河流对喀斯特地貌的影响研究论文

在喀斯特流域，水体的汇流与各种地貌的线状结构有关，而地表河、谷地以及地下河等线状结构的发育往往在受一定条件约束下遵循着某种规律，这个规律就是能量消耗最小原理。不管是在坡面上、地表河道，还是地下管道中，水体的运动都由能量高的地方走向能量低的地方，最终希望使其流域内各地能量均衡。另外，水体运动的特征是它的无后效性，也就是说它的运动只立足于现在的状态，而与过去无关。这就是为什么在各种流域中会出现河道的变迁和废弃。在喀斯特流域中这种现象不但可以发生在地表，也可出现在地下，因为控制性基准的运动可改变地表、地下的水系结构。

在喀斯特流域中，尺度较大的线状结构往往表现为流水汇集的排泄通道，所有侧向运动的水体经过面状结构上的运动后，选择最佳路径排出系统外，因此，线状结构水文功能主要表现为导水作用，因为不管是由于断层、地层走向所导致发育的地表、地下河，还是由于地貌势差异所导致发育的地表、地下河，其河道自身的蓄水空间与所排泄的水量相比都是极小的。

明流与暗流交替出现是喀斯特流域河流的一大特点，在非洪水期，伏流段的河水位也较低，以非承压流方式进行，与明流河段一样，完全起到导水作用；而在洪水期，伏流段又常以承压流的方式进行，导水作用相对减弱，滞水作用就相对增强，甚至当在伏流段进水处完全被水位的升高而淹没，且时段较长时，可形成喀斯特季节湖，例如，贵州安顺油菜河坡立谷，每年洪水期使坡立谷中水位高于伏流进水出口二三十米，形成“天然水库”，要经三四个月后水位才能恢复到洪水期以前的河流水位，这时的伏流段又出现了非承压流。可见，喀斯特流域中这种明暗相间的河流，其水文功能会发生相互转化（见第三章）。

发育在喀斯特峰丛洼地谷地流域中的另一种线状结构是地表干谷水系。这种喀斯特线状结构的形成往往与地下水系的发育有关，使其过去的地表水系失水而形成，因而有时还保留过去流水的Horton水系结构。在干谷水系中，失水点（落水点）常出现在高级别的水道上以及一些水道的交会点处。平、枯水期，干谷水道中几乎无流水，流域中完全是裂隙水补给管道水，维持一定量的地下河径流。而洪水期，干谷水道作为两侧谷峰坡地面状结构皮下水排泄的控制性基准，接纳皮下水并沿干谷水道形成线状结构的地表径流，但由于干谷水道中沿程发育有落水洞，故流程较短，与地表河相比，干谷水道糙率较大，所形成的临时性地表径流汇集较慢，从而使其干谷水系产生了一定的滞水作用。但在下游高级别干谷水道上的落水点，因洪水期地下河水位上升较快，一些落水洞或天窗出现了涌水现象，大量地下水溢出，使其干谷水道成为排泄洪水的通道，这时干谷水道产生了导水作用的水文功能。因此，喀斯特干谷水系具有滞水作用和导水作用的双重性，滞水作用主要发生在上游低级别水道中，而导水作用却常发生在下游高级别水道中。

另外，由于干谷水系仅在洪水期作为控制性基准接纳两侧谷峰坡地的坡面流和皮下水流，因而干谷水道的溶蚀作用和侵蚀作用就较弱，下切速度相对较慢，从而产生的另一个功能就是抑制了两侧石峰个体发育规模，尽管有些地下河的发育较深，落水洞的垂直落差以及峡谷深切可达几百米，但石峰表层皮下带水体运动却以干谷水道为排泄基准。因此，从喀斯特水文地貌系统的角度看，喀斯特地貌个体形态的发育规模往往都存在一个上限，不管是石峰还是洼地等。

关于流域地表河道线状结构的定量表示人们已作过大量研究，也提出了许多定量指标，譬如，河网密度、河流长度、河流弯曲系数等，对于喀斯特流域地下水系结构的识别及其定量表示，近一二十年来进一步研究（；陈治平等，1981；梁虹等，1994），揭示了地下水系的发育与地表面状结构存在一定的关系，特别是地下水系所决定的地下径流方向与地表高程趋势方向存在对应的关系。例如，我们把喀斯特峰丛洼地（谷地）流域划分为许多小单元（每个单元面积为1km2），统计每个单元的最低地表高程，则可计算出流域地表最低高程的一次或高次趋势面。通常，喀斯特峰丛洼地（谷地）流域的最低高程一次趋势面的倾斜方向与地下水系径流总体排泄方向是一致的，龙宫、撒拉溪喀斯特峰丛洼地（谷地）流域就表现了这种特征（见图7-3，图7-4）。

图7-3龙宫一次趋势面与径流关系

图7-4撒拉溪一次趋势面与径流关系