01
冲淤平衡原理
1. 定义:冲淤平衡是指在一定时间内,河段上游来沙量等于本河段水流挟沙力,下泄的沙量与进入河段的沙量基本保持相等的现象。
2. 理解:时空尺度
根据定义,冲淤平衡取决于两个变量,一是上游来沙量,二是河段的水流携沙力(河段泄沙量),冲淤平衡需求这两个变量基本相等。
河床的冲淤是由于上游来沙量与本河段的水流挟沙力不平衡而引起。当来沙量大于水流挟沙力,河床则发生淤积;而来沙量小于水流挟沙力时,河床则被冲刷。
短时间尺度下,平衡只是相对的、暂时的,冲淤不平衡才时常态。
当然,就较长时间内的平均情况来说,河床形态经过调整有可能与流域的来水来沙条件相适应,河段趋于相对的冲淤平衡状态。
3. 思维导图
02
河流冲淤原理
(1)淤积原理:当上游来沙量大于本河段的水流挟沙能力时,产生淤积,河床升高。
(2)冲刷原理:当上游来沙量小于本河段水流挟沙能力时,产生冲刷,河床下降。
(3)交替原理:同一河段,河流的侵蚀与堆积往往是“你强我弱”,交替进行;流量大时(汛期),以侵蚀为主;流量小时(枯水期),以堆积为主。
03
河流冲淤平衡的类型
(1)纵向平衡:即来水含沙量与河段挟沙能力平衡。分为不冲不淤平衡以及冲淤平衡;主要研究的是河水深度的变化问题。
(2)断面平衡:断面平衡是指在对抗流水侧蚀与堆积过程中,由于河段情况特殊,断面形状并没有改变。主要研究是汛期河流水面宽度的扩张问题。
(3)平面平衡:主要指的是游荡型河流的稳定问题。其呈现的主要是辫状河道整段或局部无明显的摆动变化。
04
河流不同部位的冲淤表现
(1)河床演变:河道输沙不平衡是河床演变的根本原因。冲淤作用导致流程方向上河床高程的变化称纵向变形,影响河床的深浅;与水流垂直的水平方向的变化,则称横向变形,影响河床的宽度变化及河流在平面上的摆动。溯源侵蚀使河床变长,下蚀使河床变深,侧蚀使河床变宽;堆积使河床变浅,河床变窄。
(2)河口河床:河流和潮汐(海浪)的共同影响,两者的强弱“此消彼长”;汛期,上游下泄的径流冲刷河床;枯水期,以潮流海浪(顶托)带来的泥沙淤积为主;同时也引起了海岸线进退变化。
(3)河口海底:汛期,流水作用强时,流入海底泥沙多,海底以淤积为主;枯水期,流水作用弱,流入海底泥沙少,海底以侵蚀为主。
05
试题中的冲淤平衡
下图表示某河段在自然状态下河岸的变迁状况
1.有关该河段河岸的叙述,不正确的是
A.甲时期河岸形成时间晚于乙河岸
B. ②处河岸为凹岸, ①③为凸岸
C. ②处河岸以侧蚀作用为主, ①③以堆积为主
D.河岸变迁主要与地转偏向力有关
答案:D
解析:该题思维方法是以河流一个断面为考查对象,它考虑的不是纵向冲淤平衡,而是断面横向冲淤平衡问题。对于该断面而言,上游来沙量以及水流挟沙力这两个变量中,上游来沙量是一致的。所以,它仅需要考虑的是凹凸岸流速差异引起的水流挟沙力差异。在地形平坦的弯曲河道,由于流水下蚀作用不明显,河流以侧蚀和堆积为主。由于凹岸水流速度快,水流挟沙力强,泄沙量大,而凸岸水流速度慢,水流挟沙力弱,泄沙量小,所以最终形成‘凹岸冲刷,凸岸淤积’的冲淤横向不平衡现象。所以,河道变迁与河流冲淤有关。
(2019届全国一卷)黄河小北干流是指黄河禹门口至潼关河段,全长132.5千米。该河段左岸有汾河、涑水河,右岸有渭河等支流汇入。河道摆动频繁,冲淤变化剧烈,为典型的堆积性游荡河道。图3为黄河小北干流河段示意图。
2. 黄河小北干流为堆积性游荡河道,是因为该河段河流
A. 流量大,含沙量季节变化小
B. 流量大,含沙量季节变化大
C. 含沙量大,流量季节变化小
D. 含沙量大,流量季节变化大
3. 黄河小北干流河道中段摆动范围较小的主要影响因素有
①河水流量 ②支流汇入
③沿岸地貌 ④两岸岩性
A. ①② B. ②③ C. ③④ D. ①④
答案:D C
解析:该组题目其实应该先做10题。第10题先考查了断面横向冲淤平衡。横向来看,平坦河段竟然没有发生侧蚀与淤积问题,那只能与两侧地貌与岩性有关,该题目思维与三卷37题(1)题一模一样。第9题其实考了辫状河道成因,考了纵向冲淤平衡问题。辫状河道成因大致是该河段河流纵比降大,上游坡度大,而该河段地形平坦且河床较浅;洪水季节,流水就会从上游带来大量的泥沙,该河段流速减慢,泄沙量明显下降,泥沙沿深泓线堆积,形成水下浅滩;枯水季节,许多浅滩出露水面,成为沙岛,沙岛与沙岛之间是多股的河道,它们忽分忽合,交织如辫;洪水再来时,有些沙岛不被淹没,有些被淹没的可能被水流斜切而过,其上形成新的槽道。总之,沙与水互不相让地较量,丰水季节,水占上风,枯水季节,沙为主导。
读我国北方某区域河流示意图。
4. 支流含沙量较大,但支流汇入干流处,没有形成三角洲,最不可能的原因是
A. 汇入处落差大 B. 位于干流凹岸
C. 冲刷作用强 D. 支流流速慢
答案:D
解析:支流含沙量大,说明上游来沙量大。而如果该河段的泄沙量较少,支流汇入干流处应该发生淤积,从而形成三角洲。但地理事实是,该处没有形成三角洲,则说明该处来沙量还是小于水流挟沙力时,河床被冲刷。那么,为什么该处的水流挟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,冲刷作用强也是对的。支流速度慢,泥沙容易淤积,则是错的,不可能的。所以答案选了D。
扇三角洲是由邻近高地推进到稳定水体中的冲积扇,下图为某扇三角洲示意图。
5. 如果图示扇三角洲前缘每年向水体方向推进0.5米,则说明
A. 图示河流年输沙量稳定
B. 图示河流含沙量稳定
C. 图示水体水位上升
D. 图示河流年输沙量稳定增加
答案:D
解析:由所学知识可知,扇三角洲前缘向水体方向推进,前缘岸线变长,如果扇三角洲前缘每年向水体方向推进0.5米,推进的面积逐年增多,则需要的泥沙逐年增多,说明河流年输沙量增加,D符合题意;图示河流年输沙量稳定、含沙量稳定,则扇三角洲每年推进的面积稳定,每年向水体方向推进的距离会变短,A、B不符合题意;图示水体水位上升,淹没扇三角洲面积减小,“扇三角洲”前缘则会后退,C不符合题意。故选D。
磨刀门水道是西江的主要八海水道,多年来受上游来水来沙和人类活动的影响,其水沙条件发生了较大变化。图1为磨刀门水道上游马口水文站1960-2007年年径流量和输沙量偏离平均值变化示意图。
6. 1994~2007年马口水文站
A. 径流量持续增加
B. 径流量持续减少
C. 输沙量先增加后减小
D. 输沙量呈波动性减小
7.造成1994--2007年马口水文站输沙量变化的主要原因包括上游
A. 植被破坏 B. 降水量减少
C. 河道采砂 D. 蒸发量增加
8. 1994-2003年水、沙的变化会导致磨刀门水道
A. 河床变宽 B. 河床变深
C. 弯曲度增加 D. 分叉增多
答案:6. D 7. C 8. B
解析:题组第一问先问泥沙是变多了还是变少了。然后再问为什么变少了。最后才问河流冲淤问题。泥沙减少,河床被冲刷。
图4示意在黄河三角洲近岸海域的某监测剖面上,不同年份水深2米的位置与监测起始点的距离。起始点是位于海岸一侧的固定点。
9. 1975-2004年,该剖面近岸海域海底侵蚀、淤积的变化趋势是
A. 持续淤积
B. 先侵蚀、后淤积
C. 持续侵蚀
D. 先淤积、后侵蚀
10. 推测1992-1997年期间
A. 黄河流域年均降水量增加
B. 黄河入海年径流量减少
C. 黄河流域植被覆盖率降低
D. 黄河沿岸农业灌溉面积减少
答案:9. D 10. B
解析:
9. 本题考查外力作用对地理环境的影响及读图分析能力。随着距海岸的距离增加,海水深度增加。根据图中1975~2004年的水深2米的位置与监测起始点的距离变化,1975年至1990年,水深2米的位置与监测点的距离增加,说明近岸海域海底淤积严重,海水深度减小;1990至2004年,水深2米的位置与监测点的距离减小,海水深度增加,说明近岸海域海底以侵蚀为主,所以1975~2004年,该坡面近岸海域海底先淤积、后侵蚀,故选D。
10. 本题考查自然地理环境的整体性。1992~1997年期间,水深2米的位置与监测起始点的距离下降,说明海水深度增加,泥沙淤积减轻。黄河入海径流量减少,河口处泥沙淤积减少,水深加大,B正确;黄河流域年均降水量增加,导致河流的冲刷作用加强,水土流失加剧,泥沙淤积加重,河口处水深减小,A错误;黄河流域植被覆盖率降低,水土流失加剧,泥沙淤积严重,河口处水深变浅,C错误;黄河沿岸农业灌溉面积减少,河流流量增加,流速变快,泥沙淤积增大,河口处水深变浅,D错误。故选B项。
11. 阅读图文材料,完成下列要求。
长江流域水电站众多。2003年长江三峡大坝建成并开始蓄水;2010年金沙江梯级电站陆续建成、运行。香溪河为长江一级支流,位于三峡库区,汇口距三峡坝址约30 km。拦门沙坎是河口附近凸出于上下游河段河底连线之上的成型堆积体。深泓线即沿河流方向最大水深处的连线,沿此线的剖面为河流的纵剖面。图1示意香溪河汇入长江分布,图2示意香溪河河口段纵剖面冲淤变化情况。
(1)分析深泓线PQ段弯曲的原因。
(2)说明2004~2017年香溪河河口段泥沙淤积的时空变化特点。
(3)有人推断香溪河河口泥沙淤积量与长江干流来沙量呈正相关,指出其推断依据。
(4)香溪河河口形成拦门沙坎的可能性较小,推测其原因。
参考答案:
(1)该段河道弯曲,河流凹岸受流水侵蚀而水深较大,故深泓线向凹岸弯曲。
(2)时间变化特点:淤积速度呈下降趋势;2010年以后淤积明显减缓。空间变化特点:越往上游(随距河口里程越大),泥沙淤积厚度变化越小。
(3)2010年以后,长江上游多个水电站相继运行造成干流含沙量显著下降时,该河河口段的泥沙淤积也趋缓;三峡工程建成并蓄水后,干流水位升高,顶托作用强,干流泥沙更易倒灌进入支流;该河口河水汇入长江的朝向容易发生干流泥沙倒灌。
(4)上游干流水电站拦截泥沙,三峡工程减淤调度等,使河流含沙量减小;流域植被条件不断改善。
12.(2019届全国三卷37题)某河发源于美国内陆高山,河流上游河段受季节性融雪和大气降水补给。7月后主要受降水补给,降水多为暴雨。该河段流量和含沙量年内变化大,但河面宽度变化不明显。图7示意该河段典型河流断面不同时间的水体形态。
(1)对该河段河面宽度变化不明显的现象作出合理解释。(6分)
(2)指出4~6月该断面河水深度的变化特征,并说明原因。(8分)
(3)分析8月该河段河底淤积的原因。(8分)
答案:
(1)答:(地壳抬升,)河流下切(未摆动);单一岩性(岩性相近)河岸,河岸直立。
(2)答:变化特征:深度增加。原因:融雪补给为主,流量持续增长,水位上升;融雪补给为主,含沙量低,流速持续加快,侵蚀河床。
(3)答:降水补给,(坡面侵蚀强,)河水含沙量高;径流量与流速变率大,流速降低时泥沙快速淤积。
13. 深圳河发源于牛尾岭,在深圳湾入海,是深圳和香港的界河,其干流中下游地势低平,因河底低于海平面导致潮流可上溯,排水不畅易引发洪涝,研完发现河道淤积是洪涝灾害多发的重要原因之一,深圳河河道的冲淤变化受潮流涨落和径流变化的共同影响。2018年12月深圳市对部分河通进行了清淤。2019年12月研究人员发现河道回淤明显。图一为深圳河中下游干流及主要支流示意图,图二为回淤期间三类沙源对总淤积量的贡献率统计图。
(1)指出2019年深圳河回淤期间淤积沙主要来源的变化。
(2)深圳河汛期中下游淤积量大,分析其原因。
(3)清淤后枯水期潮流的涨落加剧了河道淤积,请说明其过程。
(4)结合材料信息,说明深圳市为防治深圳河洪涝灾害可采取的措施。
答案:
(1)2~6月前以潮流来沙为主,6~11月主要以上游地表来沙为主。
(2)汛期(以上游地表来沙为主),上游降水多且强度大,雨水和地表径流侵蚀能力强,导致河流含沙量高;河流流量大,对泥沙搬运能力强;深圳河中下游地势低平,流速慢,且受潮流顶托,导致大量泥沙淤积在河道。
(3)清淤后河床降低,枯水期河流水位低;涨潮时,潮流从海洋带来更多泥沙,上溯到河流中下游;退潮时,潮流流速减慢,利于泥沙在河道中淤积。
(4)上游地区加强植树造林等生态工程,减少水土流失;中下游河道定期清淤;修整河道,加高堤坝;下游河口修建拦沙坝,减少潮流来沙;利用下游湿地,建设滞洪区;设立专门机构,进行港深协调,共同防治洪灾。