2.2　河流的形成与发展

从微观上看,天然河流是在降雨形成径流的过程中,逐渐侵蚀地表形成的沟槽系统。降雨落在地表,从高处向低处汇聚,最开始是侵蚀地表形成细沟,细沟逐渐合并成主沟,主沟向地势低洼的地方延伸,伴随着汇入更多的水量,主沟逐渐变大,并逐渐趋于弯曲,形成了我们常见的多种多样的河流形态。显然,重力势能是形成河流沟槽的主导能量。从高出到低处,水流具有的重力势能转变水流动能,流水切割地表岩土,即形成不同规模的河槽。水量越大,河槽断面越宽越深。

从宏观上看,天然河流是地球演化的产物。处在不同地质年代的河流,各有其形成、发育、衰退和消亡的过程。喜马拉雅山在新生代第三纪中期的崛起,导致我国出现西高东低的地势,从而形成我国大部分河流由西向东的流向。又经过相当长期的演变,到第四纪在东部形成广大冲积平原,才出现当今主要河流的雏形[18]。地质构造运动对河流水系的发展变迁有决定性的影响。地质构造的变化会使河流切穿分水岭,袭夺其他临近的河流。河流也总是力求向大地相对沉降区的中心迁移。地球的自转运动也影响河流的发展。地球自转产生科里奥利力,导致北半球的水体向运动的右方偏转,南半球的水体向运动的左方偏转。例如,北半球的河流,右岸常为陡崖而左岸则较为平缓;当河流具有弯曲的外形时,则右岸河湾较左岸为深[19]。

不同地区的河流会表现出不同的特性。河流的特性最终是由流域宏观因素决定的,包括流域的气候、地形、地质和植被条件。当河流所处的外部环境发生重大变化时,河流的走向、形态或径流量会出现较大的变化,有的河流会衰退甚至消亡,也有的河流会孕育形成。从河流孕育到死亡的演替过程这一角度看,河流有其生命过程,但这种过程是十分漫长的,而且和生物的生命过程有本质的区别[18]。对于不同规模的河流,外部重大变化因素的界定是不一样的,这个重大变化可能是迅猛的,也可能持续相当长时间。例如,剧烈的地震和火山喷发活动,短期内可能阻塞或者填埋一条河流;某个地球板块的抬升、下降及其作用则是十分漫长的。现在,人类活动也应该作为重要外部因素加以考虑。例如,人们可能直接填埋一条小河,这在城市建设中屡见不鲜;人们也常将中型天然河流渠化,特别是城市河流和具有航运功能的河流;人们大规模筑坝和引水也能导致大型河流下游断流,例如,黄河、黑河和塔里木河下游都曾经断流,只是在人们意识到问题的严重性后,采用调水调沙、应急供水、水资源统一调度和流域综合治理等措施,才遏制了这些大型河流断流和环境恶化的趋势。

以上说的是天然河流的形成与发展。也有完全人工开挖形成的河流,例如,世界上最古老的人工运河、中国开凿于公元前506年的胥河,公元前219年秦朝时期开凿的沟通湘江和漓江的灵渠等。人工开挖的运河,也会具有天然河流的某些特性,例如,收集区域地面径流,水体流动并被输送,水与周边岸坡相互作用,水中孕育生长水草鱼虾等生物。运河一旦形成,必然受自然规律的影响,也要适应自然环境,进行它在人工和自然作用力共同作用下的演变。例如,一些运河一旦失去人们的维护管理,很快会淤积堵塞,并逐渐走向死亡。

应该注意到,河流的发展变化受自然环境的影响,它自身也在影响和改变着周边的自然环境。这体现了自然界的复杂性,也体现了它的整体性。