河流的水流在流動(dòng)過程中進(jìn)行侵蝕,形成了各種溝谷地貌,被侵蝕的物質(zhì)沿溝谷向中下游搬運(yùn)并堆積,形成沖積扇、河漫灘、沙洲和三角洲等堆積地貌,其中沙洲是河流地貌中一種特殊的表現(xiàn)形式,廣泛地存在于河流中、下游地區(qū)。如下圖 ▲武漢的天興洲 ▲九江的單家洲 河流的流水作用總是以侵蝕、搬運(yùn)和堆積三種方式進(jìn)行,當(dāng)河流水量增加或流速加大,流水能力作用加強(qiáng),進(jìn)行侵蝕,反之流水作用減弱,便發(fā)生堆積。河流的流水作用還與水流結(jié)構(gòu)有關(guān),河流水流呈螺旋狀運(yùn)動(dòng),形成環(huán)流和漩渦流。下圖 在彎彎曲曲的河流中,河水從凸岸流向凹岸的表層流與從凹岸流向凸岸的底層流構(gòu)成一個(gè)連續(xù)的螺旋形向前移動(dòng)的水流,由于流速隨水深增大而減小,根據(jù)離心力F=mv2/r,離心力也隨水深加大而減弱。 在彎曲河流中,河水一般以單向環(huán)流為主,(上圖)河水表層流速大,離心力較大,因此表層水流侵蝕加強(qiáng),隨著水深流速變慢,河水底層把物質(zhì)帶上來,在一側(cè)堆積。 一般在平直的河道中,洪水時(shí),河床中部的水量比靠近兩岸的增加要快一些,因此河流橫向水面呈上凸形,表層水流從河床中部流向兩岸構(gòu)成兩個(gè)橫向環(huán)流系統(tǒng),(上圖)河流會侵蝕兩岸,堆積在中部。 根據(jù)河流形成的沙洲形態(tài)可分為三種類型:橢園型,竹葉型,鐮刀形。(上圖) 鐮刀型:一般發(fā)生在河流轉(zhuǎn)彎處,洲體向河道凸岸彎曲, 洲頭略鈍和洲尾削尖, 似如鐮刀或月牙。水流作用主要是上圖中的單向環(huán)流,由于上下流速變化很大,遇河流彎曲時(shí),表層流侵蝕河岸,物質(zhì)脫落后,被底層流搬運(yùn)到一側(cè)堆集。形成沙洲體。如武漢的天興洲, 竹葉型:發(fā)生在平直河道中,洲體邊線光滑, 洲頭鈍狀短粗, 洲尾削尖延長, 與竹葉相似。水流作用主要是上圖中底部匯合型雙向環(huán)流,中間堆集,兩岸侵蝕,形成的沙洲呈對稱性,居在河流中間。如武漢的白沙洲。 而橢園型沙洲有河道中分布較多,它可看作沙洲發(fā)育的早期形態(tài),不同河流的橢圓形沙洲表面植被覆蓋度差異較大,這與沙洲成形的時(shí)間長短有關(guān)。 上圖是馬鞍山小黃洲附近的沙洲,呈現(xiàn)出明顯的洲頭鈍、下尖形態(tài),一般來說它的形成經(jīng)歷了河流的季節(jié)變化和河流的年際變化 ,就年際變化而言,大水年洲頭沖刷,洲尾淤積,中小水年則洲頭淤積,洲尾沖刷,對河流的季節(jié)變化來說,夏季多沖刷洲頭,洲尾淤積,冬季洲頭淤積,洲尾沖刷,就時(shí)間長短而言,徑流量大的時(shí)候時(shí)間少,洲頭淤積時(shí)間長,久而久之,沙洲淤積成鈍形,而洲尾時(shí)間沖刷時(shí)間長,形成尖形。 橢圓形沙洲主要是沙洲早期形態(tài),沙洲的形成依賴于汛期來沙,高水位時(shí)淹沒在水下,部分泥沙落淤使得洲體逐漸變大,非汛期露出水面,洲頭和洲尾都會受到一定程度的水流沖刷,由于推移質(zhì)在洲頭淺水區(qū)的淤積,總體來說,整個(gè)沙洲將向上游方向發(fā)育。 竹葉形沙洲一般是沙洲穩(wěn)定形態(tài),河道外形較穩(wěn)定,沙洲洲面植被覆蓋較好,沙洲的發(fā)育依賴于推移質(zhì)在洲頭淤積和汛期高水位時(shí)洲面植被攔截部分泥沙,洲頭多淤積大量粗沙,洲尾持續(xù)沖刷削尖,由于植被的固定作用和源源不斷的上游來沙在洲頭淤積,整個(gè)沙洲將向上游方向發(fā)育。 ▲武漢白沙洲 鐮刀形沙洲處在河灣內(nèi),一般是沙洲穩(wěn)定形態(tài),河道外形不僅塑造沙洲彎曲的形狀,還限制著沙洲平面形態(tài)的發(fā)育。沙洲洲面植被覆蓋較好,沙洲的發(fā)育依賴于洲頭淤積和河勢變化。 沙洲是沖積河流的泥沙長時(shí)間淤積的產(chǎn)物,它的發(fā)育必然符合一定的水動(dòng)力學(xué)和泥沙運(yùn)動(dòng)規(guī)律,對于河流徑流量比較小的河流,河道比較窄,水流動(dòng)力性較差,沙洲空間發(fā)育不足,形成的沙洲較少,多是河漫灘。例如黃河河道里沙洲就很少,長江、亞馬遜河流量大,河道變化不大,河流下游多沙洲。 |
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