河流普遍分布于不同的自然地理带，是改造地表的主要地质营力之一。由河流作用所形成的谷地称为河谷。河谷的形态要素包括谷坡和谷底两大部分（见图 3.7）。谷底中包括河床和河漫滩。河床是指平水期河水占据的谷底，也称为河槽。河漫滩是经常被洪水淹没的谷底部分。谷坡中河谷两侧因河流侵蚀而形成的岸坡。古老的谷坡上常发育有洪水不能淹没的阶地，阶地是被抬升的古老的河谷谷底。谷坡与谷底的交界称为坡麓，谷坡与山坡交界的转折处称为谷缘，也称为谷肩。

图3.7 河谷要素图

—般情况下，河流在洪水期的持续时间相对较短，然而其流量和含沙量都远远超过平水期，是河流侵蚀、搬运和堆积作用进行得最活跃的时期。河谷形态的塑造及冲积物的形成，主要都在洪水期。

河水在重力作用下，沿河床流动，产生一定的能量。流水的能量可用下列公式表示

式中 E——水流的动能；

M——流量；

v——流速。

因此，流量与流速均直接与水流的能量有关。水流的能量则消耗于侵蚀作用与搬运作用。堆积作用是能量平衡过程的一种表现。这3种作用就构成了河床水流的地质作用。

一、河流的地质作用

1. 河流的侵蚀作用

河流在运动过程中对河谷岩石进行破坏的作用称为侵蚀作用。河水沿河谷流动时，以自身的冲力破坏岩石，更主要的是河流中除水体外，还携带着大量的泥沙和砾石等碎屑物，河流以它们为工具对河床进行磨蚀。此外，河水对岩石还有一定的溶解能力。河流就是通过冲蚀、磨蚀和溶蚀3种方式对谷底及两岸进行侵蚀的，但以前两种方式为主。

按侵蚀作用的方向，河流的侵蚀作用可分为两种类型，即沿垂直方向进行的下蚀作用和沿水平方向进行的侧蚀作用。这两种侵蚀作用在任一河段上都是同时存在的，只不过在不同的河段中，由于河水动力条件的差异，下蚀作用和侧蚀作用所显示的优势会有明显的不同。

下蚀作用 河流以携带的泥、沙、砾石为工具，并以自身的冲力和溶解力对谷底岩石进行侵蚀而使河床降低的作用称为下蚀作用。下蚀作用的强度首先与流速和河水中泥沙的含量有关。在河流的上游以及山区的河流，由于流速大，搬运力强，以下蚀作用为主，常形成谷底深而窄、谷坡陡峭、横剖面呈“V”字形的峡谷。此外，下蚀作用与河床的岩石性质及地质构造有关。岩石坚硬（如沙岩、砾岩），下蚀作用相对较弱，河床表现为凸起地段；岩性较软（如黏土岩），下蚀作用相对较强，河床表现为凹下地段，致使河床纵剖面显示出坎坷不平的阶梯状形态。

下蚀作用在加深河谷的同时，又使河流向源头方向伸长，河流的这种溯源推进的侵蚀过程称为溯源侵蚀。分水岭不断遭到切割剥蚀，河流长度的不断增加，以及河流的袭夺现象都是河流溯源侵蚀造成的结果。

河流的下蚀作用并不是无止境的，而是有它自己的基准面。因为随着下蚀作用的发展，河床高度降低，坡度变缓，阶梯状高差逐渐消失，使整个河谷纵剖面成为一个圆滑的曲线，这时河床坡度与流速、流量和搬运物质完全达到平衡，河流的侵蚀作用趋于消失，该河谷纵剖面称为侵蚀基准面。海平面为所有入海河流的侵蚀基准面，所以，海平面称为最终侵蚀基准面。

侧蚀作用 河流以携带的泥、沙、砾石为工具，并以自身的动能和溶解力对河床两岸的岩石进行侵蚀，使河谷加宽的作用称为侧蚀作用。河流的中、下游以及平原区的河流，由于河床坡度较为平缓，侧蚀作用占主导地位。

自然界的河流由于地面坡度、岩性、地质构造等的不同，总是存在弯曲。此外，由于滑坡和支流注入等原因，往往在河床的一侧形成碎屑堆积物，迫使河道弯曲［见图 3.8（a）］。河水在流经弯道时，在惯性和离心力的作用下涌向凹岸，形成单向环流。侧蚀作用主要是单向环流产生的。呈单向环流运动的水质点在凹岸顺坡向下流动，不断对凹岸进行冲蚀和磨蚀，致使凹岸岸壁不断崩塌后退，同时凹岸侵蚀的产物又被沿河底横向流动的水流带到凸岸沉积下来［见图 3.8（b）］，使凸岸不断增宽并向下游推移。这样使河床曲率逐渐增大形成河曲［见图3.9（a）］。同时加宽了谷底。

图3.8 横向环流示意图

河曲进一步发展，河床愈来愈弯曲，河长也随之增加，坡度变缓，流速降低，动能减小。当动能减小到即使在洪水期也只能在谷底上蜿蜒徘徊，再也没有能量去侵蚀谷坡，加宽河谷时，这时河流所特有的平面形态称为蛇曲［见图 3.9（b）］。在蛇曲的发展过程中，洪水期水量增大时可将河道截弯取直。被抛弃的旧河道两端被冲积物淤塞后形成牛轭湖［见图3.9（c）］。

图3.9 蛇曲及牛轭湖的形成

2. 河流的搬运作用

环流将所携带的物质向下游方向搬运的过程，称为河流的搬运作用。被河流搬运的物质主要是片流的洗刷作用和洪流的冲刷作用带来的物质及少量河流侵蚀作用的产物。河流的侵蚀和堆积作用，在一定意义上都是通过搬运过程来进行的。河流搬运能力的大小，决定于河水的流量和流速，在一定的流量条件下，流速是影响搬运能力的主要因素。河流搬运物的粒径d与水流流速v的平方成正比，即d∝v2。

河流通过以下三种方式对碎屑物质进行搬运，即悬运、跃运和推运。碎屑物以何种方式被搬运，主要取决于颗粒的沉降速度与上举力的对比情况。颗粒的沉降速度即在静态液体中的下沉速度。它不仅取决于颗粒的大小，还取决于颗粒的密度、形状以及液体的密度。上举力包括紊流中向上流动的分量与因流速差而产生的上升力。

3. 河流的沉积作用

河流搬运物从水中沉积下来的过程称为沉积作用。河流在运动过程中，能量不断受到损失，当河水夹带的泥沙、砾石等搬运物质超过了水的搬运能力时，被搬运的物质便在重力作用下逐渐沉积下来，形成河流冲积层。由于河流中的溶运物远没有达到饱和，所以河流基本上不发生化学沉积，而仅有机械沉积。沉积物几乎全部是泥沙、砾石等碎屑物。(www.daowen.com)

二、河流冲积物

在河谷内由河流的沉积作用所形成的堆积物，称为冲积物。冲积物的特点是，具有良好的分选性和磨圆度，层理清晰。冲积物的层理是由于季节等变化促使水动力条件发生改变，造成上、下层的沉积物质不同所致。除水平层理外，冲积物还经常发育有斜层理。

1. 冲积物的类型

冲积物按其沉积环境的不同，有以下几种类型。

河床沉积 河床内的沉积作用随水位的季节性变化而有规律地进行。在洪水期，大而重的碎屑物被撤走，在平水期又沉积下来，所以河床内的每个地方都有沉积发生。由于河床是经常被流水占据的部分，水流速度快，故沉积物粗，属冲积物中粒度最粗的部分。一般在上游，颗粒最粗，多由粗砾甚至巨砾组成，在中、下游，颗粒较细，多由粗沙、细砾等组成。

河漫滩沉积 在洪水期，河水漫出河床，由于流速突然减小，较粗的沉积物便迅速沉积下来，形成河漫滩沉积物。沉积物多由粉沙与黏土组成，内侧较粗，向外逐渐变细。由于河曲的不断发展，河床侧向迁移，在河床沉积层之上堆积了河漫滩沉积，这一套沉积构成冲积层的二元结构。

牛轭湖沉积 在牛轭湖范围内形成的沉积物，主要为静水沉积，一般多由富含有机质的淤泥和泥炭。

三角洲沉积 河流流入湖、海的地方称为河口。河口是河流最主要的沉积场所。一方面由于河流流入河口处水域骤然变宽，河水散开成为许多岔流，加之河水被湖水或海水阻挡，流速大减，机械搬运物便大量堆积下来，河流机械搬运物的一半以上沉积于此。另一方面，河水中溶运的胶溶体的胶体粒子所带电荷被海水电解质中和后也会迅速沉淀。大量物质在河口沉积下来，从平面上看，外形像三角形或鸡爪形，所以称为三角洲。三角洲的内部常由顶积层（T）、前积层（F）和底积层（B）组成所谓的三重层构造（见图3.10）。

图3.10 三角洲的构造示意图

前积层是流水到达河口后最先沿水盆边缘沉积的较粗的泥沙沉积物。再向前就逐渐过渡到底积层。底积层是河流带来的悬浮物质和胶体物质在前积层的前方形成的水平沉积层，粒细而层薄，常由粉沙、黏土组成。顶积层是前积层增长到河底高度时，随着三角洲向海推进，在前积层上沉积的近于水平的河床沉积。

假如自然地理环境和水文动态条件发生变化，冲积物的结构和成分也会变化，形成另外一些类型的冲积物。

山区河流冲积物 湍急的山区河流，冲积物几乎完全由河床相组成。在平水期水流清澈，河床相冲积物主要为砾石、卵石及粗沙。洪水期间，水流能量很大，剧烈地侵蚀河谷谷底；同时带来巨大的卵石、沙砾石及浑浊的泥质物质。这些物质混杂堆积，砾石的磨圆度及分选性都很差，砾石有时具有一定的排列方向，形成叠瓦状构造。由于河床坡降大，沙、黏土等细粒物质几乎不可能在河床底部的表面沉积下来，在洪峰以后，浑浊水流中的泥沙，以充填方式在巨大的砾石空隙中沉积下来。因此几乎见不到成层的沙、黏土层。

由冰川补给的河流冲积物 冰川补给的河流冲积物具有独特的结构特点。在补给区很近的地方，堆积较粗的砾石—沙质河床相堆积物。向下游逐渐变成有细小透镜体、波状层理的细沙—粉沙质河床相冲积物。随着远离冰川的前缘，其他集水区产生的影响越来越大，出现了季节性的洪水，淹没河漫滩，正常的粉土—粉质黏土质河漫滩冲积物逐渐增加，过渡为正常发育的冲积层结构。

由于气候条件，自然地理因素和构造运动因素的变化，以及流域内岩性的变化，冲积层的成分和结构的变化是很复杂的，在此不一一列举。

2. 河流阶地

在河谷地貌的形成和发展过程中，河漫滩由于受到地壳构造运动与河流侵蚀、堆积作用的综合影响，呈阶梯状分布于河谷谷坡上的地貌称为河流阶地。由于地壳的升降运动使河床下切侵蚀加强而形成阶地。当地壳相对稳定和下降时，河流以侧向侵蚀为主，塑造河漫滩，堆积冲积层。然后地壳上升，侵蚀基准面相对下降，河流垂直侵蚀作用加强，下切河漫滩，形成阶地陡坎。如果地壳发生多次升降运动，从而在河谷中形成多级阶地。

根据阶地的结构和形态特征，河流阶地可以划分为3种类型：侵蚀阶地、基座阶地和堆积阶地。堆积阶地根据组成阶地的冲积层厚度与下切深度的关系，可以分为嵌入阶地、内叠阶地、上叠阶地。

侵蚀阶地（见图3.11A） 由基岩组成，有时阶面上残留极少冲积物，一般分布于山间河谷原始流速较大的河段，或者分布在河流的上游，切割不同的岩层。

基座阶地（见图3.11B） 基座阶地是由基岩和冲积层两部分组成的，基岩上部冲积物覆盖厚度一般较小，整个阶地主要由基岩组成。它是由于深切侵蚀作用的深度超过原有冲积层的厚度造成的。

嵌入阶地（见图 3.11C） 从外表形态看，完全由冲积物造成，然而在切穿阶地的冲沟或陡崖上，从横剖面上看到新老阶地呈嵌入关系。新的谷底低于老的谷底，新冲积层顶面高于老冲积层的基座。

图3.11 阶地的类型

1—不同时代冲积层；2—现代河漫滩；3—基岩；4—坡积物；5—河水位； A—侵蚀阶地；B—基座阶地；C—嵌入阶地；D—内叠阶地； E—上叠阶地；F—掩埋阶地；G—坡下阶地

内叠阶地和上叠阶地（见图 3.11D、E） 都是各次冲积层堆积厚度越来越小造成的。不同的是内叠阶地各次下切侵蚀的深度均达到原来谷底的位置；上叠阶地每次下切侵蚀的深度都比前一次小，不能达到原来的谷底。

掩埋阶地（见图 3.11F） 早期形成的各种河流阶地被近期冲积层掩埋了，老的阶地就称为掩埋阶地。如果在谷坡上，阶地被坡积物或重力堆积物所掩埋，则称为坡下阶地（见图3.11G）。