Аллювиальная река — это река, в которой русло и берега состоят из подвижных осадков и/или почвы . Аллювиальные реки формируются самостоятельно, что означает, что их русла формируются силой и частотой наводнений , которые они испытывают, и способностью этих наводнений размывать , откладывать и переносить осадки . По этой причине аллювиальные реки могут принимать ряд форм в зависимости от свойств их берегов; потоков, которые они испытывают; местной прибрежной экологии; и количества, размера и типа осадков, которые они переносят. [1]
В меньшем пространственном масштабе и более коротком временном масштабе закономерности движения воды, от таких событий, как сезонные наводнения , создают различные участки почв, которые варьируются от аэробных до анаэробных и имеют различные питательные вещества, скорости разложения и динамику. При рассмотрении более крупных пространственных масштабов топографические особенности были созданы ледниковыми событиями, такими как оледенение и дегляциация, изменения уровня моря, тектонические движения и другие события, которые происходят в течение более длительных временных масштабов. Эти краткосрочные и долгосрочные масштабы вместе определяют закономерности и характеристики аллювиальных рек. Эти реки также состоят из определенных топографических особенностей, которые включают склоны холмов при формировании сторон долины, террасы, остатки старых пойм на более высоких отметках, чем пойма, которая в настоящее время активна, дамбы, которые являются естественными, меандровые свитки, естественные дренажные каналы и поймы, которые являются как временными, так и постоянными. [2]
Естественные аллювиальные русла имеют различные морфологические модели, но в целом их можно описать как прямые, извилистые , переплетенные или анастомозирующие . [3] Различные модели русел являются результатом различий в полном сбросе воды с берега , градиенте, поступлении осадка и материале берега. [3] Модели русел можно описать на основе их уровня извилистости , который представляет собой отношение длины русла, измеренной вдоль его центра, к расстоянию по прямой, измеренному вниз по оси долины. [3]
Прямые русла (извилистость <1,3) относительно редки в природных системах из-за того, что осадок и поток редко распределяются равномерно по ландшафту. [3] Неравномерность отложения и эрозии осадков приводит к образованию чередующихся баров, которые последовательно располагаются на противоположных сторонах канала. [3] Чередующиеся последовательности баров приводят к тому, что поток направляется по извилистой схеме, что приводит к образованию извилистых русел (извилистость 1,3–1,5). [3]
Меандрирующие русла более извилистые (>1,5 извилистости), чем прямые или извилистые русла, и определяются морфологической единицей длины волны меандра . [3] Длина волны меандра - это расстояние от вершины одного изгиба до следующего на той же стороне русла. [3] Длина волны меандрирующих русел описана в разделе 1.2 Геоморфологические единицы. [3] Меандрирующие русла широко распространены в настоящее время, но никаких геоморфологических свидетельств их существования до эволюции наземных растений не обнаружено. [3] Это в значительной степени объясняется влиянием растительности на повышение устойчивости берегов и поддержание образования меандра. [3]
Разветвленные русла характеризуются множественными активными потоками в широком, малоизвилистом русле. [3] Более мелкие потоки потоков расходятся вокруг отмелей осадка, а затем сходятся в переплетающейся схеме. [3] Разветвленные русла динамичны, с потоками, движущимися внутри русла. [3] Разветвленные русла вызваны седиментационными нагрузками, которые превышают возможности речного транспорта. [3] Они встречаются ниже по течению от ледников и горных склонов в условиях высокого уклона, переменного сброса и большого количества грубого осадка. [3]
Анастомозирующие каналы похожи на плетеные каналы тем, что они состоят из сложных нитей, которые расходятся, а затем сходятся вниз по течению. [3] Однако анастомозирующие каналы отличаются от плетеных каналов тем, что они протекают вокруг относительно стабильных, как правило, покрытых растительностью островов. [3] Они также имеют, как правило, более низкие градиенты, они уже и глубже и имеют более постоянные нити. [3]
Длина волны меандра или чередующаяся последовательность баров считается основной экологической и морфологической единицей извилистых аллювиальных рек. [4] Длина волны меандра состоит из двух чередующихся баров, каждый из которых имеет водоем, вымытый из отмели , агградационный выступ или точечную косу и перекат , соединяющий водоем и точечную косу. [4] В идеализированном русле длина волны меандра составляет около 10–11 ширин русла. [3] Это соответствует тому, что водоемы (а также перекаты и точечные косы) разделены в среднем 5–6 ширинами русла. [3] Радиус кривизны изгиба меандра описывает плотность дуги меандра и измеряется радиусом окружности, которая соответствует дуге меандра. [3] Радиус кривизны составляет от 2 до 3 ширин русла. [3]
Поймы — это участки земли, прилегающие к аллювиальным речным руслам, которые часто затапливаются . [3] Поймы образуются за счет отложения взвешенных наносов из-за перетока, отложения донного наноса из-за боковой миграции рек и ландшафтных процессов, таких как оползни . [3]
Естественные дамбы возникают, когда пойма аллювиальной реки в первую очередь формируется за счет отложений на поверхности берега и когда относительно грубые материалы откладываются вблизи основного русла. [3] Естественные дамбы становятся выше, чем прилегающая пойма, что приводит к образованию болотистых местностей и каналов язу, в которых притоки вынуждены течь параллельно основному руслу, а не сходиться с ним. [3]
Террасы — это особенности хранения осадка, которые регистрируют прошлую доставку осадка аллювиальной рекой. [3] Многие изменения граничных условий могут образовывать террасы в аллювиальных речных системах. [3] Самой основной причиной их образования является то, что река не имеет транспортной способности для перемещения осадка, поставляемого ей ее водоразделом . [3] Прошлый климат в четвертичный период был связан с намывом и врезанием пойм, оставляя после себя ступенчатые террасные особенности. [3] Подъем, а также отступление уровня моря также могут привести к образованию террас, поскольку река врезается в свое нижележащее русло и сохраняет осадок в своей пойме. [3]
Естественные компоненты гидрографа, такие как штормовые явления ( наводнения ), базисные потоки, пики таяния снегов и отступающие рукава, являются специфическими для рек катализаторами, которые формируют аллювиальные речные экосистемы и обеспечивают важные геоморфологические и экологические процессы. [4] Сохранение годовых изменений в гидрологическом режиме реки — закономерностей величины, продолжительности, частоты и времени потоков — имеет важное значение для поддержания экологической целостности в аллювиальных речных экосистемах. [4]
Эрозия берега на отмелях на внешней стороне излучин в сочетании с отложением речных отмелей на внутренней стороне излучин вызывают миграцию русла . [3] Самая большая эрозия берега часто происходит сразу за вершиной излучины, вызывая миграцию вниз по течению, поскольку высокоскоростной поток разъедает берег, поскольку он вынужден огибать изгиб излучины. [3] Авульсия — это еще один процесс миграции русла, который происходит гораздо быстрее, чем постепенный процесс миграции эрозии излучин и отложения речных отмелей. [3] Авульсия происходит, когда боковая миграция заставляет два излучин стать настолько близкими, что берег реки между ними прорывается, вызывая соединение излучин и создание двух русел. [3] Когда исходное русло отсекается от нового русла отложением осадков, образуются старицы. [3] Миграция русла важна для поддержания разнообразных водных и прибрежных местообитаний. [4] Миграция приводит к попаданию в реку отложений и древесного мусора и создает области новой поймы на внутренней стороне излучины. [4]
Динамические устойчивые состояния эрозии и осаждения осадков поддерживают морфологию аллювиального русла, поскольку река достигает и выносит мелкие и крупные отложения примерно с одинаковой скоростью. [4] На вершине изгибов меандра высокоскоростные потоки вымывают осадки и образуют бассейны. [4] Затем мобилизованные осадки откладываются на мысе непосредственно поперек русла или ниже по течению. [4] Потоки большой величины и продолжительности можно рассматривать как важные пороговые значения, которые управляют подвижностью русла. [4] Аградация или деградация русла указывают на дисбаланс бюджета отложений. [4]
Наводнение является важным компонентом, который формирует морфологию русла в аллювиальных речных системах. [4] Сезонное наводнение также повышает продуктивность и связность поймы. [2] Крупные наводнения, которые превышают интервал повторяемости от 10 до 20 лет, формируют и поддерживают основные русла, а также образуют боковые каналы, водно-болотные угодья и старицы . [4] Затопление поймы происходит в среднем каждые 1-2 года при потоках выше уровня заполнения берегов и смягчает интенсивность наводнения и размыв русла, а также способствует круговороту питательных веществ между рекой и окружающим ландшафтом. [4] Наводнение важно для сложности водной и прибрежной среды обитания, поскольку оно формирует разнообразие особенностей среды обитания, которые различаются по своей экосистемной функции. [4]
Прибрежные местообитания особенно динамичны в аллювиальных речных экосистемах из-за постоянно меняющейся речной среды. [4] Попеременный размыв отмелей, миграция русла, затопление поймы и снос русла создают изменчивые условия местообитания, к которым прибрежная растительность должна адаптироваться. [4] Укоренение сеянцев и развитие лесонасаждений зависят от благоприятного субстрата, который, в свою очередь, зависит от того, как отсортированы отложения вдоль берегов русла. [4] В целом, молодая прибрежная растительность и пионерные виды укореняются в областях, которые подвергаются активным русловым процессам, например, на точечных отмелях, где присутствуют более грубые отложения, такие как гравий и булыжники, но которые сезонно мобилизуются. [4] Зрелая прибрежная растительность может укореняться выше по склону, где преобладают более мелкие отложения, такие как песок и ил, и нарушения от активных речных процессов случаются реже. [4]
Водные местообитания в аллювиальных реках формируются сложным взаимодействием между осадками, течением, растительностью и древесным мусором . [4] Пруды обеспечивают более глубокие области относительно прохладной воды и служат убежищем для рыб и других водных организмов. [4] Местообитания в прудах улучшаются за счет сложных структур, таких как крупные древесные отходы или валуны. [4] Перекаты обеспечивают более мелкую, высоко турбулентную водную среду обитания, в основном состоящую из булыжников. [4] Здесь вода смешивается с воздухом на поверхности воды, увеличивая уровень растворенного кислорода в потоке. Бентические макробеспозвоночные процветают в перекатах, обитая на поверхности и в интерстициальных пространствах между камнями. Многие виды также зависят от низкоэнергетических зон заводи для питания и важных стадий жизненного цикла. [4]
Было показано, что вырубка леса в аллювиальных водоразделах увеличивает сток осадка в реки, вызывая намыв русла, увеличивая мутность и изменяя размер и распределение осадка вдоль русла. Увеличение стока осадка объясняется увеличением стока, эрозией и обрушением склонов в результате удаления растительности с ландшафта, а также строительства дорог.
Сельскохозяйственное использование земель отводит воду из аллювиальных рек для выращивания сельскохозяйственных культур, а также ограничивает способность реки извиваться или мигрировать из-за строительства дамб или других форм укрепления. Результатом является упрощенная морфология русла с более низкими базовыми потоками.
Плотины и отводы изменяют естественный гидрологический режим рек, как вверх, так и вниз по течению, с широко распространенными эффектами, которые изменяют экосистему водораздела. [5] [6] Поскольку морфология аллювиальной реки и процессы в речных экосистемах в значительной степени формируются сложным взаимодействием компонентов гидрографа, таких как величина, частота, продолжительность, время и скорость изменения потока, любое изменение в одном из этих компонентов может быть связано с ощутимым изменением экосистемы. [4] Плотины часто связаны с уменьшением величины наводнений в сезон дождей и изменением (часто уменьшением) базисного стока в сухой сезон. [6] Это может отрицательно повлиять на водные организмы, которые специально эволюционировали для условий естественного потока. [6] Изменяя компоненты естественного гидрографа, в частности, уменьшая величину потока, плотины и другие отводы снижают способность реки мобилизовать осадок, что приводит к засорению русел осадками. [7] И наоборот, плотины являются физическим барьером для естественного непрерывного движения осадка от верховьев к устью реки и могут создавать условия дефицита осадка и врезаться непосредственно вниз по течению. [7]
Понимание природных свойств аллювиальных рек необходимо при восстановлении их функции на небольших уровнях ниже плотин. Хотя функция рек может никогда не быть полностью восстановлена, возможно воссоздать и сохранить их целостность при правильном планировании и учете их необходимых свойств. [8] Усилия по восстановлению должны быть сосредоточены на восстановлении связи между основным руслом и другими пойменными телами, которые были утрачены из-за создания плотин и регулирования потока. [2] Сохранение и реконструкция этих аллювиальных речных местообитаний необходимы для поддержания и поддержания экологической целостности экосистем речных пойм . [9]
