流水地貌 · RiverLab
看地貌一步步長出來:顯卡實時計算水流、泥沙與岩石。暴雨落在抬升的高地上刻出 V 形谷和瀑布,山洪衝出山口堆成粗細分選的沖積扇,河曲在凹岸侵蝕、凸岸堆積中越來越彎直到裁彎成牛軛湖,泥沙入海推出三角洲、海平面下降留下階地;最後飛越雅魯藏布大峽谷、黃河乾坤灣與黃河三角洲的真實地形。
章節內容
流水侵蝕:V 形谷
地殼把一塊高地抬升起來,雨水匯成細流,細流匯成河。河流的上游坡度大、水流急,以下切侵蝕為主,還會向源頭方向溯源侵蝕,支流像樹枝一樣伸展開來。
河床越切越深,谷坡在重力作用下不斷崩塌,於是形成橫截面像字母“V”的V 形谷。堅硬的岩層不容易被侵蝕,河流流過時形成瀑布,瀑布下的軟巖被掏空、上面的硬巖崩落,瀑布慢慢向上遊後退。
打開降雨,看河谷網自己刻出來;用侵蝕 / 堆積疊加圖看哪裡在被侵蝕;拖動剖面,把地形像地質塊狀圖一樣剖開。等高線地形的讀法見 Contour 3D。
沖積扇:出山口
河流在山區挾帶著大量泥沙。衝出山口後,地勢突然變得平緩、河道不再受山谷約束而展寬,水流速度驟降,搬運能力減弱,泥沙便堆積下來。
河道在堆積體上不斷改道,泥沙一層層鋪開,形成以山口為頂點、向外展開的沖積扇。顆粒大的礫石最先沉積,留在扇頂;顆粒小的細沙被帶得更遠,沉積在扇緣——這叫流水堆積的分選。
放一場山洪,看扇面一瓣一瓣鋪開;退水後打開粒徑疊加圖,看看粗細是怎樣分佈的。
河流的彎曲:凹岸與凸岸
河流進入地勢平坦的中下游,下切變弱,側蝕增強。河道一旦有了彎曲,水流在彎道里受慣性作用衝向外側,外側的河岸叫凹岸,水深流急,不斷被侵蝕後退;內側的凸岸水淺流緩,泥沙堆積成邊灘。
凹岸越衝越凹,凸岸越積越凸,河道就越來越彎曲,形成河曲(曲流)。所以在河流彎道處,港口一般建在凹岸(水深),挖沙一般在凸岸。
放一股染料,看它沿著凹岸快速流過;打開侵蝕 / 堆積疊加圖,紅色是凹岸,藍色是凸岸。這裡的河道由“河岸侵蝕—堆積模型”推動,水流是真實計算的。
河道裁彎與牛軛湖
河曲不斷發展,相鄰的兩個河灣越靠越近,中間只剩一段狹窄的陸地——曲流頸。發生洪水時,河水漫過並衝開曲流頸,河道裁彎取直。
被遺棄的舊河灣與新河道隔開,成為形狀像牛軛的湖泊——牛軛湖。沒有了流水補給,牛軛湖慢慢被泥沙和植物填滿,最後變成沼澤和窪地。
放一場洪水,看河道怎樣裁彎;隨著時間推移,看牛軛湖怎樣淤積。
三角洲:河流入海
河流入海時,河口處地勢平坦、水流受海水頂託,流速驟減,泥沙大量沉積。粗顆粒在河口附近形成攔門沙,細顆粒隨水流擴散到更遠的海里。
泥沙不斷堆積,陸地向海延伸,河道分出多條汊道,形成平面形態近似三角形的三角洲。黃河攜帶泥沙極多,黃河三角洲是我國增長最快的陸地之一。
如果海平面下降,河流的侵蝕基準面降低,河流重新下切,原來的河漫灘被抬高到河床以上,形成河流階地。拖動海平面滑塊試試。
真實的河流:從雅魯藏布到黃河口
這裡是真實的地形,來自 Copernicus DEM GLO-30 的 30 米高程數據(只顯示地形,不含邊界和地名)。
雅魯藏布大峽谷:河流穿過喜馬拉雅山東段,強烈下切,形成世界上最深的峽谷之一——對照第 1 課的 V 形谷。黃河乾坤灣:黃土高原上的黃河深深嵌入岩層,彎曲的河道被“刻”在峽谷裡,叫嵌入式河曲——對照第 3、4 課。黃河三角洲:泥沙在河口堆積,海岸線向渤海推進——對照第 5 課。
畫面有垂直誇張,可用滑塊調整。
隨堂檢測
回顧六個課題,完成下面的選擇題。
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