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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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12-3 河流系統 (River System)
河流一詞,在地質學上是指一任意大小具有一定河道的長期性地面流動的水體。河流系統,則是指由很多河流在同一排水系統之內連結起來所形成的河道組織。河流通常有許多支流(tributary)與主流(trunk stream),支流與主流匯集成一個水系,一個水系又可進一步劃分成若干次級水系(圖12-8)。每條河流都由一系列連綿不斷的高地所組成的山嶺稱分水嶺與另一條河流分開。分水嶺兩坡的降雨與冰雪融水,分別流入不同的河流。以最小一級支流的分水嶺為基線,將所有這
些基線相連接,所勾劃出的區域稱流域。流域有大小之分,大流域內包含許多小流域,如長江流域內有贛江流域、湘江流域,嘉陵江流域等等。有時亦稱這些流域為盆地,因此又有一級盆地,二級盆地...等等之分。
 
河流系統的坡度上下游是差別很大的,河流坡度通常以每公里若干公尺來量度。大多數河流系統的坡度,在上游支流地方比較陡,一般為每公里9公尺,在山區裡頭有超過每公里50至60公尺的,它們流過的地方為高山與峻谷。另在主流部份,特別是在下游之處,則坡度通常為0.5公尺,例如Mississippi河下游更少至每公里0.35公尺。那裡沈積的速度可以相當於或者超過侵蝕的速度,使河流在一由本身泛濫所沉積成的平原上彎曲蜿蜓。人類對河流控制的需要,以在下游部份較為迫切,一般航行,建立大都巿,和興建各種的水利建設,亦大都是在這一區域。但在台灣這類地區卻是例外,河流的控制在山坡地帶極為重要。
 
在一河流系統中,河流與所流過的河谷的關係很早以來即已受到注意。一八O二年,蘇格蘭的一位數學家與自然學家John Playfair 已經觀察到河流系統內部的調整,他認為河谷是由河流所侵切形成的。今天我們所獲得的資料,當然遠比 
Playfair 時候的為多,使我們知道河流系統的流動、侵蝕與沉積,都是在一種極端敏感的平衡狀態之中。一旦能的獲得與消耗不能一致,則在河道系統內將發生變化而將平衡破壞。這種能的獲得、消耗與所引起的變化,是受到下列因素所
影響的:

 


 
(一)水量 (Discharge) 。指在單位時間之內通過某點的水量。通常以每秒主力呎為單位。這是最重要的一個因素。
(二)河流的形狀與大小。
(三)負載(Load)。指河流所流經地區因侵蝕所攜帶的物質的數量。攜帶的物質包括各種大小的岩石、顆粒、泥,和溶解於水中的各種礦物成份。
(四)速度 (Velocity)。
 
如果沿著大小的河流系統,對上述四項因素給與予系統與精密的測量,則所得的資料將可以提供防洪,灌溉和給水的參考。一般的作法是設立測量站,例如美國的地質測量局即有此等測站六、五OO所,分佈於全國各地。台灣河流引出的問題極多,這類的觀測站卻極少。
 
上述的各項因素都是彼此有關的。如要了解它們的關係,如河谷如何對河流的變化從事反應等,我們可以站在河邊來觀察。當上游突然下過大雨之後,不久河流的水量開始增加,水位上升,流速加快,河流系統的能同時增加,於是流水泥量增加逐漸混濁。這種混濁現象證明了負載的增加,表示河流正在對河床和河岸從事侵蝕,以將其形狀改變,使加深與加寬以達到新的平衡。這一切的反應可說都是來自水量的增加與攜帶的物質的增加。因此我們可以說,河流水量一旦增加,則河道的形狀大小,負載與流速等都一起隨著改變。由此可見河流與河道的關係非常密切,同時河道對河流能量改變的反應也非常敏銳,使河流系統任何一點的地方,經常都保持著幾近平衡的狀態。就是說,當河流的能量因水量與攜帶物質的增加而增加,於是河流對河床開始侵蝕,將河道加寬加深,帶走了更多的負載物,直至所增加的水量能夠被河道所適應為止。當河流的能量因流量的減少而減少,於是負載物落下沉積,使河流變淺,河道又開始日復到接近平衡的狀態。

 
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