沖淤平衡是指在一定時間內(nèi),河段上游來沙量等于本河段水流挾沙力,下泄的沙量與進(jìn)入河段的沙量基本保持相等的現(xiàn)象。
根據(jù)定義,沖淤平衡取決于兩個變量,一是上游來沙量,二是河段的水流攜沙力(河段泄沙量),沖淤平衡需求這兩個變量基本相等。
我們先用一組簡單的題,來理解這一原理。
讀我國北方某區(qū)域河流示意圖。
1、某時間段內(nèi),如果圖中河漫灘面積一直保持不變,則則該時間段內(nèi)
A.上游來沙量大于本河段泄沙量
B.上游來沙量小于本河段泄沙量
C.上游來沙量等于本河段泄沙量
D.不確定
答案:C
但事實(shí)是,流域來水來沙條件經(jīng)常變化。所以短時間尺度下,平衡只是相對的、暫時的,沖淤不平衡才是常態(tài)。
當(dāng)來沙量大于水流挾沙力,河床則發(fā)生淤積;而來沙量小于水流挾沙力時,河床則被沖刷。
理解原理后,我們來回顧一些不同時空背景下的河流斷面橫向沖淤以及河流縱向沖淤平衡方面的試題。
1、曲流段
下圖表示某河段在自然狀態(tài)下河岸的變遷狀況。
1、有關(guān)該河段河岸的敘述,不正確的是
A.甲時期河岸形成時間晚于乙河岸
B. ②處河岸為凹岸, ①③為凸岸
C. ②處河岸以側(cè)蝕作用為主, ①③以堆積為主
D.河岸變遷主要與地轉(zhuǎn)偏向力有關(guān)
答案:D
解析:該題思維方法是以河流一個斷面為考查對象,它考慮的不是縱向沖淤平衡,而是斷面橫向沖淤平衡問題。對于該斷面而言,上游來沙量以及水流挾沙力這兩個變量中,上游來沙量是一致的。所以,它僅需要考慮的是凹凸岸流速差異引起的水流挾沙力差異。在地形平坦的彎曲河道,由于流水下蝕作用不明顯,河流以側(cè)蝕和堆積為主。由于凹岸水流速度快,水流挾沙力強(qiáng),泄沙量大,而凸岸水流速度慢,水流挾沙力弱,泄沙量小,所以最終形成'凹岸沖刷,凸岸淤積’的沖淤橫向不平衡現(xiàn)象。所以,河道變遷與河流沖淤有關(guān)。
2、高山峽谷河段
我們常說,河流中上游落差大,水流急,外力作用以流水侵蝕作用為主;而河流中下游落差小,水流速度慢,外力作用以流水沉積作用為主。但,這只是一種很籠統(tǒng)的說法,地理事實(shí)是,同一河段,沖淤總在交替變化。我們來看2019屆全國三卷的37題。
(2019屆全國三卷37題)某河發(fā)源于美國內(nèi)陸高山,河流上游河段受季節(jié)性融雪和大氣降水補(bǔ)給。7月后主要受降水補(bǔ)給,降水多為暴雨。該河段流量和含沙量年內(nèi)變化大,但河面寬度變化不明顯。圖7示意該河段典型河流斷面不同時間的水體形態(tài)。
(1)、對該河段河面寬度變化不明顯的現(xiàn)象作出合理解釋。(6分)
(2)、指出4~6月該斷面河水深度的變化特征,并說明原因。(8分)
(3)、分析8月該河段河底淤積的原因。(8分)
答案:(1)答:(地殼抬升,)河流下切(未擺動);單一巖性(巖性相近)河岸,河岸直立。
解析:該小題先考查了沖淤平衡的斷面橫向平衡問題。在地形平坦的彎曲河道,由于流水下蝕作用不明顯,河流以側(cè)蝕和堆積為主。由于凹岸水流速度快,凸岸水流速度慢,則會發(fā)生凹岸沖刷,凸岸淤積的沖淤不平衡現(xiàn)象。但是該河段由于地處山區(qū),落差大,流水以下蝕為主,側(cè)蝕作用不明顯,同時由于巖石堅(jiān)硬。所以河面寬度基本不變,保持河道斷面平衡。如下圖說,高山峽谷。
(2)答:變化特征:深度增加。原因:融雪補(bǔ)給為主,流量持續(xù)增長,水位上升;融雪補(bǔ)給為主,含沙量低,流速持續(xù)加快,侵蝕河床。
解析:該小題開始考查河流縱向沖淤平衡問題。示意圖呈現(xiàn)出來的是河床被沖刷,說明該時期上游來沙量?。ㄈ谒a(bǔ)給不是雨水補(bǔ)給,坡面沖刷力量小,坡面水土流失少),而河段泄沙量較大(流量增加),攜沙能力強(qiáng)。
(3)答:降水補(bǔ)給,(坡面侵蝕強(qiáng),)河水含沙量高;徑流量與流速變率大,流速降低時泥沙快速淤積。
解析:該小題該小題考查的同樣是河流縱向沖淤平衡問題。示意圖呈現(xiàn)出來的河床被淤積,說明該時期上游來沙量大(雨水沖刷),而河段泄沙量較?。ń涤赀^后,流量快速下降),攜沙能力弱,河床被淤積。
3、游蕩型河段(辮狀河道)
(2019屆全國一卷9-10題)黃河小北干流是指黃河禹門口至潼關(guān)河段,全長132.5千米。該河段左岸有汾河、涑水河,右岸有渭河等支流匯入。河道擺動頻繁,沖淤變化劇烈,為典型的堆積性游蕩河道。圖3為黃河小北干流河段示意圖。
9、黃河小北干流為堆積性游蕩河道,是因?yàn)樵摵佣魏恿?/span>
A.流量大,含沙量季節(jié)變化小
B.流量大,含沙量季節(jié)變化大
C.含沙量大,流量季節(jié)變化小
D.含沙量大,流量季節(jié)變化大
10、黃河小北干流河道中段擺動范圍較小的主要影響因素有
①河水流量 ②支流匯入
③沿岸地貌 ④兩岸巖性
A.①② B.②③
C.③④ D.①④
答案:D C
解析:該組題目其實(shí)應(yīng)該先做10題。第10題先考查了斷面橫向沖淤平衡。橫向來看,平坦河段竟然沒有發(fā)生側(cè)蝕與淤積問題,那只能與兩側(cè)地貌與巖性有關(guān),該題目思維與三卷37題(1)題一模一樣。第9題其實(shí)考了辮狀河道成因,考了縱向沖淤平衡問題。辮狀河道成因大致是該河段河流縱比降大,上游坡度大,而該河段地形平坦且河床較淺;洪水季節(jié),流水就會從上游帶來大量的泥沙,該河段流速減慢,泄沙量明顯下降,泥沙沿深泓線堆積,形成水下淺灘;枯水季節(jié),許多淺灘出露水面,成為沙島,沙島與沙島之間是多股的河道,它們忽分忽合,交織如辮;洪水再來時,有些沙島不被淹沒,有些被淹沒的可能被水流斜切而過,其上形成新的槽道。總之,沙與水互不相讓地較量,豐水季節(jié),水占上風(fēng),枯水季節(jié),沙為主導(dǎo)。
4、河流交匯處
讀我國北方某區(qū)域河流示意圖。
1、支流含沙量較大,但支流匯入干流處,沒有形成三角洲,最不可能的原因是
A.匯入處落差大
B.位于干流凹岸
C.沖刷作用強(qiáng)
D.支流流速慢
答案:D
解析:支流含沙量大,說明上游來沙量大。而如果該河段的泄沙量較少,支流匯入干流處應(yīng)該發(fā)生淤積,從而形成三角洲。但地理事實(shí)是,該處沒有形成三角洲,則說明該處來沙量還是小于水流挾沙力時,河床被沖刷。那么,為什么該處的水流挾沙力和泄沙量如此之大呢?落差大,水流急是有可能的;凹岸,流水速度快,沖刷作用強(qiáng)也是對的。支流速度慢,泥沙容易淤積,則是錯的,不可能的。所以答案選了D。
(2019屆全國一卷11題)黃河小北干流是指黃河禹門口至潼關(guān)河段,全長132.5千米。該河段左岸有汾河、涑水河,右岸有渭河等支流匯入。河道擺動頻繁,沖淤變化劇烈,為典型的堆積性游蕩河道。圖3為黃河小北干流河段示意圖。
11、渭河是黃河最大的支流,流量和含沙量均較大,在主汛期,渭河的洪峰導(dǎo)致黃河小北干流
A. 含沙量劇增,擺幅增大
B.水流增大,流速加快
C. 水位上升,淤積增強(qiáng)
D.侵蝕加強(qiáng),河床加深
答案:C
解析:該題目思維與上題思維完全相反。上題是快速的干流水帶走支流泥沙。這題是支流水與沙堵住了交匯處。導(dǎo)致頂托作用增強(qiáng),流水不暢,干流水位上升,泥沙淤積。這猶如高速路上前方右側(cè)有車輛匯入,車流量突然上升,車速減慢,發(fā)生堵車現(xiàn)象是一樣的。改題目命題思維2020年備考過程中一定要重視。
5、三角洲地區(qū)
扇三角洲是由鄰近高地推進(jìn)到穩(wěn)定水體中的沖積扇,下圖為某扇三角洲示意圖。
1.如果圖示扇三角洲前緣每年向水體方向推進(jìn)0.5米,則說明
A.圖示河流年輸沙量穩(wěn)定
B.圖示河流含沙量穩(wěn)定
C.圖示水體水位上升
D.圖示河流年輸沙量穩(wěn)定增加
答案:D
海岸線的進(jìn)退主要受到流水沉積、海水侵蝕和人類活動的影響。讀某中緯度海岸線歷史變遷圖。
2、圖中靠近現(xiàn)代大河的地點(diǎn)最可能是
A.甲 B.乙
C.丙 D.丁
3、圖中A處的海岸線自15世紀(jì)至現(xiàn)代,幾乎沒有任何變化,最可能的原因是
A.修建有護(hù)海大堤
B.大河河口不斷擺動
C.紅樹林保護(hù)了海岸
D.海平面不斷下降
答案:C A
解析:第2題先考查了河流帶來大量泥沙而導(dǎo)致沖淤不平衡,然后第3題又反過來考查人類活動引起的沖淤平衡。
(全國1卷高考題)貝殼堤由死亡的貝類生物在海岸帶堆積而成。在沿海地區(qū)經(jīng)常分布著多條貝殼堤,標(biāo)志著海岸線位置的變化。圖l示意渤海灣沿岸某地區(qū)貝殼堤的分布。
4.在任一條貝殼堤的形成過程中,海岸線
A.向陸地方向推進(jìn)
B.向海洋方向推進(jìn)
C.位置穩(wěn)定
D.反復(fù)進(jìn)退
5.沿岸流動的海水搬運(yùn)河流入??谔幍哪嗌常⒃谪悮さ掏舛逊e。由此
A.形成新的貝殼堤
B.加大貝殼堤距海岸線的距離
C.形成河口三角洲
D.迫使河流改道
6.河流沖積物是該地海岸線變動的物質(zhì)來源。多條貝殼堤的形成說明河流入海口
A.位置穩(wěn)定,泥沙沉積量小
B.位置穩(wěn)定,泥沙沉積量大
C.位置多次變動,泥沙沉積量小
D.位置多次變動,泥沙沉積量大
答案:C B D
解析:第4題先考查了黃河改道后,河流來水來沙量減少的情況下,海岸線保持沖淤平衡。第5題開始考查沖淤不平衡。由于黃河又殺回來了從該處入海。黃河河流帶來大量泥沙而導(dǎo)致沖淤不平衡,海岸線又開始往海洋推進(jìn)。第6題同樣考查沖淤不平衡,不過時間尺度比第5題大。第5題考查了一條河岸線的沖淤變化,第6題考查了三條海岸線的沖淤變化。
江蘇擁有漫長的海岸線,但海岸線上少有城市分布,即使是一些臨近海洋的城市,也大都距離海岸線幾十千米遠(yuǎn)。江蘇省沿海缺少具有全國影響力的海港,而河流運(yùn)輸則在全國占有重要地位。下圖示意江蘇省海岸線及交通、城市分布。
7. 江蘇南部海岸線與北部相比位置更偏東,造成這一差異的主導(dǎo)因素是
A. 洋流搬運(yùn)
B.河流沉積
C.地球自轉(zhuǎn)
D.海浪侵蝕
8. 造成江蘇省海岸線少有城市分布合理原因是
A. 保護(hù)濕地生態(tài)環(huán)境需要
B. 鹽堿地不利城市建設(shè)
C. 缺少海堤,海水倒灌嚴(yán)重
D. 河流強(qiáng)大的造陸能力
答案:B D
解析:第8題考查了黃河改道后,奪淮入海導(dǎo)致沖淤不平衡問題。如下圖所示:
磨刀門水道是西江的主要八海水道,多年來受上游來水來沙和人類活動的影響,其水沙條件發(fā)生了較大變化。圖1為磨刀門水道上游馬口水文站1960-2007年年徑流量和輸沙量偏離平均值變化示意圖。
9、 1994~2007年馬口水文站
A.徑流量持續(xù)增加
B.徑流量持續(xù)減少
C.輸沙量先增加后減小
D.輸沙量呈波動性減小
10、造成1994--2007年馬口水文站輸沙量變化的主要原因包括上游
A.植被破壞
B.降水量減少
C.河道采砂
D. 蒸發(fā)量增加
11.1994-2003年水、沙的變化會導(dǎo)致磨刀門水道
A.河床變寬
B.河床變深
C.彎曲度增加
D.分叉增多
答案:D C B
解析:題組第一問先問泥沙是變多了還是變少了。然后再問為什么變少了。最后才問河流沖淤問題。泥沙減少,河床被沖刷。
圖4示意在黃河三角洲近岸海域的某監(jiān)測剖面上,不同年份水深2米的位置與監(jiān)測起始點(diǎn)的距離。起始點(diǎn)是位于海岸一側(cè)的固定點(diǎn)。
12、1975-2004年,該剖面近岸海域海底侵蝕、淤積的變化趨勢是
A、持續(xù)淤積
B、先侵蝕、后淤積
C、持續(xù)侵蝕
D、先淤積、后侵蝕
13、推測1992-1997年期間
A、黃河流域年均降水量增加
B、黃河入海年徑流量減少
C、黃河流域植被覆蓋率降低
D、黃河沿岸農(nóng)業(yè)灌溉面積減少
答案:D B
解析:題組第一問先讓學(xué)生看清楚那段是沖刷那段是淤積。然后13題才開始設(shè)問92年-97年河床被沖刷的原因,所以答案最可能是上游來沙量少了。
14、讀剛果盆地地形和水系圖。
(1)三角洲由泥沙淤積而成。但G河并沒有形成明顯三角洲的原因,請分析原因。(6分)
答案:來沙量少:流域內(nèi)熱帶雨林廣布(植被覆蓋率高)(2分),水土流失較輕;(2分)
G河在M點(diǎn)以上多流于盆地中,流速較小,易于泥沙沉積;(2分)
水流攜沙力(河段泄沙量)大:入??诟浇?span>,河流落差大,流速大,泥沙不易沉積。(2分)
六、結(jié)語
短時間尺度下,平衡只是相對的、暫時的,沖淤不平衡才時常態(tài)。當(dāng)然,就較長時間內(nèi)的平均情況來說,河床形態(tài)經(jīng)過調(diào)整有可能與流域的來水來沙條件相適應(yīng),河段趨于相對的沖淤平衡狀態(tài)。