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主题:长江的卵石问题 -- 温雅颂

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家园 长江的卵石问题

这个问题在meokey所开的主题《黄万里先生与三峡》中有很热烈的讨论。我习惯于使用西西河的“树展”方式阅读,以便明白帖子之间的回复关系。可惜,由于讨论太热烈了,以至于“树展”过于枝繁叶茂,早已超过了西西河“树展”的能力。“大树”变成“草坪”,回复关系很难再看出来了。

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我认真看了meokey、njyd、老老狐狸关于葛洲坝处35米厚卵石层的讨论,感觉他们没有看清问题的实质。为了便于进一步讨论,特此另开一题。

以下进入正题:

从地貌学角度讲,河流根据发育程度可以分成三个阶段:下切阶段、平衡阶段、和堆积阶段。河流下切还是堆积,取决于河床的坡度。坡度越大,下切越烈。坡度越小,堆积越重。坡度在某个中间值时,河床既不下切也不堆积,呈平衡状态。

从河流形态上看,下切河段河道一般狭窄平直,堆积河段河道一般宽阔弯曲。当然,如果在河道形成之后地壳发生变化,弯曲的堆积河段就会加大下切力度,形成弯曲的深切河曲。单从形态上分析,美国大峡谷似乎就应该是这么形成的,当然这需要实地调查验证。

一条大河,一般上游坡度大,河流下切,下游坡度缓,河流堆积。中间如果坡度发生变化,则也会导致下切或堆积的变化。

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从这幅中国地势图上可以看出,长江从青藏高原发源,进入四川盆地。这是一段河流强烈下切的地段,产生了巨大的高山峡谷,其中以虎跳峡最为著名。进入四川盆地后河流坡度平缓,河流应该以堆积为主。经过三峡时坡度加大,河流下切力度再次加大,堆积情况缓解。但因为坡度不够,河流呈现微淤状态,这是长委经过多年观测得出的结果。出了三峡之后坡度非常平缓,河流堆积严重。

前面说一堆这个是为什么呢?因为它关系到后面卵石的分析。

首先,卵石是河流沿岸岩石风化崩塌,破碎的岩石落入河里,在水流和石块之间互相摩擦的作用下,棱角被磨圆而形成的。这是地学界公认的结论。黄万里设想的卵石形成机理是完全错误的,而且错得离谱。他在这个问题上能错成这样,说明了他地质地貌学的知识非常有限。他在水利水文方面是专家,但在地质地貌方面,不过是学了点皮毛,连半路出家都谈不上。

根据卵石形成的机理,长江卵石只能在下切河段生成,经流水的搬运和自身的磨损,在堆积河段沉积或磨碎后变成泥沙流入大海。这也是为什么大河都是上游水清、下游水浑的道理。上游河底以卵石为主,下游河底以泥沙为主。认为上游的卵石会原封不动地全部向下游输移,没有中间的沉积,也没有磨损变成泥沙,这是黄万里另外一个明显的错误。他错误地假设了卵石的形成机理,也因此错误地假设了卵石的生命周期。

在下切的河段,河底卵石不论快慢,都会全部向下游输移。输移过程中卵石对河底基岩的摩擦,是河床进一步下切的重要原因。因此,我们可以从河床下切的现象得出卵石全部下移的结论。

但在堆积河段,因为河床处于堆积状态,河床底部将不是裸露的基岩,而是堆积的物质,可以是泥沙,也可以是卵石。既然是堆积河段,这里的泥沙卵石将不可能全部下移。能下移的只是表层的泥沙卵石,水大时冲走一部分,水小时又重新沉积下来。从总的数量看,堆积的必然大于冲走的。

因此,长江主支流中产生的卵石,在经过四川盆地时,势必有大量卵石沉积在河道里,进入三峡后因为水流加快,沉积量会减少,大部分继续下移,直到进入平原地带,才会大量沉积下来。这时连泥沙都会发生沉积,所以这时的卵石沉积,将基本是永久性沉积。

葛洲坝的卵石层有35米之厚,这毫不奇怪,因为它们是长江河道形成以来亿万年永久性沉积下来的卵石,不是输移中的卵石。表层卵石在汛期会被冲走,但这个表层的厚度将非常有限。

移动卵石层的厚度受什么影响?一个是水流速度,一个是河床坡度。当河床坡度很大的情况下,卵石会因自身重力的影响而向下移动。但在河床坡度很小的情况下,卵石自身重力已不起作用,全靠水流的推动。单纯的卵石堆积层,水的推动力可以深入到卵石之间的缝隙里,作用于较深层的卵石,使深层卵石产生移动,因此使用采样器会有较大误差。但如果卵石之间的缝隙被泥沙塞满,水的推动力将无法深入,能推动的将只是表层的卵石。由此可见,在河水中用采样器量测卵石量,在泥沙少坡度大的河段,误差将会很大。但在泥沙多坡度小的河段,误差就会小得多。葛洲坝所在之处,长江已经出了三峡进入平原,河流堆积严重,河底卵石之间必然塞满泥沙。在这样的条件下用采样器量测,其结果应该是可信的。

黄万里拿永久性沉积的卵石计算卵石输移量,这错犯的太邪乎了。我感觉他是受自己头脑中固有成见的影响,为了找论据而昏了头。

黄万里不顾葛洲坝地形与上游水库的差异,彻底否定河水采样的可信性,虽然理论上成立,但不免犯了刻舟求剑式的错误。而他独创的静水采样的统计方式,方法原理上有太多的漏洞,在meokey所开题里已有丰富的论证,这里就不一一重复了。

至于卵石在输移过程的磨损,不妨想像一下:用一台混凝土搅拌车,装上卵石和水,开出几百公里后,卵石是否还能保持原状。

关键词(Tags): #黄万里 三峡 卵石 长江 地貌元宝推荐:陈经,游识猷, 通宝推:向往,wlr,好了,史文恭,达雅,别来无样,赫然,njyd,非吾有,老老狐狸,

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