標題:
河流的搬運作用
作者:
邵顯涵
作者說明:
台灣大學地理學系
內文:
河流的作用是塑造地貌最主要的因子之一,在整個河流系統中完成了侵蝕、搬運以及堆積等作用,不斷地改變地貌,並形成新的地貌。藉由河水的流動,能將河道內的物質往下游輸送,使得整個系統得以持續運作,所以,河流的搬運作用是一項重要的媒介。

  河流搬運物質的來源,主要是河流集水區內的風化產物,如岩屑、礫石、泥沙等,有些來自於岸邊的崩坍或沖蝕的物質,有些來自於河床底部,它們都將隨著河水往下游運動,直到進入海洋或河水無法搬運為止。在一定條件下,一河流能夠搬運物質的總量稱為該河流的最大負載量(Capacity)。河流的最大負載量是和流速的快慢以及流量的大小有關,流速愈快時(通常也代表流量變大),則河流的最大負載量就愈大。至於河流所能搬運的物質顆粒大小則和河流的流速、流量、河道坡度等因子有關,在一定情形下,河流所能搬運的最大顆粒的大小稱為該河流的搬運力(Competence)。以同一河道而言,當流速、流量增加時,即能帶動較大粒徑的沖蝕物。因此,河流的最大負載量與河流的總能量有關,河流的搬運力則是與河流瞬間的推動力有關。由上可知,在一穩定的情形下,河流的負載量往往遠低於它的最大負載量,只要不超過河流的搬運力,即使供應大量的可搬運物質,也能在短時間內被搬運至下游處。相反地,河流的搬運力卻通常處於極限的狀態,只能搬運某一粒徑以下的沖蝕物,若流速及流量沒有發生變化,是無法帶動更大粒徑的沖蝕物的。

  河流所攜帶的沖蝕物,依其粒徑及運動的型態,可分為三大類:第一類稱為推移質(Bed load),是指粒徑較大的物質,沿著河底以滾動(Rolling)或跳動(Saltation)的方式在河水中運動;第二類稱為懸移質(Suspended load),是指極細顆粒的砏沙和黏土,在流水中是以懸浮的方式前進;第三類稱為溶解質(Dissolved load),為各種金屬與非金屬離子,分佈於河水之中。溶解質為離子,必然分散於水中,至於推移質及懸移質是以其運動方式不同稱之,但是由於河流的流速及流量並非恆定,在流量及流速大的時候,推移質可成為懸移質;相反地,在流量及流速小的時候,懸移質也可沈積下來。所以在這兩類沖蝕物之間存在了一個模糊的地帶,並不能給定一個量化的標準將它們劃分開來,不過,在一般情況下,仍能分辨它們之間的不同。

  推移質由於粒徑大,在河水中只能緊鄰河床面移動,可以因紊流而上揚,隨即又掉落至河床,這些石塊被流水推動時,會彼此碰撞,經過長距離的搬運後,逐漸變圓、變小。推移質重約佔河流全部負載之百分之十到百分之五十,但通常不超過百分之十。

  河道中的水流,極易在不同地方產生紊流,當這些紊流使得黏土等顆粒極細之物質漂浮於河水中後,亦即到達顆粒的臨界速度,除非河水完全靜止,否則它們不會沈澱下來。懸移質約佔河流全部負載的一半左右。

  河水中的溶解質類別與含量因該集水區岩層的種類和氣候型態而有很大的差異,如果河流中的水大多來自地下水,那麼水中就往往含有大量的溶解質。通常含量最多的離子是次碳酸鹽和鈣,尚有鈉、鎂、矽、氯化物、硫酸鹽等等,濃度大約在120-200ppm,約佔河流全部負載之十分之一至三分之一。

參考文獻:

1.王鑫 (1988)《地形學》,台北:聯經。

2.何春蓀 (1990)《普通地質學》,台北:國立編譯館。

3.Richards, K. (1982)Rivers, New York:Methuen & Co.