賀春明,冉 紅,楊 曉,黎 武,舒成強(qiáng),張 斌

(西華師范大學(xué) 國(guó)土資源學(xué)院，四川 南充 637009)

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嘉陵江流域越溪河低坑段河流地貌特征及成因

賀春明,冉 紅,楊 曉,黎 武,舒成強(qiáng),張 斌

(西華師范大學(xué) 國(guó)土資源學(xué)院，四川 南充 637009)

以川東丘陵區(qū)越溪河低坑段為研究對(duì)象，分析其地貌特征，探討地貌成因，并揭示地貌演化過(guò)程?；谝巴庹{(diào)查與地形分析，將該研究區(qū)域劃分為四段：瀑布上游河段、瀑布、U型河谷段、V型河谷段，并分別對(duì)其地貌特征進(jìn)行描述。認(rèn)為河流侵蝕基準(zhǔn)面下降引起的河流溯源侵蝕，以及該區(qū)域的地質(zhì)構(gòu)造、巖性差異、氣候和水文條件是形成該段河流地貌的主要原因。

河流地貌；特征；成因；越溪河

河流地貌是地表常見(jiàn)的地貌形態(tài)，是流水作用于地球表面，經(jīng)侵蝕、搬運(yùn)和堆積所形成的各種侵蝕、堆積地貌的總稱，包括河型、河床侵蝕地貌和河床堆積地貌[1]。上世紀(jì)40年代，沈玉昌先生奠定和開(kāi)拓了我國(guó)現(xiàn)代河流地貌學(xué)，80年代中期出版的《河流地貌學(xué)概論》系統(tǒng)地總結(jié)了我國(guó)對(duì)河流地貌學(xué)的研究，建立了較為完整的理論體系，標(biāo)志著我國(guó)對(duì)河流地貌的研究漸趨成熟[2]。90年代以來(lái)，我國(guó)河流地貌學(xué)進(jìn)入大發(fā)展時(shí)期，在國(guó)際地貌學(xué)界享有很高的聲譽(yù)，在某些研究領(lǐng)域已經(jīng)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。在研究方法上，除了傳統(tǒng)的實(shí)地勘測(cè)法之外，隨著計(jì)算機(jī)和軟件技術(shù)的發(fā)展，近些年在研究大區(qū)域的地貌方面，越來(lái)越多的研究人員選擇利用計(jì)算機(jī)軟件處理DEM數(shù)據(jù)來(lái)分析地貌形態(tài)[3-4]，這種方法極大地提高了科研工作的效率，也促進(jìn)了科研方法的創(chuàng)新。

我國(guó)在河流地貌的理論研究方面已取得重大進(jìn)展，但就其主要研究區(qū)域和對(duì)象而言，主要還是針對(duì)我國(guó)境內(nèi)發(fā)育比較典型、規(guī)模比較大的河谷[5-7]，以及大型河流的地貌[8-9]和著名的瀑布[10-13]進(jìn)行研究。在對(duì)四川丘陵地區(qū)的河流研究方面，也還是主要針對(duì)長(zhǎng)江的一級(jí)或二級(jí)支流進(jìn)行研究，如嘉陵江[14-16]、沱江[17]、涪江、渠江等；對(duì)該區(qū)的河流地貌研究方面，則主要針對(duì)嘉陵江的河曲進(jìn)行研究，且偏向于對(duì)河曲的成因[18]、河曲特征[19]等方面的研究。

然而，對(duì)于川東丘陵區(qū)的小型河流地貌的研究尚鮮有報(bào)道。越溪河雖為嘉陵江眾多支流中的一個(gè)小型河流，但其高坑段發(fā)育的河成壺穴，以及低坑段發(fā)育的瀑布在整個(gè)川東丘陵區(qū)極為罕見(jiàn)。劉曉嬌[20]等人已對(duì)高坑段河成壺穴做了較為詳細(xì)的研究，但尚未系統(tǒng)地對(duì)本段河流地貌類型及成因進(jìn)行研究。本文以越溪河低坑段的河流地貌為研究對(duì)象，運(yùn)用現(xiàn)有的河流地貌研究方法與理論，結(jié)合獲取的資料與實(shí)地勘察數(shù)據(jù)，探究其河流地貌的特征與成因，揭示本區(qū)河流地貌的演化過(guò)程，并為該區(qū)域地貌景觀的開(kāi)發(fā)提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)域概況

研究區(qū)域位于四川盆地東部丘陵區(qū)廣安市岳池縣坪灘鎮(zhèn)境內(nèi)，地處嘉陵江支流越溪河下游的低坑段，靠近與嘉陵江匯水口，全段長(zhǎng)約2.3 km。區(qū)域內(nèi)廣泛分布互層的砂巖與泥巖，砂巖與泥巖是川東丘陵區(qū)最典型的兩類巖性[20]。如圖1所示，越溪河低坑段河床巖性為侏羅系中統(tǒng)上沙溪廟組(J2sx)砂巖，該處地層節(jié)理發(fā)育，客觀上為該處的低坑瀑布提供了發(fā)育條件。區(qū)域氣候?qū)儆趤啛釒Ъ撅L(fēng)氣候，夏季高溫多雨，冬季溫和濕潤(rùn)。降水多集中在夏季，集中的降水常使河水流量猛增，對(duì)河床具有強(qiáng)大的切蝕力。

2 越溪河低坑段河流地貌特征

根據(jù)地貌特征的差異，低坑段河流可分為瀑布上游河段、瀑布、U型河谷段、V型河谷段四段不同類型的河流地貌。

2.1 瀑布上游河段河流地貌特征

瀑布上游河段兩岸地勢(shì)平緩，地形起伏小，地表發(fā)育為一定厚度的紫色土層，河道兩岸的緩坡地帶為耕地或居民點(diǎn)；該段河床平均寬度為22 m，河面與兩岸高差小于3 m。河床基巖裸露，為傾角近乎水平的砂巖層。河道平坦開(kāi)闊，呈淺U型(圖3)；河水鋪滿河床，流速緩慢，對(duì)河床基巖侵蝕下切力較弱。

2.2 瀑布特征

越溪河低坑村段發(fā)育一處瀑布(圖2)，稱之為低坑瀑布。瀑布高38 m，瀑緣寬度25.2 m，豐水期跌水寬度可達(dá)30 m以上，瀑緣下形成一個(gè)巨大的巖腔，瀑布下方在沖刷作用下形成一個(gè)深度超過(guò)3 m的水潭，水潭周圍堆積著大量的崩塌巨石。瀑布上游和下游的河流地貌形態(tài)截然不同。因此，該瀑布所塑造的地貌形態(tài)是該段河流的主要地貌景觀。

2.3 低坑段U型河谷地貌特征

U型河谷位于研究區(qū)中部，該段地貌類型是典型的由于瀑布溯源侵蝕后退形成的河谷地貌，與瀑布上游河段的河流地貌形成鮮明對(duì)比。河谷平均寬度為151 m，河床與谷肩高差小于60 m，屬于淺谷(圖4)。谷坡與谷肩上植被發(fā)育，覆蓋率達(dá)90%以上，兩側(cè)谷壁從地面高程250 m處開(kāi)始是由重力崩塌導(dǎo)致的近乎于垂直的陡崖，崖壁光滑，表層風(fēng)化嚴(yán)重，實(shí)地勘測(cè)發(fā)現(xiàn)，高程250 m處恰好是砂巖層與泥巖層的交匯處。在兩側(cè)巖石裸露的谷坡上常見(jiàn)被流水沖刷的痕跡和大小不一的巖腔發(fā)育在砂巖層與泥巖層的交匯處(圖5)。該段河床基巖裸露，橫斷面呈U型(圖6)，河道呈東西走向的S型，彎曲度小，長(zhǎng)度約700 m。谷底沿河道兩側(cè)有大量的崩塌堆積物，以砂巖性質(zhì)的石塊為主，石塊棱角分明、大小不一，上層堆積石塊體積較大，下層小，最大的石塊直徑可達(dá)5 m，尤以左側(cè)堆積最為明顯，堆積坡面在35°～60°之間。

2.4 低坑段V型河谷地貌特征

該段河谷一直延伸至越溪河與嘉陵江的匯水口，整體呈東北西南走向的S型，長(zhǎng)度約1.6 km，彎曲度比U型段大。谷底與谷肩高差小于65 m，亦屬于淺谷(圖7)。河谷寬窄不一，總體為兩頭窄，中間寬。河谷起始處和匯水口處較窄，寬度在500 m左右，蔡家院子和粟家灣處較寬，可達(dá)1 000 m左右。河道兩岸谷坡陡緩程度也不同。右岸為兩端緩，中間陡，即從河谷起始處到蔡家院子和河口處的壩土谷坡較緩，中間的一段較陡。而左岸恰好相反，為中間緩，兩端陡，即除了中間的粟家灣處谷坡較緩?fù)?，其它地方都較陡。該段河床為泥質(zhì)河床，橫斷面呈V型(圖8)，兩岸坡度較緩處發(fā)育為一定厚度的紫色土，坡度較大的地方仍然是砂巖性質(zhì)的崩塌堆積物。

3 越溪河低坑段河流地貌的形成與演化

3.1 河流地貌的成因

3.1.1 侵蝕基準(zhǔn)面變化

流水侵蝕下切造就了越溪河低坑段獨(dú)特的地貌景觀。而河谷下切深度受侵蝕基準(zhǔn)面的控制是流水地貌發(fā)育的一個(gè)重要原理[21]。越溪河作為嘉陵江的支流，以匯入嘉陵江入口處的嘉陵江水平面為基準(zhǔn)面。但是作為干流的嘉陵江匯集著眾多支流的水流，其流量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于越溪河的流量，這就決定了嘉陵江的切蝕能力比越溪河大，下切速率比越溪河快，從而使得越溪河匯入嘉陵江的河口處形成河流裂點(diǎn)[22]，侵蝕基準(zhǔn)面發(fā)生變化。然而，河流在發(fā)育的過(guò)程中，它會(huì)不斷夷平河床上的裂點(diǎn)，使河床縱斷面趨近于平衡斷面而與基準(zhǔn)面接近。所以，在下切作用下，水流會(huì)從裂點(diǎn)處不斷向河流上游方向侵蝕，這就是所謂的溯源侵蝕。越溪河低坑段距與嘉陵江匯水口僅2.3 km，且出現(xiàn)落差較大的瀑布，這無(wú)疑是侵蝕基準(zhǔn)面的下降造成河流溯源侵蝕的具體體現(xiàn)。

3.1.2 地質(zhì)構(gòu)造

越溪河低坑段河床巖性屬于侏羅系沙溪廟組陸相紅色砂巖，此巖層硬度較大，在這套巖層下面是一套巖層較軟的紅色泥巖。在這樣的構(gòu)造情況下，極易使巖石性質(zhì)軟硬不同而又交互成層的巖層中下伏較軟巖層遭到侵蝕掏空。上層的較硬巖石因?yàn)椴灰妆磺治g而橫貫河床，加之此處一組節(jié)理近垂直發(fā)育，上層巖石在自身重力作用下，會(huì)沿著節(jié)理裂隙發(fā)生重力崩塌。這樣，就會(huì)形成容易產(chǎn)生瀑布的裂點(diǎn)，進(jìn)而與其他因素相互作用，形成現(xiàn)有的地貌景觀。

3.1.3 巖性差異

在越溪河低坑段發(fā)育的侏羅系砂巖與泥巖互層走向橫切河床，巖層傾角接近水平，平均在5°左右，且傾向河流上游。不同的巖石由于礦物成分與組織結(jié)構(gòu)的不同而各有其特性，因而具有不同抵抗流水侵蝕的能力。當(dāng)河流因?yàn)榍治g基準(zhǔn)面的下降而開(kāi)始溯源侵蝕時(shí)，由于V型段為發(fā)育為紫色土，土質(zhì)松軟，河流的溯源侵蝕在此段會(huì)迅速進(jìn)行。而當(dāng)溯源侵蝕進(jìn)行到U型段時(shí)，由于U型段河谷為巖質(zhì)河床，抗沖性較強(qiáng)，溯源侵蝕的速率會(huì)減慢[23]。但是，由于此段上下巖層性質(zhì)的差異，砂巖和泥巖對(duì)于流水侵蝕會(huì)表現(xiàn)出不同的形態(tài)。當(dāng)侵蝕基準(zhǔn)面低于上層砂巖厚度時(shí)，在水流長(zhǎng)時(shí)間的侵蝕下切作用下，位于砂巖下層的泥巖就會(huì)裸露出來(lái)，由于泥巖抗侵蝕能力比砂巖差，當(dāng)溯源侵蝕進(jìn)行時(shí)，水流會(huì)不斷地對(duì)下層的泥巖進(jìn)行掏蝕[12]，從而在砂巖層下方形成一個(gè)巖腔。因此，砂巖在受到臨空應(yīng)力的作用下，會(huì)沿著垂直節(jié)理、裂隙或不穩(wěn)定面發(fā)生重力崩塌[24]。在圖2中我們可以很清楚地看到瀑緣下方形成的巨大巖腔和水潭周圍因重力崩塌的堆積物，這也很好地解釋了在河道兩側(cè)堆積著大量砂巖性質(zhì)的石塊這一現(xiàn)象。

3.1.4 氣候及水文條件

越溪河位于川東丘陵地區(qū)，屬于亞熱帶季風(fēng)氣候，海拔在800 m以下，氣候濕熱，年平均氣溫在14～17 ℃。尤其在夏季，氣溫可高達(dá)35 ℃以上，歷史極端高溫可達(dá)40 ℃，年平均相對(duì)濕度80%～90%。濕熱的氣候加劇了巖石的物理風(fēng)化和化學(xué)風(fēng)化。由于低坑段出露侏羅系巖系，由砂巖和泥巖互層組成，其水理性和抗風(fēng)化強(qiáng)度不同，泥巖多為隔水層，巖性較軟，易于風(fēng)化剝蝕[10]。該地區(qū)年降水量1 000～1 300 mm，降水主要集中在夏季，集中的降水必然使越溪河的流量激增。低坑瀑布的形成使越溪河低坑段的河床縱比降增大(圖9)，達(dá)到2.6‰。當(dāng)河水流經(jīng)瀑布時(shí)，流速會(huì)加快，河水動(dòng)能增強(qiáng)，提高了水流的下切能力[25]。此外，當(dāng)河水因降雨急劇上漲時(shí)，大量的水流勢(shì)必會(huì)攜帶大量的泥沙和石塊從瀑緣處傾瀉而下，水流中的泥沙和礫石對(duì)河床具有較強(qiáng)的磨蝕作用。

3.2 河流地貌的演化過(guò)程

因?yàn)楹恿鞯南虑兴俾实陀诩瘟杲虑兴俾?，越溪河河口?huì)出現(xiàn)裂點(diǎn)，在溯源侵蝕的作用下，這個(gè)裂點(diǎn)會(huì)不斷地向河流上游移動(dòng)，由于河流都是從高處流向低處，因此，裂點(diǎn)會(huì)隨著向河流上游的推進(jìn)而高度會(huì)不斷增加。而這個(gè)裂點(diǎn)的高度也就是該河流與其侵蝕基準(zhǔn)面的相差高度。

當(dāng)溯源侵蝕進(jìn)行到V型河段時(shí)，由于該段河流為泥質(zhì)河床，抗侵蝕能力差，溯源侵蝕會(huì)在此段迅速進(jìn)行，裂點(diǎn)也以較快的速度向河流上游推進(jìn)，因此，河床也被深切成V型。

當(dāng)裂點(diǎn)推移到V型段與U型段的交接處時(shí)，由于U型段上層為質(zhì)地堅(jiān)硬的砂巖，抗侵蝕能力較強(qiáng)，溯源侵蝕的速率會(huì)大大減慢，此時(shí)的裂點(diǎn)表現(xiàn)為橫切于河床上的一道巖坎，當(dāng)河水流經(jīng)這道巖坎時(shí)，就形成了跌水，也就是所謂的低坑瀑布。隨著溯源侵蝕的繼續(xù)進(jìn)行，加之河水流經(jīng)巖坎后動(dòng)能增強(qiáng)，河水會(huì)加劇對(duì)瀑布下游V型河段的侵蝕下切，使其河床縱水平面會(huì)以較快的速度降低，從而使瀑布的高度增加，當(dāng)瀑布的高度大于砂巖層的厚度時(shí)，下方的泥巖層將裸露出來(lái)形成瀑壁。由于泥巖和砂巖的性質(zhì)不同，泥巖相較砂巖的抗侵蝕能力差，那么，當(dāng)河水流經(jīng)跌坎下落的過(guò)程中，泥巖遭流水的侵蝕程度就會(huì)比砂巖嚴(yán)重，久而久之，河水會(huì)在砂巖層下方的泥巖壁上掏蝕出一個(gè)巨大的巖腔。當(dāng)巖腔發(fā)育到一定規(guī)模后，上層砂巖在受臨空應(yīng)力作用下，會(huì)沿著自身發(fā)育的裂隙、節(jié)理或不穩(wěn)定面發(fā)生重力崩塌。在前一輪重力崩塌后，流水又會(huì)重新掏蝕出巖腔，砂巖將繼續(xù)發(fā)生新一輪的重力崩塌，以此往復(fù)。這就是裂點(diǎn)在巖性不同的U型段受溯源侵蝕的作用向河流上游推移的現(xiàn)象。該地區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造特征以及氣候和水文狀況會(huì)對(duì)這種現(xiàn)象的發(fā)生具有促進(jìn)作用。盡管如此，裂點(diǎn)在此段向河流上游推進(jìn)的速度還是很緩慢，但其高度是隨著向上游的推進(jìn)而增加的。

因此，低坑瀑布就是此段河流上形成的最大也是最主要的裂點(diǎn)，瀑布受流水侵蝕后退的過(guò)程也是該段河流地貌演化的過(guò)程。

4 結(jié)論與討論

(1)依據(jù)發(fā)育的地貌形態(tài)差異，可以將越溪河的地貌分為四段：1)瀑布上游河流地貌形態(tài)單一，兩岸地勢(shì)低緩；2)瀑布是越溪河低坑段最顯著的河流地貌單元，它的發(fā)育直接塑造了該段河流的地貌景觀；3)U型段受流水下切侵蝕、重力崩塌等因素形成淺谷，兩岸陡峭直立，地勢(shì)落差大，河道內(nèi)常有砂巖性質(zhì)的崩塌堆積物；4)V型段由于發(fā)育為一定厚度的紫色土層，河流的侵蝕下切在此段迅速進(jìn)行，河道橫斷面呈V型，兩岸地勢(shì)相對(duì)較緩。

(2)越溪河低坑段河流地貌的形態(tài)特征，是由于侵蝕基準(zhǔn)面下降引起的河流溯源侵蝕，加上該地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造和巖石性質(zhì)的差異以及氣候與水文條件等多種因素共同作用的結(jié)果。若溯源侵蝕繼續(xù)進(jìn)行，以瀑布形式出現(xiàn)的裂點(diǎn)將會(huì)向河流上游不斷推進(jìn)，越溪河的地貌景觀也將隨之改變。

(3)對(duì)越溪河低坑段河流地貌特征及成因的研究具有重要的意義，不僅可以從地球科學(xué)的角度解釋該地區(qū)河流地貌景觀的形成與演化，還可以起到普及地球科學(xué)知識(shí)，預(yù)測(cè)該地未來(lái)地貌演化的作用，并為該區(qū)域地貌景觀的開(kāi)發(fā)提供科學(xué)依據(jù)。

(4)本文對(duì)越溪河低坑段河流地貌的特征、成因及演化進(jìn)行了探討，未對(duì)低坑瀑布的后退侵蝕速率進(jìn)行研究，而這項(xiàng)工作需要對(duì)瀑布進(jìn)行長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)，耗時(shí)較長(zhǎng)。因此，今后對(duì)該段河流地貌還需進(jìn)一步開(kāi)展長(zhǎng)期的研究工作。

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Characteristics and Formation of Fluvial Geomorphology in the Dikeng Section of the Yuexi River (a Branch of the Jialing River)

HE Chunming,RAN Hong,YANG Xiao,LI Wu,SHU Chengqiang,ZHANG Bin

(College of Land and Resources,China West Normal University,Nanchong Sichuan 637009,China)

Fluvial geomorphology is a common landform in geomorphology,the evolution process of fluvial geomorphology is also a process of which flowing water acts on the surface and transform land. Therefore,we take fluvial geomorphology in the Dikeng section of the Yuexi River area in Sichuan Hilly Area of China as research object,analyzing its features,studying its cause and revealing its evolution process.The dissertation is divided into three parts in terms of its study area,based on the field reconnaissance and terrain analysis:the upper river of waterfall,the U-shape river valley and the V-shape river valley.The paper describes their landform characteristics respectively.The headward erosion,geological structure,lithologic differences,climate and hydrological conditions are main reasons for the formation of the fluvial geomorphology.This study will enrich the research of river geomorphology in small river,and provide scientific basis for the origin and evolution process of river geomorphology in Sichuan Hilly Area of China.

fluvial geomorphology;characteristics;formation;the Yuexi River

1673-5072(2016)04-0450-06

2016-04-01

賀春明(1991—)，男，陜西勉縣人，碩士研究生，主要從事侵蝕地貌學(xué)研究。

張 斌(1975—)，男，四川南部人，博士，教授，主要從事侵蝕地貌學(xué)研究。E-mail: envgeo@163.com

P931.1

A

10.16246/j.issn.1673-5072.2016.04.016