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地質學
第一章 概論
第十二章 河流與河流的地質作用
第十三章 地下水
第十四章 風的地質作用
第十五章 冰川與冰川的地質作用
第十六章 湖泊和沼澤的地質作用
第十七章 海洋
第十八章 海水的地質作用 - 海水的剝蝕和搬運作用
第十九章 板塊構造學說
第十一章 地質圖與地質圖的判讀
第十章 地層與地質時間
第二章 我們居住的地球
第三章 礦物
第四章 岩石概論
第五章 火山與火山作用
第六章 風化和土壤
第七章 地質作用、地殼變動與構造運動
第八章 化石與古生物學
第九章 地殼與生物進化的歷程概述
第二十章 環境地質學
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12-1 表流 (Runoff)
地表水流或地面表流(flowing surface water)與河流的研究,是地質學裡重要的一環。特別是在台灣這類地形起伏大,岩層複雜,膠結不良又多節理的地區,更顯得特殊與重要。
 
地面表流指的是陸地表面流動著的液態水。它們在重力作用下,沿地表從高處向低處流動聚集而成河流。陸地面上,大小河流普遍存在,因此它們對地面作用的範圍是廣泛的。這些河流最後絕大部份流入海洋。
 
地表面水流的來源主要來自大氣降水,其次來自冰雪融水和地下水。此外,湖水也可成為地面流水的一種來源。地面上的流水,一部分只是在大氣降水後很短的一段時間內存在,時間稍長時,由於無穩定的水源供給就會乾枯,這種地面流水稱暫時性地面流水(temporary flowing water)或地面表流(surface runoff)。暫時性地面流水有兩種基本型式:一種是表流,或稱片流(sheet flow),是地面上無數股無固定流道的水層或細小水流,順斜坡呈面狀形式流動的地面流水,另
一種洪流(flood current)是片流沿山坡經凹凸不平的地面流動後便集中到低窪的溝谷中,呈線狀流動的地面流水。表流和洪流流到低窪的溝谷中獲得地下水的補給,匯合成具有一定河道的長期性地面流水稱河流(river)。許多小河沿陸地斜坡流動,先後匯合成大河,最後流入海洋。
 
不同的水流在運動的時候,消耗在作功方面的動能只有很少的一部份,但因作用永久持續不斷,所以累積的效果仍然是十分驚人的。因此,水流或河流是改變地球表面形狀的一種最重要的營力之一。因為暫時性地面流水與河流主要是在動力作用下,從高處流向低處作用,因此特別在台灣這類新構造運動頻繁岩層膠結不良,地形起伏特別大的地區河流的地質作用更顯得特別重要。此外,我們對暫時性地面流水與河流的侵蝕、搬運和沉積各種作用的研究,對於瞭解自然災害,古代沉積岩的來源,和現時地形發育各方面的問題,也都是十分必要的及重要的。
 
雖然全球河流僅佔地球表面千分之一的面積,僅佔全球水資源總量的萬分之一,但河流在很多地區是人類及其他生物賴以維生的主要水資源。善於利用河流可以為人類帶來開發的利益,並可提高人類生活的品質。但如使用不當,防範不週常能造成工程災變,河水的污染,洪水災害。一般講來河流在地質方面的重要性,有如下列數點:
 
     1.它的侵蝕作用和物質重力運動結合起來,可以形成了一種侵蝕陸地表面和搬運地表風化岩屑土石及疏鬆沈積物的主要力量。在岩層膠結不良的山區或山坡地帶,常可造成極大的地質災變。像台灣就是一個例子。
     2.它是沉積泥及石屑和形成沉積岩的主要營力之一。
     3.它是人類都市、工業用水和農業灌溉的主要水源,同時也是電力來源之一。
     4.河流的沖積層,通常為良好的地下水蓄水層。
     5.當河流造成洪水或泛濫的時候,可以對人類造成極大的災害,須要我們加以防範和控制。
     6.河流和雨水對地面的侵蝕,常成為工程道路、耕地與牧地土壤流失以及岩層崩塌的主要原因

 
12-1 表流(Runoff)
 
表流是指落到地面奔流匯聚成為各種大小河流的雨水、雪水。表流是河流水份的主要來源。它可以分為兩類:一類叫地面流(Surface Runoff),是指在地面上流到最近處河流的雨水部份;另一類叫地下流(GroundWater Runoff),是指未到達河流之前在地下流動的雨水部份。
 
一般所說的表流通常是指地面流而言。表流是一種非常重要的地質侵蝕營力,玆將其性質分述如下:
 
(一)可供侵蝕的水量 
 
我們在以上說過,水流的運動常持續不斷,累積效果是驚人的。世界各大陸表流分佈的情形,有如下表12-1:
 
按L'vovich (表12-1)的統計,全球的平均表流約為10.5吋,如表12-1顯示,澳洲地區表流僅有3.0吋,所以是最乾燥的大陸,南美是17.7吋,馬來亞是63.0吋,應是最潮濕的。不過由其他的水文學家得出的數字則較此略低,平均表流大約
是7.5到9吋左右。

 


 
再以平均降雨量來說,根據統計,地球陸地表面平均降雨量每年約為四十吋。這意思是說,每年大約有三五、OOO立方哩的水份用雨和雪的方式落到地而上來,不過其中部份水分是由植物、土壤、水體以蒸發的方式重新回到大氣,部份水分滲透到地下成為地下水,剩下的才以表流的方式匯集成河,被送到海中(見圖12-1)。
 
根據粗略的估計,每年經由河流送回海洋的水份約有7.5到10.5吋。就是說,每年大約有八千立方哩的水份經過陸地表面而流向海洋。這八千立方哩的水份便是供應河流侵蝕陸地的主要水量。


 


 
(二)釋放的能 
 
平均說來,陸地大約高出海平面平均半哩約875米,因此大陸上的流水在匯集成河注入海洋的途中,平均要下降875米的高度。雖然這僅是一個大約的數字,有些地方的表流只須下降數公分便能入海,而珠穆朗瑪峰(額菲爾士峰)的溶雪則要下降8000公尺,就以平均875公尺來說,世界上的流水所具有的位能是驚人的。我們可以想像,假如把全世界全年八千立方哩的水量都集中在一條巨大的河流上,讓它落下半哩成為瀑布,則所產生的動能的數字實在也是驚人的。這巨量的能,便是表流用以侵蝕陸地的主要力量,這也說明了為什麼河流是侵蝕陸地的表流營力了。
 
不過上述的營力僅是理論而已,事實上很少的表流能夠發揮它最大的侵蝕力,因為在落坡的時候,表流的速度都非緩慢,使表流的泥沙負載量不大,結果表流大部份的能都是消耗在運動,而非在侵蝕上面,否則陸地的侵蝕將遠為厲害。但是在台灣這類岩層膠結不良的山坡地帶,情形確是不一樣,表流常形成泥流,匯集形成泥石流,侵蝕力極大。
 
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