书城科普有趣的物质循环(探索神秘的大自然)
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第14章 水的常见形态(3)

构成河流的另一个基本条件是容纳水的河槽,又称为河床。河槽是经常有河水流动的“槽”。槽的塑造过程不是一朝一夕完成的,经过了水流的成年累月的辛苦劳作。雨滴落到地面上,经过一段时间,产生了地面径流。在地面比较松软的地方,就慢慢地冲出一条小沟来,在小沟里形成细流。经过数次雨水的冲刷,小沟越来越大,这样的小沟也越来越多。逐渐地,相邻的小沟不断扩展汇在了一起。汇合后的水流量大了,冲刷力也随之增强。后来,小沟扩大成了溪涧,许多溪涧汇集起来,就成了江河。

河流的特征

由于受到地质、地形、土壤和流水冲刷能力的影响,水流塑造的河槽形态也各不相同。与河流有关的,大家常常看到“流域”这个名词,它是什么意思呢?我们已经知道,河流的水是从四面八方汇集而来的,每一条河流都有自己的集水区,这个集水区所占有的面积就是该河流的流域,两个流域之间以山岭或高地隔开,这个山岭或高地叫分水岭。

流域的大小相差很悬殊,大的可达数百平方千米,小的则不到10平方千米。根据流域内河流的水最后是流入海洋里,还是流入沙漠或内陆湖泊,把流域分成两种,前者叫“外流区域”,后者叫“内流区域”。例如,长江流域属外流区域,最终汇入东海,新疆的塔里木河流域属内流区域,塔里木河最终消失在大沙漠中。

在一个流域内,流水沿着自己开凿出来的“槽”逐渐集中,有些河槽是经常有水的,有些是暂时有水的,但是,不论哪种情况,它们总是由小溪、小河集成大河,互相联结,在流域内构成一个脉络相通的系统。这个系统就是水文学上所说的水系。在一个水系中的河流还分为两种,直接流入海洋或湖泊的河流叫做干流,直接或间接注入干流的河流叫做支流。这好比一棵大树,干流相当于大树粗壮的树干,支流好比大大小小的树枝,所不同的是:河流的水由支流逐渐汇集于干流中,最后找到自己的归宿,树中的水分则由树干向树枝、叶子输送。

水系的名称通常以它的干流来命名,如大家常听到的长江水系、淮河水系等。水系的平面形态各种各样。世界上大多数河流是树枝状水系,这种水系的干、支流呈树枝状,我国华南的西江就是这种典型的水系形状。

看一下我国的淮河,北岸从西北向东南依次流入干流的支流彼此平行排列,相互之间的距离大致保持不变,这样的水系称为平行状水系。我国的滦河水系,两岸的支流数量不相上下,分别从两岸相间汇入干流,很像羽毛的形状,命名为羽状水系。我国的海河呢?其上游的北运河、永定河、大清河、子牙河、南运河等来自不同的方向,呈扇状分布,都在天津附近比较集中地汇入海河,构成很明显的扇状水系。

还有一种挺奇特的干流与支流的组合方式,它们呈格子状分布。如我国的闽江即为格状水系。有些河流,由于流经地区的地形复杂,上、中、下游水系的形状不同,往往由两种或两种以上的水系构成,这种水系称为混合水系。

“V”形的峡谷对于每一条河流来说,都有河源和河口。河源指的是河流的发源地。有的河流以泉水为源,有的以湖泊为源,有的以冰川融水为源。大河的河源一般以长度最长的干流作为它的源头。河口是河流的终点,即河流流入海洋、湖泊、河流或沼泽的地方。在气候干旱的沙漠地区,有些河流由于水分的强烈蒸发和向下渗漏,经常流着流着就消失在沙漠之中了,这种河流常称为盲尾河。从河源沿着干流到河口的长度,即是河流的长度。

除了河源和河口之外,每一条河流的其他部分还可分为上、中、下游3段。上游是河流的发源区,地形陡峻,多瀑布,水流较小但湍急,有很大的力量,像一把锯子,不断地冲刷着河底的岩石,使河谷不断加深,形成“V”形的峡谷。中游地形坡度变缓,流量相对增大,冲刷和淤积都不严重。到了下游,地形更加平坦,水流比较平缓,像温顺的羔羊,河水中挟带的泥沙慢慢沉积下来,河流中常见浅滩、沙洲,河槽多细沙和淤泥。

为什么河流总是弯弯曲曲的

对每一条河流来说,它们的样子也是不一样的。有的顺直奔流,不弯不折,有的蜿蜒回转,弯弯曲曲。然而最为常见的还是弯曲型河流,特别是在平原地区,河道左右蜿蜒,酷似游蛇,这种河流弯曲的现象,地理学家称之为河曲。为什么江河水不径直奔流向前,怎么还绕那么多弯,走那么多多余的路呢?

河曲这其中,地形是一个因素,但还有其他的原因。

自然界中的任何一条河道,在最初形成时不可能是理想的直线,总有一点轻微的弯曲。就在弯曲的地方,水做曲线运动,由于惯性和离心力的作用,水流就冲向凹入的一岸,使凹岸的水面略微高出凸岸的水面,造成左右岸水体的压力不同,进而使水流产生横向运动,形成横向环流,这种环流叠加在河流总的不断向前的流向上,就使整个河道内的水流具有了螺旋流的特征。这种螺旋流极类似于一根弹簧,从弹簧的一端沿着弹簧丝运动,虽然一圈一圈地横向运动,但同时还是向前前进了。横向环流的流向在表层冲向凹岸,使凹岸受到冲刷,这种对凹岸的冲刷作用,地理学家称为“侧蚀”。由于侧蚀,凹岸发生崩塌,河岸变陡,并不断后退。相反地,冲向凹岸的水流向下奔向河底,携带着在凹岸侵蚀下来的泥沙流向凸岸,并在凸岸下方不断堆积下来,并不断延长,从而形成一系列不对称的弯曲。“左岸江倒右岸扶”揭示的就是这个道理。

随着侧蚀的进一步加剧,河流弯曲的程度越来越大,从而反过来又促进了侧蚀能力的增强,于是河曲越来越发展。久而久之,“九曲回肠”就形成了。当然,河曲的发育过程不是一瞬间完成的,而是经历了漫长的时间,这只要看看河流的历史就知道了。

随着曲流的进一步发展,弯曲不断加大,相邻的两个河曲会不断靠拢,这时,如果受到一次较大洪水的冲击,河流便会在两个相邻的河曲之间发生决口,河水由上一个弯曲河道冲入下一个邻近的弯曲河道。在决口处旁侧的废弃河曲中的水流减少,逐渐被泥沙淤积堵塞,不再有经常性流水,从而与原来的河流独立开来,变成湖泊,这种湖泊的形状很像牛,因此,常称这种成因的湖泊为“牛轭湖”。河流的这种自动顺直的现象称作“裁弯取直”。所谓的“三十年河东,三十年河西”就是指的这种自然过程。

长江中游的下荆江河段是我国曲流最发育的河流。长江在宜昌以上,滩险流急,水势凶猛,在宜昌以下,则缓和下来,河道迂回曲折,宛如彩绸飘舞。下荆江,从长江藕池口到城陵矶,两地的直线距离只有87千米,然而河道的实际长度却可达240千米,其曲折程度可想而知,河道一下子弯向北面,一下子又弯向南面,左右蜿蜒,如九曲回肠。湖南湘江流经南岳衡山的一段,河道也很弯曲。那一带流传着“帆随湘转,望衡九面”的歌谣,形象生动地描绘出因河道的弯曲,帆不断地变换着方向,以致船上的人可以看到巍巍衡山的各个侧面。

河流的力量

河流是地球上一支强大的运输队,从它诞生的那一天起,就永无休止地在大地上雕刻饱蚀,它所雕琢下来的东西,连同从其他地方流进来的杂物,被奔腾的河水采取拖、推、拉等多种方式携带着,浩浩荡荡向大海流去。大海每天不知要接收多少出河流搬来的“货物”。无论是可溶性的盐类,还是不可溶的固体,不管是有用的东西还是无用的东西,大海都不加选择地一股脑地容纳,其中数量最多的是泥沙。

地上河模型地面上的大小河流都挟带一定量的泥沙,只是多少不同。我国的黄河是世界上含沙量最大的河流,有“一碗水,半碗泥”之说。由于黄河泥沙量大,使下游河床不断淤积抬高,甚至大大超过了两侧的地面,成为著名的“地上河”。

有人计算过,世界上各主要河流平均每年从大陆上搬到海洋里去的泥沙约有16立方千米,如果继续这样不断地搬运,那么125000年以后,整个地球陆地表层的厚度将平均降低1米。如此大量的泥沙是怎样被搬运到海里去的,河水使用了什么“绝招”使它们那样服服贴贴地运移千里的呢?

在这方面,河水的确显示了它的高超本领,它摸透了泥沙的不同“个性”,分别采用不同的策略,来达到运移它们的目的。掺杂在水中的细小泥沙,悬浮在水中。由于自然界的水流方向虽然是不断向前的,但是,水体中各个部分的运动方向和运动快慢是不一致的,出现大大小小的漩涡,这样,较为细小的泥沙就不容易下沉,而是保持悬浮在水里的状态,不断被水流带向远方。一般说来,水流动得越快,漩涡也愈剧烈,运移的泥沙物质也愈多,相反,泥沙便容易沉降,并堆积下来。在河流的下游,由于地形坡度较缓,水流速度减慢,出现堆积现象。水流的这种搬运悬浮于其中的细小颗粒的方式,称为悬移。这种方式对于河水移动细小的泥沙是非常有效的。