嘉陵江流域越溪河低坑段河流地貌特征及成因

贺春明,冉 红,杨 晓,黎 武,舒成强,张 斌

(西华师范大学 国土资源学院，四川 南充 637009)



嘉陵江流域越溪河低坑段河流地貌特征及成因

贺春明,冉 红,杨 晓,黎 武,舒成强,张 斌

(西华师范大学 国土资源学院，四川 南充 637009)

以川东丘陵区越溪河低坑段为研究对象，分析其地貌特征，探讨地貌成因，并揭示地貌演化过程。基于野外调查与地形分析，将该研究区域划分为四段：瀑布上游河段、瀑布、U型河谷段、V型河谷段，并分别对其地貌特征进行描述。认为河流侵蚀基准面下降引起的河流溯源侵蚀，以及该区域的地质构造、岩性差异、气候和水文条件是形成该段河流地貌的主要原因。

河流地貌；特征；成因；越溪河

河流地貌是地表常见的地貌形态，是流水作用于地球表面，经侵蚀、搬运和堆积所形成的各种侵蚀、堆积地貌的总称，包括河型、河床侵蚀地貌和河床堆积地貌[1]。上世纪40年代，沈玉昌先生奠定和开拓了我国现代河流地貌学，80年代中期出版的《河流地貌学概论》系统地总结了我国对河流地貌学的研究，建立了较为完整的理论体系，标志着我国对河流地貌的研究渐趋成熟[2]。90年代以来，我国河流地貌学进入大发展时期，在国际地貌学界享有很高的声誉，在某些研究领域已经达到国际领先水平。在研究方法上，除了传统的实地勘测法之外，随着计算机和软件技术的发展，近些年在研究大区域的地貌方面，越来越多的研究人员选择利用计算机软件处理DEM数据来分析地貌形态[3-4]，这种方法极大地提高了科研工作的效率，也促进了科研方法的创新。

我国在河流地貌的理论研究方面已取得重大进展，但就其主要研究区域和对象而言，主要还是针对我国境内发育比较典型、规模比较大的河谷[5-7]，以及大型河流的地貌[8-9]和著名的瀑布[10-13]进行研究。在对四川丘陵地区的河流研究方面，也还是主要针对长江的一级或二级支流进行研究，如嘉陵江[14-16]、沱江[17]、涪江、渠江等；对该区的河流地貌研究方面，则主要针对嘉陵江的河曲进行研究，且偏向于对河曲的成因[18]、河曲特征[19]等方面的研究。

然而，对于川东丘陵区的小型河流地貌的研究尚鲜有报道。越溪河虽为嘉陵江众多支流中的一个小型河流，但其高坑段发育的河成壶穴，以及低坑段发育的瀑布在整个川东丘陵区极为罕见。刘晓娇[20]等人已对高坑段河成壶穴做了较为详细的研究，但尚未系统地对本段河流地貌类型及成因进行研究。本文以越溪河低坑段的河流地貌为研究对象，运用现有的河流地貌研究方法与理论，结合获取的资料与实地勘察数据，探究其河流地貌的特征与成因，揭示本区河流地貌的演化过程，并为该区域地貌景观的开发提供科学依据。

1 研究区域概况

研究区域位于四川盆地东部丘陵区广安市岳池县坪滩镇境内，地处嘉陵江支流越溪河下游的低坑段，靠近与嘉陵江汇水口，全段长约2.3 km。区域内广泛分布互层的砂岩与泥岩，砂岩与泥岩是川东丘陵区最典型的两类岩性[20]。如图1所示，越溪河低坑段河床岩性为侏罗系中统上沙溪庙组(J2sx)砂岩，该处地层节理发育，客观上为该处的低坑瀑布提供了发育条件。区域气候属于亚热带季风气候，夏季高温多雨，冬季温和湿润。降水多集中在夏季，集中的降水常使河水流量猛增，对河床具有强大的切蚀力。

2 越溪河低坑段河流地貌特征

根据地貌特征的差异，低坑段河流可分为瀑布上游河段、瀑布、U型河谷段、V型河谷段四段不同类型的河流地貌。

2.1 瀑布上游河段河流地貌特征

瀑布上游河段两岸地势平缓，地形起伏小，地表发育为一定厚度的紫色土层，河道两岸的缓坡地带为耕地或居民点；该段河床平均宽度为22 m，河面与两岸高差小于3 m。河床基岩裸露，为倾角近乎水平的砂岩层。河道平坦开阔，呈浅U型(图3)；河水铺满河床，流速缓慢，对河床基岩侵蚀下切力较弱。

2.2 瀑布特征

越溪河低坑村段发育一处瀑布(图2)，称之为低坑瀑布。瀑布高38 m，瀑缘宽度25.2 m，丰水期跌水宽度可达30 m以上，瀑缘下形成一个巨大的岩腔，瀑布下方在冲刷作用下形成一个深度超过3 m的水潭，水潭周围堆积着大量的崩塌巨石。瀑布上游和下游的河流地貌形态截然不同。因此，该瀑布所塑造的地貌形态是该段河流的主要地貌景观。

2.3 低坑段U型河谷地貌特征

U型河谷位于研究区中部，该段地貌类型是典型的由于瀑布溯源侵蚀后退形成的河谷地貌，与瀑布上游河段的河流地貌形成鲜明对比。河谷平均宽度为151 m，河床与谷肩高差小于60 m，属于浅谷(图4)。谷坡与谷肩上植被发育，覆盖率达90%以上，两侧谷壁从地面高程250 m处开始是由重力崩塌导致的近乎于垂直的陡崖，崖壁光滑，表层风化严重，实地勘测发现，高程250 m处恰好是砂岩层与泥岩层的交汇处。在两侧岩石裸露的谷坡上常见被流水冲刷的痕迹和大小不一的岩腔发育在砂岩层与泥岩层的交汇处(图5)。该段河床基岩裸露，横断面呈U型(图6)，河道呈东西走向的S型，弯曲度小，长度约700 m。谷底沿河道两侧有大量的崩塌堆积物，以砂岩性质的石块为主，石块棱角分明、大小不一，上层堆积石块体积较大，下层小，最大的石块直径可达5 m，尤以左侧堆积最为明显，堆积坡面在35°～60°之间。

2.4 低坑段V型河谷地貌特征

该段河谷一直延伸至越溪河与嘉陵江的汇水口，整体呈东北西南走向的S型，长度约1.6 km，弯曲度比U型段大。谷底与谷肩高差小于65 m，亦属于浅谷(图7)。河谷宽窄不一，总体为两头窄，中间宽。河谷起始处和汇水口处较窄，宽度在500 m左右，蔡家院子和粟家湾处较宽，可达1 000 m左右。河道两岸谷坡陡缓程度也不同。右岸为两端缓，中间陡，即从河谷起始处到蔡家院子和河口处的坝土谷坡较缓，中间的一段较陡。而左岸恰好相反，为中间缓，两端陡，即除了中间的粟家湾处谷坡较缓外，其它地方都较陡。该段河床为泥质河床，横断面呈V型(图8)，两岸坡度较缓处发育为一定厚度的紫色土，坡度较大的地方仍然是砂岩性质的崩塌堆积物。

3 越溪河低坑段河流地貌的形成与演化

3.1 河流地貌的成因

3.1.1 侵蚀基准面变化

流水侵蚀下切造就了越溪河低坑段独特的地貌景观。而河谷下切深度受侵蚀基准面的控制是流水地貌发育的一个重要原理[21]。越溪河作为嘉陵江的支流，以汇入嘉陵江入口处的嘉陵江水平面为基准面。但是作为干流的嘉陵江汇集着众多支流的水流，其流量远远大于越溪河的流量，这就决定了嘉陵江的切蚀能力比越溪河大，下切速率比越溪河快，从而使得越溪河汇入嘉陵江的河口处形成河流裂点[22]，侵蚀基准面发生变化。然而，河流在发育的过程中，它会不断夷平河床上的裂点，使河床纵断面趋近于平衡断面而与基准面接近。所以，在下切作用下，水流会从裂点处不断向河流上游方向侵蚀，这就是所谓的溯源侵蚀。越溪河低坑段距与嘉陵江汇水口仅2.3 km，且出现落差较大的瀑布，这无疑是侵蚀基准面的下降造成河流溯源侵蚀的具体体现。

3.1.2 地质构造

越溪河低坑段河床岩性属于侏罗系沙溪庙组陆相红色砂岩，此岩层硬度较大，在这套岩层下面是一套岩层较软的红色泥岩。在这样的构造情况下，极易使岩石性质软硬不同而又交互成层的岩层中下伏较软岩层遭到侵蚀掏空。上层的较硬岩石因为不易被侵蚀而横贯河床，加之此处一组节理近垂直发育，上层岩石在自身重力作用下，会沿着节理裂隙发生重力崩塌。这样，就会形成容易产生瀑布的裂点，进而与其他因素相互作用，形成现有的地貌景观。

3.1.3 岩性差异

在越溪河低坑段发育的侏罗系砂岩与泥岩互层走向横切河床，岩层倾角接近水平，平均在5°左右，且倾向河流上游。不同的岩石由于矿物成分与组织结构的不同而各有其特性，因而具有不同抵抗流水侵蚀的能力。当河流因为侵蚀基准面的下降而开始溯源侵蚀时，由于V型段为发育为紫色土，土质松软，河流的溯源侵蚀在此段会迅速进行。而当溯源侵蚀进行到U型段时，由于U型段河谷为岩质河床，抗冲性较强，溯源侵蚀的速率会减慢[23]。但是，由于此段上下岩层性质的差异，砂岩和泥岩对于流水侵蚀会表现出不同的形态。当侵蚀基准面低于上层砂岩厚度时，在水流长时间的侵蚀下切作用下，位于砂岩下层的泥岩就会裸露出来，由于泥岩抗侵蚀能力比砂岩差，当溯源侵蚀进行时，水流会不断地对下层的泥岩进行掏蚀[12]，从而在砂岩层下方形成一个岩腔。因此，砂岩在受到临空应力的作用下，会沿着垂直节理、裂隙或不稳定面发生重力崩塌[24]。在图2中我们可以很清楚地看到瀑缘下方形成的巨大岩腔和水潭周围因重力崩塌的堆积物，这也很好地解释了在河道两侧堆积着大量砂岩性质的石块这一现象。

3.1.4 气候及水文条件

越溪河位于川东丘陵地区，属于亚热带季风气候，海拔在800 m以下，气候湿热，年平均气温在14～17 ℃。尤其在夏季，气温可高达35 ℃以上，历史极端高温可达40 ℃，年平均相对湿度80%～90%。湿热的气候加剧了岩石的物理风化和化学风化。由于低坑段出露侏罗系岩系，由砂岩和泥岩互层组成，其水理性和抗风化强度不同，泥岩多为隔水层，岩性较软，易于风化剥蚀[10]。该地区年降水量1 000～1 300 mm，降水主要集中在夏季，集中的降水必然使越溪河的流量激增。低坑瀑布的形成使越溪河低坑段的河床纵比降增大(图9)，达到2.6‰。当河水流经瀑布时，流速会加快，河水动能增强，提高了水流的下切能力[25]。此外，当河水因降雨急剧上涨时，大量的水流势必会携带大量的泥沙和石块从瀑缘处倾泻而下，水流中的泥沙和砾石对河床具有较强的磨蚀作用。

3.2 河流地貌的演化过程

因为河流的下切速率低于嘉陵江下切速率，越溪河河口会出现裂点，在溯源侵蚀的作用下，这个裂点会不断地向河流上游移动，由于河流都是从高处流向低处，因此，裂点会随着向河流上游的推进而高度会不断增加。而这个裂点的高度也就是该河流与其侵蚀基准面的相差高度。

当溯源侵蚀进行到V型河段时，由于该段河流为泥质河床，抗侵蚀能力差，溯源侵蚀会在此段迅速进行，裂点也以较快的速度向河流上游推进，因此，河床也被深切成V型。

当裂点推移到V型段与U型段的交接处时，由于U型段上层为质地坚硬的砂岩，抗侵蚀能力较强，溯源侵蚀的速率会大大减慢，此时的裂点表现为横切于河床上的一道岩坎，当河水流经这道岩坎时，就形成了跌水，也就是所谓的低坑瀑布。随着溯源侵蚀的继续进行，加之河水流经岩坎后动能增强，河水会加剧对瀑布下游V型河段的侵蚀下切，使其河床纵水平面会以较快的速度降低，从而使瀑布的高度增加，当瀑布的高度大于砂岩层的厚度时，下方的泥岩层将裸露出来形成瀑壁。由于泥岩和砂岩的性质不同，泥岩相较砂岩的抗侵蚀能力差，那么，当河水流经跌坎下落的过程中，泥岩遭流水的侵蚀程度就会比砂岩严重，久而久之，河水会在砂岩层下方的泥岩壁上掏蚀出一个巨大的岩腔。当岩腔发育到一定规模后，上层砂岩在受临空应力作用下，会沿着自身发育的裂隙、节理或不稳定面发生重力崩塌。在前一轮重力崩塌后，流水又会重新掏蚀出岩腔，砂岩将继续发生新一轮的重力崩塌，以此往复。这就是裂点在岩性不同的U型段受溯源侵蚀的作用向河流上游推移的现象。该地区的地质构造特征以及气候和水文状况会对这种现象的发生具有促进作用。尽管如此，裂点在此段向河流上游推进的速度还是很缓慢，但其高度是随着向上游的推进而增加的。

因此，低坑瀑布就是此段河流上形成的最大也是最主要的裂点，瀑布受流水侵蚀后退的过程也是该段河流地貌演化的过程。

4 结论与讨论

(1)依据发育的地貌形态差异，可以将越溪河的地貌分为四段：1)瀑布上游河流地貌形态单一，两岸地势低缓；2)瀑布是越溪河低坑段最显著的河流地貌单元，它的发育直接塑造了该段河流的地貌景观；3)U型段受流水下切侵蚀、重力崩塌等因素形成浅谷，两岸陡峭直立，地势落差大，河道内常有砂岩性质的崩塌堆积物；4)V型段由于发育为一定厚度的紫色土层，河流的侵蚀下切在此段迅速进行，河道横断面呈V型，两岸地势相对较缓。

(2)越溪河低坑段河流地貌的形态特征，是由于侵蚀基准面下降引起的河流溯源侵蚀，加上该地区地质构造和岩石性质的差异以及气候与水文条件等多种因素共同作用的结果。若溯源侵蚀继续进行，以瀑布形式出现的裂点将会向河流上游不断推进，越溪河的地貌景观也将随之改变。

(3)对越溪河低坑段河流地貌特征及成因的研究具有重要的意义，不仅可以从地球科学的角度解释该地区河流地貌景观的形成与演化，还可以起到普及地球科学知识，预测该地未来地貌演化的作用，并为该区域地貌景观的开发提供科学依据。

(4)本文对越溪河低坑段河流地貌的特征、成因及演化进行了探讨，未对低坑瀑布的后退侵蚀速率进行研究，而这项工作需要对瀑布进行长期监测，耗时较长。因此，今后对该段河流地貌还需进一步开展长期的研究工作。

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Characteristics and Formation of Fluvial Geomorphology in the Dikeng Section of the Yuexi River (a Branch of the Jialing River)

HE Chunming,RAN Hong,YANG Xiao,LI Wu,SHU Chengqiang,ZHANG Bin

(College of Land and Resources,China West Normal University,Nanchong Sichuan 637009,China)

Fluvial geomorphology is a common landform in geomorphology,the evolution process of fluvial geomorphology is also a process of which flowing water acts on the surface and transform land. Therefore,we take fluvial geomorphology in the Dikeng section of the Yuexi River area in Sichuan Hilly Area of China as research object,analyzing its features,studying its cause and revealing its evolution process.The dissertation is divided into three parts in terms of its study area,based on the field reconnaissance and terrain analysis:the upper river of waterfall,the U-shape river valley and the V-shape river valley.The paper describes their landform characteristics respectively.The headward erosion,geological structure,lithologic differences,climate and hydrological conditions are main reasons for the formation of the fluvial geomorphology.This study will enrich the research of river geomorphology in small river,and provide scientific basis for the origin and evolution process of river geomorphology in Sichuan Hilly Area of China.

fluvial geomorphology;characteristics;formation;the Yuexi River

1673-5072(2016)04-0450-06

2016-04-01

贺春明(1991—)，男，陕西勉县人，硕士研究生，主要从事侵蚀地貌学研究。

张 斌(1975—)，男，四川南部人，博士，教授，主要从事侵蚀地貌学研究。E-mail: envgeo@163.com

P931.1

A

10.16246/j.issn.1673-5072.2016.04.016