河口地貌
正文
河流與受水體結合區段的地表形態。河口是河流的終段,按其受水體分為入海河口、入湖(包括水庫)河口和支流河口。河口地貌所研究的主要是入海河口(見彩圖), 它是一個半封閉的海岸水體,與海洋自由溝通,海水在此被河水明顯沖淡。河口分段 入海河口是河流與海洋動力相互作用的地區。在潮汐河口,受潮汐影響的河段稱為感潮河段,漲潮流達到的上界稱為潮餾界,潮波影響的上界稱為潮區界,它是感潮河段的上界。根據水文、地貌特徵,從陸到海可將河口區分為近口段、河口段和口外海濱段(圖1)。 ①近口段,從潮區界至潮流界,河床內的水流表現為向差海洋的單一流向;地貌上完全是河流形態。②河口段,從潮流界至口門,具有雙向水流,即河川徑流的下泄和潮流的上溯,水流變化複雜,河床不穩定;地貌上表現為河道分汊、河面展寬,出現河口沙島。③口外海濱段,從口門到水下三角洲前緣坡折,這裡以海水作用為主,除了潮流以外,還有波浪和靠近河口的海流的影響;地貌上表現為水下三角洲或淺灘。
河口類型 現代河口是在冰後期海侵的基礎上發展而成的,按不同的標準,河口分類有很多種方案。按地貌特徵,河口分以下幾種:
溺谷型河口 一般分布在中緯度地區,為沿海平原河的河口。最後一次冰期(玉木冰期)海面下降,河流因基準面下降而深切。冰後期氣候轉暖,冰川大量融化,海面回升並達到現代海面的高程,入海河流的下游被淹沒而成溺谷或河口灣。當河流來沙較多時,泥沙沉積在河口區,便改變溺谷形態,發育成三角洲,如中國長江口和珠江口、美國密西西比河口、奈及利亞尼日爾河口;當河流來沙較少時,則保留或部分保留溺谷或河口灣的形態,如英國泰晤士河口、法國吉倫特河口、中國錢塘江河口。
峽灣型河口 僅分布於高緯度地區。在冰川作用過的地區,冰川河槽受海侵後形成峽灣。其特點是在口門附近有高出水底約幾十米的岩壩,岩壩之內水深可達數百米,向陸可延伸幾百公里。如挪威桑格納峽灣、蘇格蘭埃蒂夫峽灣。
沙壩型河口 一般分布在熱帶地區或泥沙沉積活躍的沿海地區。有近岸障壁島或沙嘴包圍,僅存單一或多個通道與大海相連,障壁島或沙嘴之內為潟湖。如美國帕姆利科河口、中國海南島小海河口。
河口動力特徵 河口地貌的塑造,主要取決於河口區特有的動力和沉積因素。河口區水動力有:①雙向水流,由河川徑流和潮流結合而成。河川徑流是單向水流,有洪、枯季的變化。潮流在河口區為往複流,有漲落潮和大、中、小潮的周期變化。漲潮流與徑流的方向相反,對河流下泄徑流起頂托作用;落潮流與徑流的方向一致,它的流量、流速是兩者的疊加。因此,漲潮流速一般小於落潮流速。②鹽淡水混合,河水和海水的含鹽度、含沙量、密度均不同,它們在河口區混合後影響河口的動力結構和沉積過程。根據其混合指數η(即一個潮周期內的徑流量與漲潮進潮量的比值),分為3種類型:a.弱混合型(鹽水楔型)河口,η≥0.7;b.緩混合型河口,η=0.2~0.5;c.強混合型河口,η≤0.1。③波浪作用,在波浪能量較高的河口,波浪作用使河口流出物迅速擴散和沉積,當波射線與岸線斜交時,則促進河口沙嘴的形成和河口的偏轉。(見河口水文)
沉積物主要來自河流中、上游和口外的泥沙。河口區流速和挾沙能力的降低是泥沙沉積的主要原因。同時,由於不同物理化學性質的鹽淡水混合,出現細顆粒泥沙相互吸引的絮凝現象,使顆粒加大,發生沉降,接著又被上溯流帶到鹽水楔頂端的滯流點沉積。同時,下泄流帶來的河床物質也在滯流點附近沉積。因此,鹽水楔頂端附近成為河口泥沙強烈淤積的地帶。另外,河口區在鹽水入侵的上段,恰好在細顆粒泥沙沉積的河段處,為一個高含沙量區,其上層含沙量小且沿程變化不大,近底層的含沙量比它的上下游都高得多。這個帶稱為河口最大混濁帶。
河口地貌形態 主要為河口攔門沙、河口分汊和河口邊灘。
河口攔門沙 口門附近堆積地貌的統稱。它包括水下淺灘、河口沙島、口內沙壩以及航道上阻礙航行的水下堆積地形。①在河流徑流作用為主的河口,河口水流的擴散主要受慣性力、摩擦力和浮力的影響。在慣性力起支配作用的河口,水流擴散的展開角小,泥沙的橫向擴散和沉積被限制在一狹窄的區域內,形成狹窄的後坡較緩、前坡較陡的新月形沙壩(圖2)。 當河口向海側較淺時,湍流擴散受抑制,摩擦力起主導作用,從而促進水流的減速和橫向擴散,結果在河口形成河口心灘和出現河口分汊,同時在河口兩側形成水下天然堤(圖3)。當海水從河流淡水層下面潛入河口,河口存在垂直密度分層,則浮力起主導作用,形成狹長的河口沙壩。這種在橫向上受限制的攔門沙表現為指狀沙壩,沙壩的頂端位於向海方向約4~6倍河道寬度處,河道兩側發育水下天然堤(圖4)。 ②在潮流作用為主的河口,河口的水流和泥沙隨漲落潮流往返運動,結果形成沙壩和線狀潮成淺灘(圖5)。③在波浪能量較高的河口,波浪作用促進河口流出物的迅速擴散和減速,在口外附近形成新月形沙壩,同時在河口兩側形成沖激壩(圖6a);如有斜向入射的波浪或沿岸流,則使河口沙嘴和河口發生偏轉(圖6b)。
一般說,河口攔門沙的位置取決於造床流量QR和漲潮流平均流量QF的比值。①QR/QF>0.10,攔門沙形成於口門之外或口門附近,如長江口、閩江口。② QR/QF<0.02,攔門沙位置在口門以內,稱為沙壩。這類情況一般出現在嗽叭形強潮河口,如中國錢塘江口、英國泰晤士河口。③QR/QF=0.02~0.10,為過渡型。
河口分汊 發育在潮汐河口,由漲落潮流路不一致等因素造成。當漲落潮流路不一致時,河口河槽形態表現為複式河槽。其中,以漲潮流作用為主的河槽為漲潮沖刷槽,其尖端的等深線閉合指向上游,展寬作用大於刷深作用,河槽寬闊,且收縮率較大,在平面上容易出現分歧現象。以落潮流(包括徑流)作用為主的河槽為落潮沖刷槽,其尖端的等深線閉合指向下游,刷深作用大於展寬作用,河槽窄深,收縮率小,在平面上多呈連續不斷的統一槽線。漲落潮流軸線之間的緩流區,泥沙易於落淤,常常形成淺灘。有單汊、多汊和分汊-複合3種形式。汊道淤塞消亡,則使沙島合併增長,並發育次一級的汊道、淺灘、沙島等,這些便是河口三角洲的雛形。在潮流作用較強、河流作用弱且輸沙量小的河口,水下堆積地形往往成為不能露出水面的沙島和三角洲,便成為三角港河口,即喇叭型河口(圖1)。
河口邊灘 較為普遍發育的河口地貌形態。它們在泥沙供應豐富的河口發育迅速。由於邊灘的發育,水流被迫歸槽,並使河口段的上界向下游移動。在泥沙來源缺乏的河口,邊灘發育緩慢。在多沙性河流的河口,邊灘發育為濱河床沙壩和鬃崗地形。在源遠流長的河流或是發育於湖泊沼澤地區的平原河流河口,缺乏粗顆粒物質,邊灘地形十分平緩。
研究意義 河口區及其毗鄰水域,有豐富的生物資源和礦產資源,水資源也十分豐富,更建有各種港口,世界上很多大都市分布在河口區,因而河口地貌研究對城市建設,特別是港口建設,對工業、農業、交通運輸等人類社會經濟活動都具有重要的意義。