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修水庫后,其下游河段的侵蝕為何會變強?

 羊羊的地理教室 2023-04-24 發(fā)布于浙江

水庫的作用很多,可以實現(xiàn)防洪、灌溉、改善航運、養(yǎng)殖、旅游等多重效益,可是光知道這些,已經(jīng)無法應(yīng)對最新的高考題了。

水庫建成后,對下游河流的含沙量有什么影響?
出壩后的河水對下游河道產(chǎn)生的侵蝕強弱規(guī)律是怎樣?下游河道會發(fā)生怎樣的變化?

想搞清這些真正會考的問題,今天這篇文章就不要錯過哦。(2021年廣東卷、最新江蘇的模擬題都考過)


咱們先簡單回顧一下,水庫攔水和防水的基本原理。

● 水庫可“
攔水”,修建運行后,可在洪水期,使下游河道洪峰減小(水量減?。?,出現(xiàn)頻率降低,洪峰峰值滯后(出現(xiàn)時間后延)。

● 水庫可“
放水”,但時間上不是固定的。第一種情況是在河流枯水期時,水庫泄水防旱,滿足下游正常農(nóng)業(yè)生產(chǎn)或航運通行的需求;第二種情況是在河流主汛期來臨之前,水庫放水沖沙,為汛期攔蓄洪水騰出庫容。

在下圖中,對比大壩建成前后的流量變化曲線。大壩建成后,其下游流量的季節(jié)變化小了很多,水流趨于平穩(wěn),水庫對河段水位的調(diào)節(jié)作用表現(xiàn)得很明顯。

某外流河上游水庫建成前后某水文站平均徑流量變化圖

接著進(jìn)入咱們今天的主題,游水庫建設(shè)運行會引起下游河流徑流量、含沙量、甚至是河道的變化,具體影響到底有哪些呢?

 01 

相較未建水庫時,建壩后,

下游河水對河道的侵蝕下切作用會增強

水庫建成后,由于水壩擋著河水的去向,庫區(qū)內(nèi)江河水流速減慢,泥沙易在庫區(qū)沉淀,河水中懸浮的沙粒變少(含沙量變少),因此出壩后,流向下游的河水更清澈了。


● 
水壩落差大,對水壩附近的下游河段的沖刷變強

這樣的清水經(jīng)過大壩下泄后,由于水壩落差大,流速變快了,對下游的沖刷作用加大。一般在
水壩下近距離河段最強,離壩距離越遠(yuǎn)沖刷強度越弱。

● 
下游河流含沙量變小,對水壩下游河段的沖刷變強

我們還要考慮,含沙量少的河流與含沙量多的河流相比,誰的侵蝕力更強呢?應(yīng)該是前者。

打個比方,河流就相當(dāng)于公交車,河水侵蝕河床,卷走的泥沙就相當(dāng)于沿途上車的乘客,車越空(河流含沙量少),沿途可以接走的乘客就越多(可以沖走的泥沙就越多)。

如果車已經(jīng)是滿員狀態(tài)(河流含沙量很大),那么沿途也就無法再上乘客了(很難帶走沿途河床的泥沙,即對途經(jīng)河床的侵蝕力度有限)(這個內(nèi)容2019年全國卷Ⅲ的37題就考察過)

因此,水庫建成后,水壩以下河段的水流的
含沙量變小,對下游河床的侵蝕作用會增強。離壩址距離越近,這種增強作用越明顯。

我們來看一個具體的案例,三峽水庫蓄水后,上游來沙的60%被攔蓄在水庫內(nèi),下泄水流含沙量小,
河道沖刷主要發(fā)生在宜昌到城陵磯的江段,河槽加深;而再遠(yuǎn)一些的城陵磯至九江段河段,在枯水期河槽以淤積作用為主。

 02 

相較未建水庫時,建壩后,

水壩下游河床的顆粒物變粗了(粒徑增大)

還記得前面公交車的比喻嗎?公交車越空(河流含沙量越少),就能再沿途接更多乘客上車(帶走更多河床的泥沙)。

● 建水庫前,下游河流的含沙量更大些(車可能快滿員了),沿途能從河床中的帶走的物質(zhì)有限(能接的新乘客很少),細(xì)的、粗的都帶不走。

● 建水庫后,下游河流的含沙量變?。ㄜ嚤容^空),水壩下游河流實際含沙量小于水體挾沙能力(車輛乘客少,遠(yuǎn)未到滿員的程度),
下游河道將以沖刷作用為主(還能接走沿途不少乘客)。這時流水優(yōu)先帶走的,是河床中的泥沙或是較細(xì)的礫石(小石頭),留下粗礫(大一點石頭重,未必搬得動)。

所以建壩后,壩址下游附近河床的物質(zhì)粒徑會比建壩前更粗一些。

我們來看一個實例,三峽大壩-城陵磯河段,壩下400多千米的范圍內(nèi)河床沉積物全面粗化,越靠近大壩,粗化越顯著;城陵磯一下河段,河床沉積物沒有明顯的規(guī)律性變化。

 03 

相較未建水庫時,建壩后,

大壩下游的河岸在不穩(wěn)定區(qū)易發(fā)生崩岸,

邊灘整體萎縮,河道橫向展寬

● 啥叫崩岸?

其實就是字面的意思,河岸崩了。

河岸、湖岸是由土、石組成的,經(jīng)
流水沖刷后,在重力作用下,土石失去穩(wěn)定發(fā)證崩落、崩塌、滑坡等現(xiàn)象,這就是崩岸。

崩岸

● 它和水庫建設(shè)有什么關(guān)系呢?

水庫建成后,下泄的河流含沙量變小(我們叫“清水下泄”),
水壩下游河道以沖刷侵蝕作用為主,不僅帶走底部河床的泥沙,還會帶走兩側(cè)河岸的土沙石,引發(fā)崩岸及邊灘萎縮。當(dāng)然,邊灘變小,還有一個原因是水庫修建導(dǎo)致河道來沙量減少。

【名詞解釋】邊灘:河流沉積作用形成的與河岸相連的泥沙質(zhì)堆積體,漲水則淹,退水則露

仔細(xì)看下面的圖,小浪底水庫運行后,2000年(虛線)-2015年(實線)小浪底至立津段
河床整體降低;與濼河-利津段相比,花園口-夾河灘段河槽橫向展寬更明顯。這些都體現(xiàn)出了水庫建設(shè)對大壩下游附近河流的侵蝕更強,使得河道更深更寬。

2000—2015年小浪底至利津段河床高程及河槽斷面形態(tài)變化示意圖

● 崩岸有什么危害呢?

“崩”會引起
河岸后退,河道變寬,岸坡高度降低,河堤被破壞,洪水隱患必然增加;同時,崩塌下掉落的沙土流入江河,也容易淤堵河道,影響航運。


關(guān)于水庫,有太多可聊的了,咱們今天談到的只是冰山一角,你還想了解什么呢?評論區(qū)留言,記得告訴我們哦!

 04 

來做題!

今天的試題有點多,這是難點,值得我們多花點時間,加油,別偷懶哦~

1.1999年黃河小浪底水庫開始運行后,大壩以下河槽形態(tài)發(fā)生了明顯變化。下圖為2000—2015年小浪底至利津段河床高程及河槽斷面形態(tài)變化示意圖。據(jù)此完成下面3題。

 答案與解析 

(上下滑動查看)

1.D

【解析】圖示可知,2000—2015年兩處河槽均出現(xiàn)變深的特點,這證明沉積量小于侵蝕量,故體現(xiàn)了小浪底水庫建成的起到了攔截泥沙的作用,從而減少了泥沙的下泄堆積,①正確。黃河的泥沙主要來自于中游地區(qū),下游的植樹造林對中游沒有影響,②錯誤。由于大壩的修建,水位落差增大,導(dǎo)致流失侵蝕作用增強,表現(xiàn)為侵蝕大于淤積,河床加深,③正確。無證據(jù)表明此年間降水量的增大,④錯誤。故選D。

2.B

【解析】兩處河段均位于黃河下游,且從剖面圖來看地形落差均不大,故流速均較慢,下蝕并不突出,A錯誤。無證據(jù)表明濼口—利津河段兩岸巖石較堅固且泥沙更松散,CD錯。利津位于山東境內(nèi)非常接近黃河入海口,泥沙淤積嚴(yán)重,地上河形勢更嚴(yán)峻,對黃河的治理過程中對河岸堤壩的加固更堅硬,不易被側(cè)蝕,B對。

3.A

【解析】無證據(jù)表明近年來氣候變干降水減少,B錯誤。通過材料可以得知,在小浪底建成后泥沙下泄量減少,淤積逐步減弱,C錯誤。無法判斷沿岸人類用水量是否增大,即使增大也不是主要原因,D錯誤。由于小浪底工程建設(shè),導(dǎo)致侵蝕大于淤積。河床堆積物是由大小不一的顆粒物組成的,在多年的侵蝕作用下,體積小重量輕的堆積物逐漸被侵蝕并搬運走,留下的堆積物大多直徑較大,重量更重,不容易被侵蝕,因此下蝕趨勢變緩。


2.(2021年廣東卷)邊灘是由于河流沉積作用形成的與河岸相連的泥沙質(zhì)堆積體。三峽水庫運行后,長江中游邊灘整體呈萎縮態(tài)勢。研究表明,長江中游某段河道河床泥沙起動流速在0.25~0.50m/s之間。圖1示意該段河道某斷面在不同流量時的流速與水深情況。圖2示意該段河道流量超過15 000m3/s的持續(xù)天數(shù)與邊灘面積關(guān)系。據(jù)此完成下面小題。


(1)由左圖可知,當(dāng)流量從14 278m3/s降至6888m3/s時,該河段
A. 侵蝕主要發(fā)生在深槽區(qū),邊灘體擴(kuò)大

B. 侵蝕主要發(fā)生在邊灘體,深槽區(qū)縮小
C. 侵蝕主要發(fā)生在邊灘體,深槽區(qū)擴(kuò)大
D. 侵蝕主要發(fā)生在深槽區(qū),邊灘體縮小

(2)根據(jù)右圖,近年來長江中游邊灘整體萎縮的原因除侵蝕作用外,還可能是
A. 河道來沙量減少
B. 河道的水位升高
C. 河岸護(hù)坡工程建設(shè)
D. 河道洪峰流量增加

 答案與解析 

(上下滑動查看)

1.A

【解析】由圖示可知,當(dāng)流量從14 278m3/s降至6888m3/s后,邊灘體處的流速大幅減少,此處以河流沉積作用強,才會形成邊灘,而深槽區(qū)流速減少較少,流水侵蝕作用強,才會形成深槽,說明此時的侵蝕作用主要發(fā)生在深槽區(qū),而邊灘體處主要以沉積作用為主,邊灘體會擴(kuò)大,選項A正確,排除選項B、C、D。故選A。

2.A

【解析】根據(jù)材料可知,三峽水庫運行后,長江中游邊灘整體呈萎縮態(tài)勢,說明泥沙沉積減少。根據(jù)所學(xué)知識可知:水庫可以蓄水?dāng)r沙,三峽水庫的運行使得長江中游河道的來沙量減少,因此導(dǎo)致長江中游邊灘整體萎縮。選項A正確,排除選項B、C、D。故選A。


3.閱讀材料,回答下列問題。(18分)
材料一  丹江口、皇莊為漢江上、中、下游分界點,丹江口至皇莊的中游段河谷開闊,寬度達(dá)數(shù)公里,覆蓋層深厚,邊灘、心灘發(fā)育;皇莊以下的下游河段流經(jīng)江漢平原,河道蜿蜓,寬度縮窄。丹江口水利樞紐建成于1973年,水庫蓄水后,改變了漢江中下游的水文特征,導(dǎo)致河道形態(tài)演變。

材料二  圖13為“漢江中下游河道示意圖”。圖14為“漢江仙桃段兩處河道斷面沖淤變化示意圖”。


(1)丹江口水庫蓄水前,漢江中下游多年平均輸沙量沿程逐漸減??;水庫蓄水后,輸沙量沿程逐漸增大,請分別分析其原因。(6分)

(2)簡述仙桃段河道斷面形態(tài)發(fā)生的變化,由此推測該處表層水流偏移的方向(請繪制箭頭表示)。(8分)

(3)河道演變主要受水、沙變化和河岸物質(zhì)組成等影響。解釋仙桃段河道斷面形態(tài)發(fā)生變化的原因。(4分)

 參考答案 

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1.水庫蓄水前,河流含沙量大;中下游河谷展寬,河道彎曲,流速減??;泥沙淤積。水庫蓄水后,泥沙在庫區(qū)淤積,清水下泄;增加的泥沙主要來自河床沖刷;河岸崩塌;支流匯入(6 分)

2.河床略有加深;凸岸侵蝕后退;凹岸略有堆積,變化不大(6 分)


3.水庫修設(shè)后,洪水期來水來沙量減少,凸岸淤積減弱;清水下泄,河流下蝕增強;表層水流偏向凸岸,凸岸河漫灘物質(zhì)多為松散沉積物,易受侵蝕后退;凹岸抗蝕能力強,變化不大(4 分)


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