河床是河谷底部的凹槽,平水期被河水淹没的部分。从横剖面看,总是呈一低凹的槽状。
(一)河床类型
河床按形态和弯曲度(即两点间河道弯曲度=河道长度-河谷长度),将河床分为:顺直河床、弯曲河床、汊河型河床和游荡型河床4种类型。各自的特征如下:
1.顺直河床
河床沿岸狭窄而平直,平面形状复杂。两岸多见山嘴突出,河岸线犬牙交错,很不规则。河床纵剖面一般较陡,呈阶梯状。浅滩与深槽交替出现,多跌水成急流或瀑布。这类河床一般发育于山区河流。
2.弯曲河床
河道较宽,河床弯段与过渡段相间,弯曲度大于1.5,纵剖面平缓。如荆江河道弯曲度达2~3.5(图4-18)。
图4-18 下荆江河道的变迁
3.汊河型河床
河道宽窄变化大,窄处为单一河槽;宽段河槽中发育沙洲、心滩、水流被沙洲、心滩分成两支或多支,汊河、沙洲发展与消亡不断更替,沙岸时合时分(图4-19)。
图4-19 汊河型河床及洲、滩发展与汊河对河岸的侵蚀示意图
(引自北京大学等,1978,略修改)
a—洲、滩向两侧扩大;b—洲、滩向一边扩大,主流顶冲处易岸崩,呈锯齿状岸
4.游荡型河床
河宽水浅,河道极不稳定,在河谷中反复摆动;有时河床会不断淤高而成悬河。平水期沙滩众多,水流分散;洪水期波涛汹涌,微地貌变化大,易导致洪水灾害。这类河床在半干旱区较常见。
(二)河床侵蚀地貌
河床侵蚀地貌 主要包括深槽、壶穴和岩槛。
1.深槽
多发育于河床凹岸,一般深几米到几十米。如长江上黄石与武穴之间、江西马当及安徽马鞍山等处江底深槽十分发育,深度有的在海平面以下40~50m(图4-20)。
图4-20 浅滩与深槽的分布
(据马卡维雅夫,1959)
2.壶穴
壶穴是基岩河床中被涡流冲磨而成的深穴,其深度有时可达6~7m。它是因水流湍急,并挟带砾石等碎屑沿河底岩性松软、裂隙发育及构造破碎处冲击、钻磨而成的(图4-21)。
图4-21 垂直涡流形成的壶穴
(据龙卫尔C R)
图4-22 贵州黄果树瀑布
3.岩槛
岩槛是长条状横贯河中的坚硬凸起岩石。岩槛高度大于水深时形成瀑布,其下冲蚀坑为潭;岩槛被破坏后残余基岩略高于床底则成暗礁险滩,常常妨碍船只航行。
此外,在河床的纵剖面由于岩性软硬差异,下蚀不均一而使河床高低不平,水流经过时产生落差。落差小时形成急流,落差大时则形成瀑布。著名的贵州黄果树瀑布落差就达74m(图4-22)。
(三)河床堆积地貌
河床堆积地貌主要有浅滩、沙洲和沙嘴(图4-20)
浅滩是河床底部常见的堆积体。分布在河岸边的称为边滩,分布在河床中的称为心滩。边滩发育于河床凸岸,系水流的环流作用将凹岸物质通过底流横向带到凸岸逐渐堆积的结果。枯水期边滩岸线与河床分开,而洪水期被淹没并形成沙堤。心滩是河床中水流受阻而形成的水下不稳定沙质堆积体,即使是平水期也不露出水面,其形成过程如图4-20所示。沙洲是心滩稳定之后,进一步堆积露出水面的堆积地貌。
(四)河床相堆积物
河床堆积物形成于常流水、流速快、流动强度变化大和紊流性强的河床条件下,堆积物具有较强的河床相特征。根据横向沉积环境的不同,可将河床堆积物(相)分为蚀余堆积物(亚相)、近主流线堆积物(亚相)和滨河床浅滩堆积物(亚相)3个亚相(图4-23)。
图4-23 河床相冲积物分布示意图
1—蚀余亚相;2—近主流线亚相;
3—滨河床浅滩亚相
1.蚀余亚相
形成在主流线附近河底深水区,主要是上游搬运来或河岸、河底冲蚀而残留的较粗大的砾石物质,重矿物较多,称为蚀余堆积物,构成蚀余堆积亚相。在堆积过程中,细粒物质常被水流冲走,一些相对密度且较大的矿物,可在此段富集而形成有工业价值的冲积砂矿。
2.近主流线亚相
在位置和特征方面具有介于蚀余堆积亚相与滨河床浅滩亚相的过渡性特征。从主流线向凸岸方向,其堆积物逐渐变细,但近主流线带堆积条件很不稳定且变动较大。平水期流速小,堆积物细;洪水期流速大,堆积物则粗。甚至因流速迅速增加,侵蚀作用代替了堆积作用。所以这里堆积物的粒度在水平和垂直方向上变化较大,主要组成物质为推移和跃移的砂砾物质,且砂砾与砂相互交替,形成大型不规则交错层理或斜层理。这也是河床冲积物中分选最差的部分。
3.滨河床浅滩亚相
在靠近凸岸的河底,流速小,堆积条件稳定。其堆积物以松散的砂质为主,分选性好,发育有规则的斜层理。