自然地理▏河流為什么是彎曲的？

茶香飄萬里 2016-04-02

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平時(shí)

喜歡在河邊漫步，眼前看到的河道經(jīng)常是九曲十八彎，又稱河曲。于是，就有些好奇，馬上查閱了有關(guān)資料，試圖回答自己的疑惑。那么，幾乎世界上所有河流流向都是彎曲的，這是為什么呢？帶著這樣的疑問，我首先看到了下面視頻對(duì)此問題的解釋。

視頻給出結(jié)論是由于鼠類對(duì)河床造成的侵蝕，在徑流的作用下發(fā)生彎曲，只是這樣的結(jié)論顯然不能讓我完成信服，但關(guān)于新月湖（或叫牛扼湖）形成的解釋倒挺有趣。

河床按形態(tài)可分為順直河床、彎曲河床、汊河型河床及游蕩型河床四類：順直型河段也略有彎曲、深槽、淺灘交錯(cuò)分布；彎曲型河段具有曲折的外形和蜿蜒蠕動(dòng)的動(dòng)態(tài)特性，分布很廣，任意兩相鄰淺灘的間距約為河寬的5～7倍，這點(diǎn)與視頻給出的6倍結(jié)論基本一致；分汊型河床又稱江心洲型河床，具有一個(gè)或幾個(gè)江心洲，有兩股以上的汊道，汊道交替消長(zhǎng)；游蕩型河床順直寬淺，沙灘眾多，汊道交織，河床變形迅速，主槽擺動(dòng)不定，水流散亂。

從以上學(xué)習(xí)中，大家知道河流也不完全是彎曲的，也有順直的時(shí)候，但多數(shù)是彎曲的。其中百度百科給出了是由于側(cè)向侵蝕作用致使河床彎曲，與視頻給出的結(jié)論較為吻合。繼續(xù)查閱有關(guān)資料，給出了更多的答案，可謂各抒己見，各執(zhí)一詞。先從下面的圖片中感受一下彎彎的河流，再把各類解釋羅列出來，開始本話題的討論。

側(cè)向侵蝕影響觀點(diǎn)：

有人用科氏力的作用來回答，這里先普及一下關(guān)于科氏力。所謂科氏力是指對(duì)旋轉(zhuǎn)體系中進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)，由于慣性相對(duì)于旋轉(zhuǎn)體系產(chǎn)生的直線運(yùn)動(dòng)的偏移的一種描述，形式見下圖。法國(guó)氣象學(xué)家科里奧利認(rèn)為，由于地球自轉(zhuǎn)的存在，地球并非一個(gè)慣性系，而是一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)參照系，因而地面上質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)會(huì)受到科氏力的影響。地球科學(xué)領(lǐng)域中的地轉(zhuǎn)偏向力就是科氏力在沿地球表面方向的一個(gè)分力。

地轉(zhuǎn)偏向力有助于解釋一些地理現(xiàn)象，如河道的一邊往往比另一邊沖刷得更厲害（地轉(zhuǎn)偏向力），簡(jiǎn)單的說就是由于地球自轉(zhuǎn)的方向是自西向東，所以地球的自載作用也會(huì)改變河流的直線方向。它會(huì)使北半球的河流沖洗右岸比左岸厲害些，而南半球的河流則剛好相反。據(jù)此認(rèn)為，河流在流動(dòng)中也受到科氏力影響是必然的。

由于水流是在依照曲線流動(dòng)，而當(dāng)水流在某個(gè)地方偏移一些以后，它在離心力的作用下，要壓向凹入的一岸，同時(shí)，河床也要脫離開凸出的一岸。這樣，河流不但沒有機(jī)會(huì)恢復(fù)它的直線方向，反而使偏移越來越大，成了一條彎曲的曲線了，而且曲率越來越大。由于離心力也不斷加大，與此同時(shí)河流又不可能順河床一邊流，而總是從一邊折向另一邊，那從凹入的一邊折向最近的凸出的一邊，于是，河流呈現(xiàn)出了彎彎曲曲的流向。

側(cè)向侵蝕影響觀點(diǎn)：

但也有網(wǎng)友認(rèn)為，科氏力有一定道理但并不能解釋這個(gè)問題，同時(shí)科氏力不能用于解釋已有河道兩岸侵蝕的差異。他的論據(jù)是，已有河道的側(cè)向侵蝕中科氏力起不到太多的作用。假設(shè)河水順著筆直的河道流動(dòng)，然后前方有個(gè)轉(zhuǎn)彎，設(shè)想一下，河水是不是會(huì)先沖到凹岸一側(cè)，受到凹岸的阻擋之后再轉(zhuǎn)彎？這樣就會(huì)侵蝕凹岸，而同時(shí)凹岸被沖下來的土和泥沙，會(huì)帶到對(duì)面的凸岸沉積下來，這樣凹岸越來越凹，凸岸越來越凸，彎曲就越來越明顯了。但當(dāng)彎曲程度過大，河流就會(huì)直接沖破凸岸，截彎取直。因此該網(wǎng)友據(jù)此認(rèn)為，彎曲是由于河流側(cè)向侵蝕的作用，而非科氏力作用，這點(diǎn)又與視頻解釋趨近。下面就依據(jù)側(cè)向侵蝕的理論進(jìn)一步解釋一下河道彎曲的原因，及河道裁彎取直與牛軛湖形成的機(jī)理。

河道在洪水期與枯水期表現(xiàn)不同，枯水期低水位時(shí)，彎道頂沖位置在上方，主要發(fā)生在彎頂附近或彎頂稍下位置；洪水期高水位時(shí)，彎道頂沖位置下移，頂沖發(fā)生在彎頂以下。而當(dāng)彎道離心環(huán)流的環(huán)繞軸與水流方向一致，因而彎道中必然存在一個(gè)相對(duì)于縱向水流的橫向分速，這個(gè)水流橫向分速的大小，代表了離心環(huán)流的橫向作用速度。

當(dāng)受離心環(huán)流橫向作用沖刷，彎曲河段的凹岸不斷崩塌、后退。在平水期，深槽緊靠凹岸，由橫向環(huán)流和水流縱比降的原因，使靠近凹岸河床沖刷強(qiáng)烈，水流不斷掏空凹岸的岸腳，使河岸失去平衡，發(fā)生崩塌；在洪水期，凹岸附近深槽河床產(chǎn)生回流，發(fā)生淤積，會(huì)暫時(shí)使凹岸岸腳受到保護(hù)，但洪峰一過，主流線又逼近凹岸，河岸重新處于不穩(wěn)定狀態(tài)，因而發(fā)生強(qiáng)烈的崩塌。水流從上游搬運(yùn)來的泥砂和凹岸崩塌垮落的碎屑物，被帶到凸岸(因水面縱比降小、速流小)進(jìn)行沉積，結(jié)果凸岸不斷向前伸長(zhǎng)，使彎曲河段的曲率半徑不斷減小，而彎道離心力作用卻因此而不斷增加，致使河彎更加彎曲，這種連續(xù)彎曲的河谷稱作河曲。

在曲流河段，任何一岸，其凹岸和凸岸都是交替相間出現(xiàn)的。而凹岸發(fā)生崩塌、后退等現(xiàn)象最強(qiáng)烈的地方在彎頂及彎頂?shù)南路?，與之相對(duì)應(yīng)，凸岸堆積前伸的速度以河彎—方為最大。這樣，就在凹岸后退、凸岸前伸的同時(shí)，河曲不斷向下游蠕移，使河曲中的每一岸突出的河嘴，不斷被削齊，結(jié)果，河谷越來越寬，河床在寬闊的谷底上迂回曲折地?cái)[動(dòng)，水流一般已經(jīng)達(dá)不到河谷谷坡，河床形態(tài)變得極度彎曲，猶如長(zhǎng)蛇在寬闊谷底爬行一般，這種極度彎曲的河床稱蛇曲。

在極為彎曲蜿蜒的河段，凹岸曲頂及其下方會(huì)迅速崩塌后退，使河彎的彎曲度更大，相鄰河彎會(huì)愈加靠近，結(jié)果，上一個(gè)河彎的下游部分與下河彎的上游部分非常逼近，形成狹窄的曲頸。洪水期，由于洪水突然暴發(fā)，不斷沖擊曲流頸，當(dāng)水流沖潰曲流頸，切過曲岸邊灘，便會(huì)撇下河彎而徑直流入下一河彎，這種現(xiàn)象叫河流的裁彎取直。撇下的河彎形成相對(duì)平衡的水域，新河道帶來的懸浮質(zhì)將原來河彎兩端不斷雍塞，使河谷中出現(xiàn)形如牛軛的湖泊，叫牛軛湖。

流水形態(tài)影響觀點(diǎn)：

他們認(rèn)為，河流的走向只有唯一的決定因素，就是“水往低處流”，也就是某一點(diǎn)的水流只會(huì)流向高程的梯度方向，即高程遞減最快的方向，河流的走向總體來說受地形的約束，是河流為降低比降進(jìn)行的自我調(diào)整。見上圖，就反映河流水流對(duì)河床的影響。水流改變河床，主要通過沖刷和淤積作用，在以土質(zhì)為主的平原地區(qū)，表現(xiàn)尤其明顯。河流的斷面上水的流速不是處處相等的，總體來說是岸邊、床底的流速比較小，水面、河心的流速比較大；彎道處則是凸岸流速小，凹岸流速大。水流挾沙力，即水流攜帶泥沙的能力與流速正相關(guān)，如果水流含沙量大于水流挾沙力，則發(fā)生淤積，反之則發(fā)生沖刷。所以彎道的凸岸發(fā)生淤積，凹岸發(fā)生沖刷，總的效果就是凹岸的泥沙被搬運(yùn)到凸岸。

因?yàn)樗鞯那治g、搬運(yùn)、堆積三種作用的共同影響，讓河道變得更彎了。這樣經(jīng)過千萬年的沖刷，無數(shù)的重復(fù)和循環(huán)，再加上由于凸出的一岸水流速度偏慢，泥沙的沉淀越來越多，因此便形成了蜿蜓曲折的河流。

土壤結(jié)構(gòu)影響觀點(diǎn)：

有一些網(wǎng)友認(rèn)為，河道彎曲與河道兩岸的土壤結(jié)構(gòu)有關(guān)，這就解釋了為什么平原地區(qū)的河道為什么也會(huì)彎彎曲曲，見上圖。復(fù)雜的地形使得河流絕對(duì)不可能沿著直線方向一直向前流動(dòng)，他們認(rèn)為，因?yàn)榻觾砂兜耐寥澜Y(jié)構(gòu)不可能完全一樣，土壤內(nèi)部所含的鹽堿等化學(xué)成分及其數(shù)量也不可能完全相同，所以當(dāng)它們完全溶于水后，就不同程度地改變了兩岸土壤承受水沖擊力的能力。

地質(zhì)條件影響觀點(diǎn)：

他們認(rèn)為地質(zhì)條件的影響是決定性的，由于河流段巖層結(jié)構(gòu)在河流兩側(cè)是不均勻的，巖層隆起的高度、坡度、傾角、走向、硬度及厚度都不同，所以，這種地質(zhì)形態(tài)會(huì)侵蝕河床基準(zhǔn)面，加上地球旋轉(zhuǎn)力的影響，流水通常侵蝕較軟的巖層，留下較硬的，所以河流往往會(huì)形成河曲。

說了這么多觀點(diǎn)，大家可能反而更加糊涂了，那么，到底是什么因素造成了河道彎曲呢？其實(shí)我的觀點(diǎn)是，網(wǎng)友們的意見都有其合理性，畢竟自然界形成的機(jī)理，不是某一單純因素影響的，都是各種綜合因素作用的結(jié)果。當(dāng)然，要科學(xué)準(zhǔn)確地回答這個(gè)問題，估計(jì)可以做個(gè)課題研究，那就不是我該做的。

更有甚者，他們將河道彎曲與人生聯(lián)想在一起，他們認(rèn)為：河流為什么走彎路而不走直路，最根本的原因就是，走彎路是自然界的一種常態(tài)，而走直路是一種非常態(tài)，因?yàn)楹恿髟谇斑M(jìn)的過程中，會(huì)遇到各種各樣的障礙，有些障礙是無法逾越的，所以它只有取彎路，繞道而行，也正因?yàn)樽邚澛罚屗荛_了一道道障礙，最終抵達(dá)了遙遠(yuǎn)的大海。人生也是如此，當(dāng)你遇到坎坷、挫折時(shí)，也要把曲折的人生看作是一種常態(tài)，不要悲觀失望，不要停滯不前，把走彎路看成是前行的另一條途徑，這樣你也可以像那些走彎路的河流一樣，抵達(dá)那遙遠(yuǎn)的人生彼岸。

哈哈，這位仁兄聯(lián)想夠豐富的，居然把自然界發(fā)生的自然現(xiàn)象比作人生，看來情商足夠高。當(dāng)然，朋友們也可以發(fā)表自己的意見，來解釋大自然的神奇。最后，就曬三張河曲的圖片，放下糾結(jié)的心情，去輕松一下，盡情欣賞大自然的美不勝收。

■文章依據(jù)網(wǎng)絡(luò)圖文資料綜合撰寫

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