河流作用

河水是一種流體，並無時無刻不在對地表進行作用。而流水的侵蝕、搬運和堆積作用是經常變化和更替的，對一般河流來説，在正常的情況下，上游以侵蝕作用為 主，中游以搬運作用為主，下游以堆積作用為主。河牀因水流的下蝕而加深，因堆積而加高，因側蝕而展寬，因一側侵蝕另一側沉積而使河身彎曲。如果河流水量減 少，泥沙物質增多，在河流上游段也可以以堆積作用為主。如果海面下降，下游段也可轉化為侵蝕作用為主。在同一時間，同一地段內，侵蝕和堆積作用也能同時進 行，搬運作用則是聯結兩者的紐帶。河牀的縱向與橫向變形，及其所造成的沙灘、沙洲、天然堤、河漫灘及河流階地等都是河流作用的結果。河流作用塑造成各種河 谷地貌，並引起流域地貌的發展變化 ^[1]  。主要包括河流的侵蝕、搬運和堆積作用。

河流依靠自身的動能對其邊界產生的沖刷、破壞作用，分為：坡面上的片蝕作用;溝谷、河流的線蝕作用。線蝕作用又可分為溯源侵蝕、下切侵蝕和側向侵蝕。廣義的侵蝕作用還包括溶蝕、冰蝕、雪蝕、風蝕和海蝕作用等。由侵蝕作用所形成的地表形態稱侵蝕地貌 ^[2]  。侵蝕作用的強弱和變化決定於河牀水流的強度及組成河流邊界的抗衝能力。按作用的方向分為下蝕作用、旁蝕作用和溯源侵蝕3種。

水流向下的侵蝕作用，使河牀成溝牀加深。下蝕方式有:①河水對河牀岩石的直接撞擊沖刷;②河水以挾帶的岩石碎屑對河牀岩石的撞擊和摩擦；③對跌水基面處的凹坑（壺穴）掏刷（見河流襲奪）；④河水對可溶性岩石(如石灰岩、白雲岩)進行溶解下蝕。河流下蝕作用大小主要由河牀水流的強度和組成河牀邊界物質的抗蝕能力決定。河流流速愈大，對河牀邊界物質的衝擊能力愈大，則愈利於將石塊和泥沙顆粒捲入水中帶走。不同物質的抗衝能力不一樣,粒徑在0.05～0.5毫米的細砂最容易被侵蝕，隨粒徑的增大（中、粗砂、卵石）或減小(粉砂、粘土)抗衝能力都增大。不同巖性的基岩抗衝能力不同，據實驗研究，運動狀態下不同巖性推移質的磨損係數分別為：石英岩 0.58×10-3，變質岩1.53×10-3，沉積岩6.75×10-3，風化的火山岩11.10×10-3。地殼構造運動對下蝕作用也有影響:地殼急速上升時河流比降加大，下蝕作用增強；地殼穩定或下沉時下蝕作用減弱。 　旁蝕作用 　又稱側蝕作用,水流側向的侵蝕作用,使河牀左右遷徙或谷坡後退。包括機械侵蝕和化學溶蝕等方式，結果是河牀擺動，河谷加寬，並形成曲流。 　溯源侵蝕 　又稱向源侵蝕，河牀深切作用逐漸向河流上游方向發展的過程，是下蝕作用的一種特殊形式。其過程是，由於斜坡上溝谷下段的水量大於上段，侵蝕作用也大於上段,出現了水蝕凹地（圖1a、b），凹地的形成使河谷縱剖面變陡，因而流速變大，使水流下蝕更為劇烈，且集中在坡度最陡的凹地的上段，結果使b逐步移動到b1、b2。

河流水流在流動過程中攜帶大量泥沙和推動河底礫石移動的作用。流水作為主要的外營力，除了具有侵蝕能力外，還能搬運由風化剝蝕作用造成的大量物質，其以推移、躍移、懸移和溶液運移等方式搬運物質的能力是驚人的 ^[3]  。其中大部分是不溶於水的機械搬運，小部分是溶於水中的化學搬運。被機械搬運的碎屑物有3種運動方式:①懸移,顆粒懸浮於水中隨水流而搬運,其懸移物稱為懸移質；②推移，顆粒依附於牀面，隨水流作滑動或滾動，其推移物稱為推移質；③躍移，這是介於上述兩者之間的過渡狀態，顆粒時而被懸移，時而被推移，以跳躍的方式前進，其躍移物被稱為躍移質。物質的搬運方式隨水動力的大小變化,當水動力減小時,某些懸移質變為躍移質，某些躍移質變為推移質，當水動力增大，變化情況相反。據試驗，被搬運物的球狀顆粒重量(M)與起動它的水流流速(V)的6次方成正比,即：

M=cV 6

式中c為係數（不同河流數值略有不同）。公式表明,當河流流速增加一倍時，被搬運物的球狀顆粒重量將增大64倍。具體計算推移質搬運量（稱推移質輸沙率）的公式很多,常用的有邁耶-彼得公式、愛因斯坦公式。估算懸移質輸沙率的公式有一度流處理公式和二度流處理公式。一度流處理公式為： 式中S*為不衝不淤臨界情況下的水流含沙量,V為斷面平均流速，g為重力加速度,R為水力半徑，w為泥沙顆粒的沉降速度，k為係數，m為指數。國內外一些河流的機械搬運（輸沙）量

指被搬運的泥沙和礫石等物質，因外力(流水、冰川、風、波浪、海流等)減弱而失去搬運能力而積聚的現象，以及岩屑在重力作用下的堆積、火山噴發物的堆積等 ^[2]  。沉積下來的碎屑物則稱為沖積物，形成的堆積地貌最為主要的是沖積平原。圖2説明在什麼情況下容易發生沉積。圖2中v*為摩阻流速,cod線為各種不同粒徑泥沙的臨界摩阻流速v*c的連線,eof線為泥沙的沉速。根據這兩條曲線的相對位置，泥沙沉積條件可分為3區。①區（cod線以上）：v*>v*c,則只有上游來沙量超過水流挾沙力時,泥沙才開始沉積；如來沙量不及水流搬運能力，河牀就會發生沖刷。②區（eod曲線以下）:v*v*c，水流條件既不足以沖刷牀面的泥沙，使之搬運而去，又不足以支持上游的來沙，使之繼續在水中懸移，因此來沙迅速淤積。③區(coe曲線左下):wv*v*c,水流條件不足以侵蝕河牀取得泥沙的補給，但上游的泥沙進入本河段，河段內的紊動強度還能支持它們以懸移形式搬動，因此大部分上游來沙通過河段下泄，不發生過多的沉積。