第四章 河流體系.ppt

1、第三章 河流體系Chapter Three Fluvial System,上游(Upper Reach) 中游(Middle Reach) 下游(Lower Reach),第一節(jié) 概況 （Introduction）,一、河流類型,S: 彎曲度，河道長度與河谷長度之比 BP: 分叉指數(shù)，單位波曲波長河道中沙壩的數(shù)目,河道分叉指數(shù),二、河道特征 河道是碎屑沉積物的主要輸送渠道，每一河道都對應(yīng)相應(yīng)的碎屑沉積體；同時河道內(nèi)部也發(fā)育典型沉積物。 辮狀河道（Braided Stream）：分布于上游河段，河道不穩(wěn)定，平面形態(tài)呈辮狀，水流變化大，沉積物呈底負(fù)載搬運(yùn)，所以又稱為“底負(fù)載型河道”。 曲流河道（M

2、eandering Stream）： 分布于中下游河段，河道穩(wěn)定，較彎曲，水流穩(wěn)定，沉積物呈底負(fù)載和懸浮負(fù)載搬運(yùn)，又呈“混合負(fù)載型河道”。 網(wǎng)狀河道（Anastomosing Stream）： 分布于下游河道，河道窄，呈網(wǎng)狀，沉積物呈懸浮負(fù)載搬運(yùn)，又呈“懸浮負(fù)載型河道”。,河道類型,河道類型,辮狀河,河道砂壩發(fā)育，寬、淺、急 砂質(zhì)辮狀河、礫石質(zhì)辮狀河,辮狀河,露出水面的砂丘,曲 流 河 道,第二節(jié) 辮狀河（Braided Stream）,一、沉積作用（Process） 由于辮狀河道側(cè)向遷移頻繁，河道內(nèi)水流也不穩(wěn)定，因此，很難研究辮狀河道的水流樣式。這里，為了便于研究辮狀河道的沉積作用，簡單地把

3、辮狀河道的水動力環(huán)境劃分為短期的洪泛期（flooding period）和長時間的低流量期（period of low discharge）。 低流量期，水流僅限于河道內(nèi)，圍繞河道沙壩流動，水流速度較小，搬運(yùn)能力低，較粗的沉積物都堆積下來，并發(fā)育為河道沙壩。 洪泛期， 河道內(nèi)所有沙壩均被淹沒，由于水流快，水體較淺，所有的沉積物顆粒都發(fā)生移動，沙壩向下游方向移動，沙壩上游端遭受侵蝕，下游端接受沉積。,洪泛期,低流量期,二、河道沙壩（ Channel Bars） 1、沉積物特征 沉積物較粗，分選、磨圓較差，以礫石和粗沙為主；礫石發(fā)育塊狀、槽狀和面狀交錯層理，礫石呈疊瓦狀排列，向上游方向傾斜；沙質(zhì)發(fā)

4、育槽狀、面狀、波狀交錯層理和平行層理，局部發(fā)育沖刷充填構(gòu)造。 2、河道沙壩（Channel Bars） 縱向沙壩（Longitudinal bars）： 平行水流方向展布，呈長條形，主要分布于礫石質(zhì)辮狀河道中，沙壩主要由平行層理、底角度板狀交錯層理砂礫巖構(gòu)成。 橫向沙壩（Transverse bar）： 垂直水流方向，呈舌狀，通常發(fā)育在沙質(zhì)辮狀河道中，沙壩內(nèi)發(fā)育高角度板狀交錯層理砂礫巖。 斜向沙壩（Diagonal bar）： 與水流方向斜交，斷面呈三角形，沙壩內(nèi)發(fā)育平行層理、底角度板狀交錯層理礫巖。,辮狀河道沙壩,砂壩中的透鏡體多平行于水流方向，而不是垂直于水流方向。,沙壩底形特征,辮狀河道

5、垂向序列,不同類型辮狀河道垂直相序列,點(diǎn)沙壩（Point Bar）：分布于河道邊緣，主要見于蛇曲河道中。 三、相構(gòu)成（Facies Architecture） 平面上，直或微彎曲的、連續(xù)分布的沙帶。 剖面上，發(fā)育不明顯的正旋回，主要由礫石和粗沙構(gòu)成，泥和粉沙很少，總體上呈“沙包泥”。,第三節(jié) 曲流河（Meandering Stream）,一、地貌單元（Morphology） 曲流河體系內(nèi)地貌單元較為復(fù)雜，每一地貌單元都對應(yīng)特定的沉積作用和沉積物。根據(jù)曲流河的過程響應(yīng)模式，這些沉積物具有較強(qiáng)的可預(yù)見性。 河道（Single channel）： 較彎曲，剖面上不對稱：凹岸(Concave Bank

6、)較陡，凸岸（Convex Bank）較緩。 點(diǎn)沙壩（Point bar）： 又呈曲流沙壩或沿岸沙壩，沿曲流河道的凸岸分布。 天然堤（Natural levee）： 分布于河道兩側(cè)，是曲流河內(nèi)最高的地貌單元。 決口扇（Crevasse splay）： 沿天然堤分布扇形體。,現(xiàn)代經(jīng)典的曲流沙壩實(shí)例,Brazos曲流河道與點(diǎn)沙壩（Huston, Tecas）,曲流河亞環(huán)境,洪泛盆地,牛軛湖,凹岸（侵蝕）,天然堤,決口扇,點(diǎn)沙壩,河道,洪泛盆地（Flood plain）： 河道間寬廣的低地。 二、沉積作用（Process） 與辮狀河道相反，曲流河道較穩(wěn)定，河道內(nèi)水流也較穩(wěn)定，關(guān)于曲流河道內(nèi)水流樣式的

7、研究成果較成熟。螺旋狀環(huán)流（Helical flow）是曲流河道內(nèi)典型的水流樣式。 在蛇曲河道，由于受慣性影響，主流線向凹岸偏移，水流產(chǎn)生一個與凹岸垂直的流體分量，使凹岸水面升高，并侵蝕凹岸；同時，形成指向凸岸的底流。上述表流和底流構(gòu)成一環(huán)流，并與縱向水流疊加，共同形成向下游方向移動的螺旋狀環(huán)流。由于受摩擦力的影響，底流向凸岸流動過程中，流速降低，搬運(yùn)能力下降，把沉積物搬運(yùn)到下一個凸岸堆積下來。,曲 河 道 水 動 力 特 征,曲流水道凹岸侵蝕,與凸岸點(diǎn)壩的加積,三、沉積物（Sediments） 河道沉積（Channel deposits）： 河道滯留沉積（Channel lag deposi

8、ts），沉積物較粗，以礫石為主，含植干、動物碎片、泥質(zhì)礫石等，發(fā)育塊狀和不明顯交錯層理；點(diǎn)沙壩沉積（Point bar deposits），表現(xiàn)為典型的正旋回序列， 自下而上依次為：大型槽狀交錯層理、板狀交錯層理中細(xì)砂巖、局部夾平行層理細(xì)砂巖，小型槽狀交錯層理細(xì)砂巖，波狀交錯層理粉砂巖及水平紋理、塊狀層理泥巖。越岸沉積（Overbank deposits）： 天然堤沉積（Natural levee deposits）， 粉砂巖與粉沙質(zhì)泥巖，發(fā)育爬生波痕紋理與波狀交錯層理及生物擾動構(gòu)造；決口扇（Crevasse splay deposits），沉積物向上、向外變細(xì)，內(nèi)部發(fā)育正旋回的決口水道沉積；

9、洪泛平原沉積（Flood plain deposits），薄層粉沙和粘土，發(fā)育水平紋理和生物擾動構(gòu)造。,沉積物 ：粗 ，多為礫石，有時為垮塌或沖刷泥礫 構(gòu)造： 可有疊瓦狀構(gòu)造,點(diǎn) 沙 壩 示 意 圖,點(diǎn)沙壩垂直相序列,點(diǎn)沙壩與天然堤,決口扇,包括：決口深潭（深、暗泥）、 水道（靜水、泥）、 水道間、決口扇外緣,決口扇,曲流河相構(gòu)成（Facies Architecture） 平面上：彎曲帶狀砂體和寬廣的的洪泛盆地 剖面上： a 典型正旋回序列河道砂體； b 河道砂體呈疊瓦狀疊置； c 河道砂體呈透鏡狀包圍在洪泛盆地細(xì)粒沉積物中。 五、網(wǎng)狀河道（Anastomosing stream） 網(wǎng)狀河道的亞環(huán)境及其沉積特征與曲流相似，所不同的是河道窄而深，更加穩(wěn)定，天然堤更發(fā)育，且在洪泛盆地中發(fā)育一些小型湖泊與沼澤，以細(xì)粒沉積物為主，河道砂體規(guī)模較小，泥炭沉積較發(fā)育。,網(wǎng)狀河,河道坡度小，水流能量低，動能僅消耗于泥砂