2.3 河床地貌与河床组成

2.3.1 河床地貌

2.3.1.1 河床剖面形态

1.河床横剖面形态

陆地表面集水，并经常有水流动的线状洼地称为河流。流水自河源至河口切割而成的负地貌，终年有水或间歇性水流顺坡降向下流动的弯曲长槽称为河谷，根据河谷的基本形态（图2-12），又分为谷坡与谷底，谷底一般比较平坦，其宽度就是两侧谷麓之间的距离，谷底可分出河床与河漫滩两部分，谷底部分河水经常流动的地方称为河床。

2.河床纵剖面形态

河床纵剖面形态的定义为：河流从源头到河口，沿着主流线河床底部每一点的连线（图2-13）。河床纵剖面形态有凹形、凹凸形及不规则三种，河流上游较陡，下游平缓。当山区河流流入平原在山口形成冲积扇时，形成凹凸形河床纵剖面；复杂的河床纵剖面具有不规则的外形，在纵剖面上有许多阶梯称裂点，每一个裂点都是每一个地方性的侵蚀基准面，两个裂点之间河床的纵剖面常成凹形，整个河流纵剖面为凸凹相间的不规则形态。

河流按性质进行分类，不同的研究者有各自的分类看法。戴维斯根据河流地貌发育历史与构造的关系，将河流分为顺成河、次成河、再顺向河、逆向河、偶向河。钱宁编写的《河床演变学》，按照河流平面形态进行分类，将河流分为弯曲、顺直、游荡、分汊等四类。河床依据河流类型的划分具有不同的特性，不同河型河床的组成存在差异。

图2-12 河谷要素图

图2-13 无定河河床纵剖面形态

2.3.1.2 河床地貌

从河流地貌形态来看，可以分为山区与平原河流，与此相对应，河床可以分为山区河床和平原区河床。山区河流与平原河流在地貌形态、河床组成等方面存在较大差异。河床由于受侧向侵蚀作用而弯曲，经常改变河道位置，所以河床底部冲积物复杂多变。一般来说山区河流河床底部大多为坚硬岩石或大颗粒岩石、卵石以及由于侧面侵蚀带来的大量的细小颗粒。平原区河流的河床一般是由河流自身堆积的细颗粒物质组成。

1.山区

山区河床形态复杂，横断面形态窄深，呈V形，平面受地质构造、岩性的控制，纵剖面比降大，常呈阶梯状，多跌水河瀑布，多由岩槛、石滩、壶穴、深槽等地貌组成。

（1）岩槛。由坚硬岩石横亘于河床底部形成。水下岩槛常构成航道中的险滩地段，当岩槛的高度大于水深时就会形成瀑布。

（2）石滩。山区河流底床上堆积很多巨大岩块所构成，巨大岩块来源于谷坡的崩塌，滑坡或河谷两侧支沟的冲出锥堆积物，在水流的长期作用下较容易移动、变形、消失。

（3）壶穴。形成于坚硬岩石构成的河床地段。由于河床漩涡携带砂砾石，磨蚀河床底部岩石，形成深陷的凹坑。

（4）深槽。形成于岩石中的深槽主要由于构造因素，在河床的断层破裂带、裂隙密集带，较弱岩层或囊状风化带等抗冲能力较弱部位，由于冲刷的不均一性而形成深槽。

2.平原

平原河流流经地势平坦、土质疏松的平原地区。与山区河流不同，平原河流的形成过程主要表现为水流的堆积作用。在这一作用下，河谷形成深厚的冲积层，河口淤积成广阔的三角洲。平原区冲积物组成的河床，浅滩与深槽交替分布（图2-14），浅滩、心滩、江心洲和沙埂形成河床浅水区，浅滩之间形成河槽，由于水流的运动，浅滩与深槽的位置缓慢向下游移动，边滩移动时，引起凸岸淤积、凹岸崩塌，出现弯曲蜿蜒型、汊河型河床（图2-15）。

图2-14 沙市河弯浅滩与深槽分布图

图2-15 长江下荆江河段（蜿蜒型）演变图

根据河床的演变规律及其平面形态，可将冲积性河流的河床划分为顺直微弯型、弯曲蜿蜒型、分汊型及游荡型等四种类型。

（1）顺直微弯型河床。河床总体呈顺直形态，是中、小型河流常见的河床。在平水期河床内深槽、浅滩交替出现，两岸的边滩犬牙交错。洪水季节水流充满河床，边滩、浅滩全在水下，河水顺直奔流，并推动着水下边滩、浅滩缓缓下移。洪水过后，边滩出水，水流归槽，仍在河床内的弯曲水道中流动。如长江上荆江河段为顺直微弯河型。

（2）弯曲蜿蜒型河床。河床的平面形态呈弯曲状态，是平原地区常见的河床。河流在河床中流动受地球自转偏向力的影响或受较坚硬地层的阻挡，使水流向一岸，一岸受到冲刷侵蚀，而相对一岸出现堆积，同时产生横向环流，造成河底横剖面的不对称形态。河床在平面上呈现弯曲状态，这种弯曲有时是连续的曲流，在河床纵剖面上呈深槽、浅滩相间分布。曲流形成后，总是在凹岸侵蚀，凸岸堆积，使侧蚀加强，弯曲下移、加大，结果使其河床上、下邻段越来越靠近，形成曲流颈。在特大洪水来到时，河水就可能冲出弯道，截弯取直，使原来的转弯河道被废弃，形成牛轭湖。长江下游荆江段、汉江下游等都是有名的弯曲型河床。

（3）分汊型河床。河床展宽后，出现心滩或江心洲，使河床中水流分成两股或几股，形成分汊河道。由心滩分开的汊河，仅在枯水季节存在，当洪水季节，心滩被淹没，汊河也就不存在了。而江心洲分开的汊河一般比较稳定。如长江中游城陵矶以下河段中经常出现江心洲分隔的汊河，见图2-16。

图2-16 分汊型河床

（4）游荡型河床。这类河床往往出现在大河下游地段，地势平坦，河床很宽，水流较浅，心滩较多，水流散乱，河道变化无常。洪水季节，河水冲刷和破坏了原来的心滩和边滩，洪水过后，多数老滩已不存在，形成很多新的心滩和边滩，许多汊河重新出现，有时主流和汊河很难分辨。我国黄河下游近入海口段是典型的游荡型河床，见图2-17。

2.3.2 几种典型的河流形态特征

在本节中主要介绍几种典型的河流形态特征。

2.3.2.1 阶地

河流阶地是超出洪水位，有台面和陡坎的呈阶梯状分布于河谷两侧谷坡上的地貌。一般河谷常有一级或多级阶地，阶地的级数是由下而上按顺序分级的，把高于河漫滩的最低一级阶地称为一级阶地，较高的一级为二级阶地，依此类推。每一级阶地包含：阶地面、阶地斜坡、阶地前缘、阶地后缘和阶地地麓等。

图2-17 黄河花园口游荡型河段

1.河流阶地的成因

阶地的形成必须在原先宽广的谷底上，河流下切侵蚀的条件下才能形成。引起河流垂直侵蚀加强的原因主要有地壳运动和气候变化两因素。地壳运动主要是指升降运动，当地壳相对稳定或下降时，河流已侧向侵蚀为主，塑造河漫滩，堆积冲积层；当地壳上升，侵蚀基准面相对下降，河流垂直侵蚀作用加强，下切河漫滩，成形阶地陡坎。地壳构造运动形成的阶地是较普遍的。长期气候的变化也可以形成阶地，如冰凌期，海洋中水量减少，造成全球海面下降，在河流下游发生下切侵蚀作用而形成阶地；气候的变迁表现为干湿冷暖交替，长期干旱气候条件转为潮湿多雨，河流水量增加，侵蚀作用加强，河床切入早期的冲积层而形成阶地。其他一些因素如河流袭夺，河流冲溃天然河堤等也可能形成阶地。

2.河流阶地的类型

根据阶地的结构和形态特征可划分为：侵蚀阶地、基座阶地、堆积阶地、上叠阶地、内叠阶地、嵌入阶地、埋藏阶地等（图2-18）。

图2-18 黄土高原侵蚀阶地阶地类型

A—基座阶地；B—上叠阶地；C—内叠阶地；D—嵌入阶地；E—埋藏阶地

1—砂砾石；2—风化岩石；3—黏土；4—水位

3.研究阶地的意义

可以根据阶地的延续情况、沿河的变化等来分析河流及水系的变迁，从而获得一个地区的古地理状况；可以根据阶地的变化，分析构造运动和气候变迁的历史过程；同时研究阶地具有实际价值，河流冲积层中往往含有丰富的矿藏，地下水等，阶地是交通、城镇等集中分布和经济发达的地区。

2.3.2.2 冲积扇

1.溪口滩

山区河流沿程有不少的溪沟汇入，在溪沟的沟口一般有发育的冲积扇，伸入干流的部分成为溪口滩，有时影响航运。由于山区河流的河宽较窄，冲积扇的形成常会挤压流路，产生滩险。金沙江河谷两侧的冲沟和支流常交错排列成沟口相对，且大多垂直入江，当两岸冲积扇交错分布时，往往迫使金沙江绕扇而过，逐渐形成河湾（图2-19）。

图2-19 丽江巨甸至白粉墙间金沙江平面图

2.干旱地区冲积锥

干旱地区的间歇性河流径流量较小，所携带的固体物质较少，出山口后形成的冲积锥范围较小，如图2-20。常见的冲积锥有两种形式：第一种是出山口后泥沙立即散开停积，形成冲积锥，见图2-20（a）；第二种是水流在原有的冲积扇上切割出一个深槽，水和泥沙沿着深槽下泄，在原有冲积锥的下部出槽漫滩，形成一个新的冲积锥，见图2-20（b）。

图2-20 干旱地区的冲积锥地貌

3.湿润地区冲积锥

湿润地区的河流雨量充沛，径流量大，所携带的泥沙量较大，出山口后所形成的冲积锥（图2-21），不但规模要比干旱地区的冲积锥大得多，而且河床演变的性质也有所不同。

图2-21 黄河下游冲积扇

2.3.2.3 成型淤积体

1.卵石堆积微地形

山区河流卵石在运动中会形成各种淤积体。有时在山区河流特殊成型淤积体而形成弯道的微地形（图2-22），沿着主流线出现一系列规则的横向卵石洲，漫滩水流带向滩地的卵石则形成片状堆积，自滩地退回主槽的水流在滩缘形成冲刷槽，并在局部有卵石洲。

2.冲积河流成型淤积体

冲积河流成型淤积体主要是指河床表面形成起伏不平的沙波。沙波发展过程（图2-23）。沙波类型见图2-24。最小尺寸称为沙纹，中等称为沙垅，大型的称为沙洲，各种形状见图2-25。

图2-22 卵石弯道上的微地形

图2-23 沙波发展过程示意图

图2-24 沙波类型示意图

H—最高点；L—最深点

图2-25 沙洲类型示意图

2.3.2.4 河漫滩

紧邻河床两侧的一部分河谷谷底，顺着河流方向延伸的、狭长的、平坦的或略有起伏的地带，高出河流平水位之上，到洪水季节河水泛滥时又能被淹没，这部分地貌称为河漫滩，又称洪水河床。河漫滩的宽度是河床宽度的几倍或几十倍，极其宽广的河漫滩称为冲积平原，图2-26分别为美国密西西比河及泰国湄公河支流南缪河河漫滩平面图。

河漫滩是在河流侧向侵蚀和河床迁移过程中形成的。由于河流的侧向侵蚀，使谷坡不断后退，谷底开始展宽，在河湾的凸岸处形成雏形滨河床浅滩。随着侧向侵蚀作用的不断进行，凹岸继续后退，凸岸处雏形浅滩不断加宽，以致在河流平水期大片出露，这时雏形河漫滩已发展成为雏形河漫滩，但河谷仍然较窄，洪水期水位上升快，水流速度大，在谷底只能形成粗粒物质的堆积，而悬移质泥沙被水流带往下游，以后谷底逐渐加宽，在洪水期河漫滩水深较浅，水流速度降低，在粗粒物质组成的河漫滩上就堆积细小颗粒的悬移质，逐渐发展为河漫滩。

图2-26 河漫滩平面图

河漫滩分为三大类：雏形河漫滩、平坦河漫滩、凸形河漫滩。

雏形河漫滩实际上是由河床相沉积物所组成，其形态特征主要决定于在河流迁移过程中所形成的微地形，按照形态特征又分为：弓形河漫滩（图2-27）、堰堤式河漫滩、平行鬃岗式河漫滩。

图2-27 漫滩平面图

在雏形河漫滩表面上，增加了河漫滩相冲积层后，进一步缓和了地形的起伏，逐步形成平坦的或微波起伏的河漫滩地形，悬移质填充鬃岗间的洼地，使得地形更加平坦，这种河流地貌称为平坦河漫滩。

凸形河漫滩发育存在着天然堤的堰堤式河漫滩及汊河型河床形成的复杂雏形河漫滩，河漫滩上具有凹凸不平的形态，具有突起的天然堤及河漫滩洼地。

2.3.3 河床组成

2.3.3.1 山区河床组成

山区河流，其冲积物完全由河床相组成，没有牛轭湖相沉积，河漫滩冲积物发育也很差。在平水期，河床冲积物为砾石、卵石及粗砂。在洪水期，水流能量大，剧烈侵蚀河谷谷底，同时带来巨大的卵石、砂砾石及混浊物质，这些物质混杂堆积，形成迭瓦状构造。由于河床坡降大，砂及黏土等细颗粒物质几乎不可能在河床底部的表面沉积下来，在洪峰过后，洪水开始退落时，在巨大的砾石中，混浊水流中的泥沙以填充的方式沉积下来，河床组成中没有成层的砂、黏土层，山区河床冲积物以巨砾和卵石为主。山区河流冲积物的横向分布取决于流速大小，流速越大，冲积物的粒径与粒径的变幅也愈大，主流区卵石粒径较大，粒径比较均匀，近主流区卵石粒径小，粒径不均匀程度高，近岸区则有卵石砂砾组成。

2.3.3.2 平原河床组成

1.河床沉积物

平原河床沉积物是在曲流的发展中，与河流侵蚀作用同时形成的主要的沉积作用发生在洪水期的深水区。冲积物在深水区的沉积规律主要与单项环流的水流动态特征有关系。在河床的凹岸及水流的主流线带，水流横向环流的下降部分侵蚀作用较强，仅有一些从凹岸冲蚀崩塌及河床冲蚀破坏的坚硬岩块及巨砾堆积在河床的深槽底部，细颗粒物质在这里不能停留下来。从主流往凸岸方向，底流转为上升水流，在上升过程中动能逐渐减小，搬运能力减弱，堆积作用逐渐加强。河床堆积物主要分为主流线堆积和滨河床堆积。

（1）近主流堆积位于河床剖面中较陡部分，主流线附近，河床堆积处于不稳定状态，洪水期原来堆积物可能被侵蚀掉，只有新的堆积加迭于其上时才能保存下来，近主流的堆积比主流线的堆积复杂，堆积的卵石、粗砂、细砂等相互交错，形成不规则交错层。

（2）滨河床堆积位于河床比较稳定的地带，平水期露出水面部分构成浅滩地形，并组成滨河床沙坝。堆积物的特点为砂质沉积物，层理很规则，由于水下沙波发育，常形成斜层理及交错层理。

2.河漫滩沉积物

河漫滩形成后，只有洪水期才在河漫滩上堆积沉积物，由于河漫滩上的水很浅并且水流缓慢，只能堆积细砂、亚砂土、亚黏土、黏土等细颗粒物覆盖在粗粒的砂、砾河床冲积物之上，形成特殊的二元结构（图2-28），河床冲积物与河漫滩冲积物是同时形成的两个冲积物的相。

图2-28 汉江中下游地质横剖面图