河床縱剖面

河床縱剖面是從河源到河口的河床最低點的連線。該縱剖面的發展，受河流侵蝕基準面的控制。河流的下切面並不是無止境的，往往受某一基面控制，河流下切到接近這一平面後即失去侵蝕能力，不再向下侵蝕，這一平面稱為河流侵蝕基準面。

影響河床縱剖面發展的因素有氣候、構造、岩性及環境變遷等。

基本介紹

• 中文名：河床縱剖面
• 外文名：longitudinal profile of channel
• 定義：從河源到河口的河床最低點的連線
• 相似詞目：河床橫斷面
• 影響因素：氣候、構造、岩性及環境變遷等
• 所屬學科：水文學

簡介

河床縱剖面沿河流動力軸線所切取的河床剖面。通過河床縱剖面圖可看出河床縱坡的變化。一般山區河流或上遊河段縱坡較陡，可達1%～5%，致使水流湍急。縱剖面形態極不規則，有一些轉折點，呈台階狀變化，急灘深潭相間，常出現陡坡、跌水甚至瀑布。平原河流縱坡較小，常在萬分之幾以下，水流平緩，由於有淺灘、深槽相瓦交替，縱剖面形態呈起伏不平的和緩曲線。亦有以河床各橫斷面最深處的連線為河床縱剖面的。

變化過程

在河床自動調整變化過程中，通常橫斷面0.內的沖刷和淤積分布不均勻。一般情況下，河床淤積有著自身的變化規律，表現為淤積從低洼處開始，由於它是在近似於水平層上的造床，因而淤積過程較為均勻，而這種過程常伴隨著河床寬度增大。另一方面，河床沖刷則常同河床寬度減小聯繫在一起。這種特性的河道調整對於減小河流功率的沿程變化十分有效，因為河流過程是不斷向一種新的平衡發展。根據Howard H·C的研究，假定橫斷面在各時段內的沖淤分配是有效推移力τ₀-τ_c的冪函式，即：

式中△Z為河床高程的局部改正量；τ₀為局部推移力，由WQS求得；τ_c為臨界推移力；n為指數；Y為水平坐標；B為河寬；A_b為河床橫斷面面積。當發生淤積時，τ_c為零。

式中的n值一般介於0和1之間，它對河流的沖淤類型產生影響。如圖1所示的橫斷面，當n值較小時，如n=0.1，就意味著△Z分布相當均勻；如n值較大時，如n=1，△Z的分布不太均勻，並隨局部推移力或大致隨水深而發生局部變化。

圖1 沖淤河床縱剖面變化示意圖

影響因素

影響河床縱剖面發展的因素很多，如水文情況的改變，構造運動和岩性的差異以及長期的氣候變遷等。

水文情況的改變

水文情況的改變主要表現為河流中水量的變化。在季風氣候區的河流，雨季時，河水位上漲，稱為洪水期。洪水期的河流在不同河段，水面縱向坡度是不同的，因而對河床的作用也不一樣。狹窄河谷段，由於過水斷面較小，洪水到來時，水面上漲高度較大，對其上游段形成壅水現象，河床中將發生堆積。從山地到平原的河段，河谷展寬，洪水很容易擴散，水面比降急劇變大，河床中將發生侵蝕。

構造運動

構造運動可使整個流域發生升降，或者使流域內局部地區發生差異變化。不論是哪種情況，河流縱剖面將發生改變。如果整個流域抬升，其效果等於侵蝕基準面下降，向源侵蝕將自河口向上游發展。如果流域內局部地區發生差異運動，上升地段，河床坡度將比原先坡度加大，因而發生侵蝕，下沉地段就發生堆積。

岩性

岩性對河流縱剖面的影響是由於不同岩石抵禦侵蝕能力不一樣而造成差別侵蝕，形成岩檻或跌水。岩檻形成後，常不斷向上遊方向移動，但有時也向下遊方向移動，這取決於形成岩檻的岩層產狀。當構成岩檻的堅硬岩層傾向上遊方向時，在河流侵蝕作用下，河床降低，岩檻就會向上遊方向移動；反之，岩層向下遊方向傾斜，河床下切侵蝕後，新的岩檻比原先岩檻位置向下遊方向挪動一段距離。岩檻也可以是由橫切河流的斷層所致。

氣候變遷

氣候變遷使自然環境發生改變，從而影響到河流的侵蝕、堆積和基準面的升降等。氣候變乾，地表徑流減少，地面植被也減少，河流中的相對含沙量增多，河床中發生堆積，形成加積型河床。同時，由於氣候變乾，侵蝕基準面下降，在河流的下游段可能發生侵蝕。另外，氣候冷暖變化也影響到河床縱剖面形態變化。周期性的氣候冷暖變化在地球上出現冰期和間冰期。

冰期時地表水大都變為冰而停留在陸地上，這時河床中水量大大減少，侵蝕基準面也降低，冰凍作用增強，河床中碎屑物增多。因此，冰期時河流上游段因風化碎屑增多呈加積型河床，下游段由於侵蝕基準面下降形成侵蝕型河床。間冰期時，將出現相反的情況，陸地表面的冰融化成水而流入大海，由於水量增多，相對而言侵蝕基準面上升。在河流中上游段將在冰期加積的河床中出現下切侵蝕，在河流下游段因侵蝕基準面上升而堆積。