河口地貌

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河口地貌(estuary landform),河流与受水体结合区段的地表形态。河口是河流的终段,按其受水体分为入海河口、入湖(包括水库)河口和支流河口。河口地貌所研究的主要是入海河口(见彩图),它是一个半封闭的海岸水体,与海洋自由沟通,海水在此被河水明显冲淡。

河口分段

入海河口是河流与海洋动力相互作用的地区。在潮汐河口,受潮汐影响的河段称为感潮河段,涨潮流达到的上界称为潮流界,潮波影响的上界称为潮区界,它是感潮河段的上界。根据水文、地貌特征,从陆到海可将河口区分为近口段、河口段和口外海滨段(图1)。

入海河口分段.jpg

①近口段,从潮区界至潮流界,河床内的水流表现为向差海洋的单一流向; 地貌上完全是河流形态。② 河口段,从潮流界至口门,具有双向水流,即河川径流的下泄和潮流的上溯,水流变化复杂,河床不稳定; 地貌上表现为河道分汊、河面展宽,出现 河口沙岛。③口外海滨段,从口门到水下三角洲前缘坡折,这里以海水作用为主,除了潮流以外,还有波浪和靠近 河口的海流的影响; 地貌上表现为水下三角洲或浅滩。

河口类型

现代河口是在冰后期海侵的基础上发展而成的,按不同的标准,河口分类有很多种方案。按地貌特征,河口分以下几种:

溺谷型河口

一般分布在中纬度地区,为沿海平原河的河口。最后一次冰期(玉木冰期)海面下降,河流因基准面下降而深切。冰后期气候转暖,冰川大量融化,海面回升并达到现代海面的高程,入海河流的下游被淹没而成溺谷或河口湾。当河流来沙较多时,泥沙沉积在河口区,便改变溺谷形态,发育成三角洲,如中国长江口和珠江口、美国密西西比河口、尼日利亚尼日尔河口;当河流来沙较少时,则保留或部分保留溺谷或河口湾的形态,如英国泰晤士河口、法国吉伦特河口、中国钱塘江河口。

峡湾型河口

仅分布于高纬度地区。在冰川作用过的地区,冰川河槽受海侵后形成峡湾。其特点是在口门附近有高出水底约几十米的岩坝,岩坝之内水深可达数百米,向陆可延伸几百公里。如挪威桑格纳峡湾、苏格兰埃蒂夫峡湾。

沙坝型河口

一般分布在热带地区或泥沙沉积活跃的沿海地区。有近岸障壁岛或沙嘴包围,仅存单一或多个通道与大海相连,障壁岛或沙嘴之内为潟湖。如美国帕姆利科河口、中国海南岛小海河口。

河口动力特征

河口地貌的塑造,主要取决于河口区特有的动力和沉积因素。河口区水动力有:①双向水流,由河川径流和潮流结合而成。河川径流是单向水流,有洪、枯季的变化。潮流在河口区为往复流,有涨落潮和大、中、小潮的周期变化。涨潮流与径流的方向相反,对河流下泄径流起顶托作用;落潮流与径流的方向一致,它的流量、流速是两者的叠加。因此,涨潮流速一般小于落潮流速。②盐淡水混合,河水和海水的含盐度、含沙量、密度均不同,它们在河口区混合后影响河口的动力结构和沉积过程。根据其混合指数η(即一个潮周期内的径流量与涨潮进潮量的比值),分为3种类型:a.弱混合型(盐水楔型)河口,η≥0.7;b.缓混合型河口,η=0.2~0.5;c.强混合型河口,η≤0.1。③波浪作用,在波浪能量较高的河口,波浪作用使河口流出物迅速扩散和沉积,当波射线与岸线斜交时,则促进河口沙嘴的形成和河口的偏转。(见河口水文

沉积物主要来自河流中、上游和口外的泥沙。河口区流速和挟沙能力的降低是泥沙沉积的主要原因。同时,由于不同物理化学性质的盐淡水混合,出现细颗粒泥沙相互吸引的絮凝现象,使颗粒加大,发生沉降,接着又被上溯流带到盐水楔顶端的滞流点沉积。同时,下泄流带来的河床物质也在滞流点附近沉积。因此,盐水楔顶端附近成为河口泥沙强烈淤积的地带。另外,河口区在盐水入侵的上段,恰好在细颗粒泥沙沉积的河段处,为一个高含沙量区,其上层含沙量小且沿程变化不大,近底层的含沙量比它的上下游都高得多。这个带称为河口最大混浊带。

河口地貌形态

主要为河口拦门沙、河口分汊和河口边滩。

河口拦门沙

口门附近堆积地貌的统称。它包括水下浅滩、河口沙岛、口内沙坝以及航道上阻碍航行的水下堆积地形。①在河流径流作用为主的河口,河口水流的扩散主要受惯性力、摩擦力和浮力的影响。在惯性力起支配作用的河口,水流扩散的展开角小,泥沙的横向扩散和沉积被限制在一狭窄的区域内,形成狭窄的后坡较缓、前坡较陡的新月形沙坝(图2)。当河口向海侧较浅时,湍流扩散受抑制,摩擦力起主导作用,从而促进水流的减速和横向扩散,结果在河口形成河口心滩和出现河口分汊,同时在河口两侧形成水下天然堤(图3)。当海水从河流淡水层下面潜入河口,河口存在垂直密度分层,则浮力起主导作用,形成狭长的河口沙坝。这种在横向上受限制的拦门沙表现为指状沙坝,沙坝的顶端位于向海方向约4~6倍河道宽度处,河道两侧发育水下天然堤(图4)。②在潮流作用为主的河口,河口的水流和泥沙随涨落潮流往返运动,结果形成沙坝和线状潮成浅滩(图5)。③在波浪能量较高的河口,波浪作用促进河口流出物的迅速扩散和减速,在口外附近形成新月形沙坝,同时在河口两侧形成冲激坝(图6a);如有斜向入射的波浪或沿岸流,则使河口沙嘴和河口发生偏转(图6b)。

惯性力起主导作用的河口沉积模式.jpg


摩擦力起主导作用的河口沉积模式.jpg


浮力起主导作用的河口沉积模式.jpg


强潮作用下的河口沉积模式.jpg


强浪作用下的河口沉积模式.jpg


一般说,河口拦门沙的位置取决于造床流量QR和涨潮流平均流量QF的比值。①QR/QF>0.10,拦门沙形成于口门之外或口门附近,如长江口、闽江口。②QR/QF<0.02,拦门沙位置在口门以内,称为沙坝。这类情况一般出现在喇叭形强潮河口,如中国钱塘江口、英国泰晤士河口。③QR/QF=0.02~0.10,为过渡型。

河口分汊

发育在潮汐河口,由涨落潮流路不一致等因素造成。当涨落潮流路不一致时,河口河槽形态表现为复式河槽。其中,以涨潮流作用为主的河槽为涨潮冲刷槽,其尖端的等深线闭合指向上游,展宽作用大于刷深作用,河槽宽阔,且收缩率较大,在平面上容易出现分歧现象。以落潮流(包括径流)作用为主的河槽为落潮冲刷槽,其尖端的等深线闭合指向下游,刷深作用大于展宽作用,河槽窄深,收缩率小,在平面上多呈连续不断的统一槽线。涨落潮流轴线之间的缓流区,泥沙易于落淤,常常形成浅滩。有单汊、多汊和分汊-复合3种形式。汊道淤塞消亡,则使沙岛合并增长,并发育次一级的汊道、浅滩、沙岛等,这些便是河口三角洲的雏形。在潮流作用较强、河流作用弱且输沙量小的河口,水下堆积地形往往成为不能露出水面的沙岛和三角洲,便成为三角港河口,即喇叭型河口(图1)。

河口边滩

较为普遍发育的河口地貌形态。它们在泥沙供应丰富的河口发育迅速。由于边滩的发育,水流被迫归槽,并使河口段的上界向下游移动。在泥沙来源缺乏的河口,边滩发育缓慢。在多沙性河流的河口,边滩发育为滨河床沙坝和鬃岗地形。在源远流长的河流或是发育于湖泊沼泽地区的平原河流河口,缺乏粗颗粒物质,边滩地形十分平缓。

研究意义

河口区及其毗邻水域,有丰富的生物资源和矿产资源,水资源也十分丰富,更建有各种港口,世界上很多大都市分布在河口区,因而河口地貌研究对城市建设,特别是港口建设,对工业、农业、交通运输等人类社会经济活动都具有重要的意义。