查看原文
其他

自然地理▏河流为什么是弯曲的?

2016-03-28 溪流 溪流的海洋人生


平时喜欢在河边漫步,眼前看到的河道经常是九曲十八弯,又称河曲。于是,就有些好奇,马上查阅了有关资料,试图回答自己的疑惑。那么,几乎世界上所有河流流向都是弯曲的,这是为什么呢?带着这样的疑问,我首先看到了下面视频对此问题的解释。

https://v.qq.com/txp/iframe/player.html?vid=n0143dbr2mf&width=500&height=375&auto=0

视频给出结论是由于鼠类对河床造成的侵蚀,在径流的作用下发生弯曲,只是这样的结论显然不能让我完成信服,但关于新月湖(或叫牛扼湖)形成的解释倒挺有趣。

河床按形态可分为顺直河床、弯曲河床、汊河型河床及游荡型河床四类:顺直型河段也略有弯曲、深槽、浅滩交错分布;弯曲型河段具有曲折的外形和蜿蜒蠕动的动态特性,分布很广,任意两相邻浅滩的间距约为河宽的5~7倍,这点与视频给出的6倍结论基本一致;分汊型河床又称江心洲型河床,具有一个或几个江心洲,有两股以上的汊道,汊道交替消长;游荡型河床顺直宽浅,沙滩众多,汊道交织,河床变形迅速,主槽摆动不定,水流散乱。

从以上学习中,大家知道河流也不完全是弯曲的,也有顺直的时候,但多数是弯曲的。其中百度百科给出了是由于侧向侵蚀作用致使河床弯曲,与视频给出的结论较为吻合。继续查阅有关资料,给出了更多的答案,可谓各抒己见,各执一词。先从下面的图片中感受一下弯弯的河流,再把各类解释罗列出来,开始本话题的讨论。
侧向侵蚀影响观点: 有人用科氏力的作用来回答,这里先普及一下关于科氏力。所谓科氏力是指对旋转体系中进行直线运动的质点,由于惯性相对于旋转体系产生的直线运动的偏移的一种描述,形式见下图。法国气象学家科里奥利认为,由于地球自转的存在,地球并非一个惯性系,而是一个转动参照系,因而地面上质点的运动会受到科氏力的影响。地球科学领域中的地转偏向力就是科氏力在沿地球表面方向的一个分力。地转偏向力有助于解释一些地理现象,如河道的一边往往比另一边冲刷得更厉害(地转偏向力),简单的说就是由于地球自转的方向是自西向东,所以地球的自载作用也会改变河流的直线方向。它会使北半球的河流冲洗右岸比左岸厉害些,而南半球的河流则刚好相反。据此认为,河流在流动中也受到科氏力影响是必然的。由于水流是在依照曲线流动,而当水流在某个地方偏移一些以后,它在离心力的作用下,要压向凹入的一岸,同时,河床也要脱离开凸出的一岸。这样,河流不但没有机会恢复它的直线方向,反而使偏移越来越大,成了一条弯曲的曲线了,而且曲率越来越大。由于离心力也不断加大,与此同时河流又不可能顺河床一边流,而总是从一边折向另一边,那从凹入的一边折向最近的凸出的一边,于是,河流呈现出了弯弯曲曲的流向。 侧向侵蚀影响观点: 但也有网友认为,科氏力有一定道理但并不能解释这个问题,同时科氏力不能用于解释已有河道两岸侵蚀的差异。他的论据是,已有河道的侧向侵蚀中科氏力起不到太多的作用。假设河水顺着笔直的河道流动,然后前方有个转弯,设想一下,河水是不是会先冲到凹岸一侧,受到凹岸的阻挡之后再转弯?这样就会侵蚀凹岸,而同时凹岸被冲下来的土和泥沙,会带到对面的凸岸沉积下来,这样凹岸越来越凹,凸岸越来越凸,弯曲就越来越明显了。但当弯曲程度过大,河流就会直接冲破凸岸,截弯取直。因此该网友据此认为,弯曲是由于河流侧向侵蚀的作用,而非科氏力作用,这点又与视频解释趋近。下面就依据侧向侵蚀的理论进一步解释一下河道弯曲的原因,及河道裁弯取直与牛轭湖形成的机理。河道在洪水期与枯水期表现不同,枯水期低水位时,弯道顶冲位置在上方,主要发生在弯顶附近或弯顶稍下位置;洪水期高水位时,弯道顶冲位置下移,顶冲发生在弯顶以下。而当弯道离心环流的环绕轴与水流方向一致,因而弯道中必然存在一个相对于纵向水流的横向分速,这个水流横向分速的大小,代表了离心环流的横向作用速度。当受离心环流横向作用冲刷,弯曲河段的凹岸不断崩塌、后退。在平水期,深槽紧靠凹岸,由横向环流和水流纵比降的原因,使靠近凹岸河床冲刷强烈,水流不断掏空凹岸的岸脚,使河岸失去平衡,发生崩塌;在洪水期,凹岸附近深槽河床产生回流,发生淤积,会暂时使凹岸岸脚受到保护,但洪峰一过,主流线又逼近凹岸,河岸重新处于不稳定状态,因而发生强烈的崩塌。水流从上游搬运来的泥砂和凹岸崩塌垮落的碎屑物,被带到凸岸(因水面纵比降小、速流小)进行沉积,结果凸岸不断向前伸长,使弯曲河段的曲率半径不断减小,而弯道离心力作用却因此而不断增加,致使河弯更加弯曲,这种连续弯曲的河谷称作河曲。在曲流河段,任何一岸,其凹岸和凸岸都是交替相间出现的。而凹岸发生崩塌、后退等现象最强烈的地方在弯顶及弯顶的下方,与之相对应,凸岸堆积前伸的速度以河弯—方为最大。这样,就在凹岸后退、凸岸前伸的同时,河曲不断向下游蠕移,使河曲中的每一岸突出的河嘴,不断被削齐,结果,河谷越来越宽,河床在宽阔的谷底上迂回曲折地摆动,水流一般已经达不到河谷谷坡,河床形态变得极度弯曲,犹如长蛇在宽阔谷底爬行一般,这种极度弯曲的河床称蛇曲。在极为弯曲蜿蜒的河段,凹岸曲顶及其下方会迅速崩塌后退,使河弯的弯曲度更大,相邻河弯会愈加靠近,结果,上一个河弯的下游部分与下河弯的上游部分非常逼近,形成狭窄的曲颈。洪水期,由于洪水突然暴发,不断冲击曲流颈,当水流冲溃曲流颈,切过曲岸边滩,便会撇下河弯而径直流入下一河弯,这种现象叫河流的裁弯取直。撇下的河弯形成相对平衡的水域,新河道带来的悬浮质将原来河弯两端不断雍塞,使河谷中出现形如牛轭的湖泊,叫牛轭湖。 流水形态影响观点: 他们认为,河流的走向只有唯一的决定因素,就是“水往低处流”,也就是某一点的水流只会流向高程的梯度方向,即高程递减最快的方向,河流的走向总体来说受地形的约束,是河流为降低比降进行的自我调整。见上图,就反映河流水流对河床的影响。水流改变河床,主要通过冲刷和淤积作用,在以土质为主的平原地区,表现尤其明显。河流的断面上水的流速不是处处相等的,总体来说是岸边、床底的流速比较小,水面、河心的流速比较大;弯道处则是凸岸流速小,凹岸流速大。水流挟沙力,即水流携带泥沙的能力与流速正相关,如果水流含沙量大于水流挟沙力,则发生淤积,反之则发生冲刷。所以弯道的凸岸发生淤积,凹岸发生冲刷,总的效果就是凹岸的泥沙被搬运到凸岸。因为水流的侵蚀、搬运、堆积三种作用的共同影响,让河道变得更弯了。这样经过千万年的冲刷,无数的重复和循环,再加上由于凸出的一岸水流速度偏慢,泥沙的沉淀越来越多,因此便形成了蜿蜓曲折的河流。 土壤结构影响观点: 有一些网友认为,河道弯曲与河道两岸的土壤结构有关,这就解释了为什么平原地区的河道为什么也会弯弯曲曲,见上图。复杂的地形使得河流绝对不可能沿着直线方向一直向前流动,他们认为,因为江河两岸的土壤结构不可能完全一样,土壤内部所含的盐碱等化学成分及其数量也不可能完全相同,所以当它们完全溶于水后,就不同程度地改变了两岸土壤承受水冲击力的能力。 地质条件影响观点: 他们认为地质条件的影响是决定性的,由于河流段岩层结构在河流两侧是不均匀的,岩层隆起的高度、坡度、倾角、走向、硬度及厚度都不同,所以,这种地质形态会侵蚀河床基准面,加上地球旋转力的影响,流水通常侵蚀较软的岩层,留下较硬的,所以河流往往会形成河曲。
说了这么多观点,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弯曲呢?其实我的观点是,网友们的意见都有其合理性,毕竟自然界形成的机理,不是某一单纯因素影响的,都是各种综合因素作用的结果。当然,要科学准确地回答这个问题,估计可以做个课题研究,那就不是我该做的。更有甚者,他们将河道弯曲与人生联想在一起,他们认为:河流为什么走弯路而不走直路,最根本的原因就是,走弯路是自然界的一种常态,而走直路是一种非常态,因为河流在前进的过程中,会遇到各种各样的障碍,有些障碍是无法逾越的,所以它只有取弯路,绕道而行,也正因为走弯路,让它避开了一道道障碍,最终抵达了遥远的大海。人生也是如此,当你遇到坎坷、挫折时,也要把曲折的人生看作是一种常态,不要悲观失望,不要停滞不前,把走弯路看成是前行的另一条途径,这样你也可以像那些走弯路的河流一样,抵达那遥远的人生彼岸。哈哈,这位仁兄联想够丰富的,居然把自然界发生的自然现象比作人生,看来情商足够高。当然,朋友们也可以发表自己的意见,来解释大自然的神奇。最后,就晒三张河曲的图片,放下纠结的心情,去轻松一下,尽情欣赏大自然的美不胜收。
■文章依据网络图文资料综合撰写


您可能也对以下帖子感兴趣

文章有问题?点此查看未经处理的缓存