河流的基本規律,主要依靠原型觀測和分析。模型試驗的主要目的,是驗證我們將已經認識了的客觀規律用於改造自然的效果。特別是在河流上興建了大型的建築物以後,改變現狀較大,有可能出現一些我們還沒有認識或認識不夠完善的問題,特別是工程實施後預測其發展後果,模型試驗可給我們以定性的啟示和粗略的定量概念。
現階段的水工和河工模型試驗與現代科學中的物理化學實驗是不同的,更確切地說我們應稱其為模型驗證。既然是驗證,那麽被驗證的應該是根據對原型的觀測和分析所得到的可以用來改造河流的規律;但如這些規律在天然河流中已被多次地驗證過,它就並不一定要再用模型來驗證。所以河流的規律主要靠研究河流而得到,整治的結果也往往在河流的曆史演變中(包括整個河流,不限於某一段)可以找到借鑒。這是河流自身提供的,也是完全可以做得到的,這就是河流工程的一個顯著特點。沒有一個預先對河流規律的正確認識,盲目地相信和依靠模型試驗的結果來確定整治工程,所謂“河工模型試驗萬歲”的觀點,實踐一再證明往往是錯誤的。由此可見,在做岸邊工程調整河勢時,需要分力-合力的理論進行指導。
Q3:為什麽河流在凹岸侵蝕,在凸岸堆積?
淺灘和深槽:當河流有彎曲時,由於水流的反射,在河流的內部形成橫向環流,橫向環流對凹岸的一側不斷淘蝕,攜帶的泥沙在凸岸一側堆積,形成了凸岸較淺、凹岸較深的形態。洪水時,狹長河麵流速慢,水流比降小,搬運能力減弱,攜帶的泥沙沉積成淺灘,寬河麵流速快、水麵比降大,侵蝕能力強,形成深槽。另外,主力流交匯也可能形成淺灘和深槽。總之,淺灘是指河床中較前的部分,深槽是指河床中較深的部分。
壺穴和岩檻:壺穴是河床的基岩被水流衝磨而成的深穴,壁光滑,常位於瀑布下方。岩檻是由於基岩河床中較堅硬的岩石橫亙於河床底部形成的瀑布和跌水
曲流和辮流:平麵上看,河床有平直的、彎曲的和分汊的,其中彎曲的河床叫曲流,分汊的河床叫辮流
具體內容及各種地貌的成因參見楊景春、李有利老師的《地貌學原理》,北京大學出版社
Q4:為什麽河流的凹岸容易受到水流侵蝕,凸岸則不容易遭到侵蝕呢?
河流的凹岸水流流速快,容易受到水流侵蝕,凸岸水流流速慢,以堆積為主,不容易遭到侵蝕。
河流之所以彎曲,主要是因為河水在兩岸流動的速度不同,一邊快些,另一邊則慢些。河水流速較快的一邊,河岸受到的衝擊力也較大,泥土也較易衝塌。河岸衝塌了,便會使河道彎起來。河道彎了,便會呈現出如
S形的河岸(兩岸猶如一凹一凸),而且會繼續發展,水流衝向凹岸,而凸岸的一邊水流速度較慢,河流帶來的碎石和泥土慢慢沉積。經年累月,凹岸會愈來愈凹,而凸岸則會愈來愈凸,河流便呈現出彎彎曲曲的外貌。
河流正中的水流速最快,而當河流不沿直線發育時,最強的水動力會衝擊正前方的河岸。這種水流會使凹岸的局部水壓變大,形成圖A所示的螺旋狀環流,進而進一步剝蝕凹岸,而把剝蝕的沙石堆積到凸岸。
這種環流被稱作橫向環流。截麵A的環流是順時針,而截麵C的環流是逆時針。它們兩者剝蝕的河岸也不同,一個是左岸,一個是右岸。
Q5:凹岸侵蝕,凸岸堆積,是什麽意思?為什麽會這樣?凹岸、凸岸分別是什
河流向陸地凸出的那岸是凹岸,由陸地向河流凸出的那岸是凸岸。
水流與河床相互作用的結果,使天然河流總是彎彎曲曲,形成一係列河灣。因環流作用,一岸衝刷,使岸線凹進;另一岸淤積,使岸線凸出。故凹岸水較深,是深泓位置;凸岸水淺,形成邊灘。
擴展資料
凹岸彎曲河床河岸凹入的部分。因受局部地形等因素的影響,河床發生彎曲,水流在離心力的作用下,向凹入處侵蝕,河岸發生崩塌後退,逐漸形成圓弧狀.坡陡的凹岸.坡度陡削,近岸水流較急旁蝕作用較強。
從岸來看,凸出來的是凸岸,凹進去的是凹岸。
通常表層水流是從凸流向凹,而下層水流是從凹到凸,泥沙容易在凸岸沉積。
如果從地轉偏向力角度來看,北半球河流右岸易受侵蝕而成為凹岸,南半球則是河流左岸易受侵蝕而成為凹岸。
如果原來河穀因最初地形起伏及走向的原因,已先期存在凹岸、凸岸的形態,那麽不管該河位於哪個半球,河流都將因為保持慣性前行而衝刷凹岸,使河流曲流出彎曲度更大。
位於河流沿岸的城市,應將碼頭建在凹岸處,因為凹岸處水深,泥沙淤泥少。但也要注意流水對河岸的衝蝕。
Q6:凸岸堆積,凹岸侵蝕這幅圖怎麽解釋 地理
首先,我們要明確一點不管河流曲直,由於地轉偏向力作用,北半球河流總是右岸侵蝕,左岸堆積,南半球則相反。
在直行河道中,主要受地球自轉產生的偏向力影響較大,北半球河流右岸侵蝕,左岸堆積,南半球相反。在河流彎道處,水流做曲線運動,主要受離心力作用,表層水流趨向凹岸,衝刷凹岸,使凹岸水麵略高於凸岸,因此,底部水流在壓力作用下由凹岸流向凸岸,形成彎道環流,在彎道環流作用下,凹岸發生侵蝕,凸岸發生堆積,致使河流的彎道越來越彎曲。
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