В физической географии и гидрологии канал — это форма рельефа , на которой расположен относительно узкий водоем , такой как река , речная дельта или пролив . В то время как канал обычно относится к естественному образованию, родственный термин канал обозначает похожую искусственную структуру .
Каналы важны для функциональности портов и других водоемов, используемых для судоходства . Естественно, каналы будут менять свою глубину и пропускную способность из-за эрозии и процессов осаждения . Люди поддерживают судоходные каналы путем дноуглубления и других инженерных процессов.
В более широком смысле этот термин также применяется к жидкостям, отличным от воды, например, к лавовым каналам . Этот термин также традиционно используется для описания безводных поверхностных особенностей на Венере .
Начало русла относится к месту на склоне горы, где вода начинает течь между идентифицируемыми берегами. [1] Это место называется вершиной русла, и оно отмечает важную границу между процессами на склоне холма и речными процессами. [1] Вершина русла является самой верхней частью сети русла и определяется текущей водой между определенными идентифицируемыми берегами. [1] Вершина русла образуется, когда поверхностный поток и/или подземный поток накапливаются в точке, где сдвиговое напряжение может преодолеть сопротивление эрозии поверхности земли. [1] Вершины русла часто связаны с коллювием , впадинами и оползнями . [1]
Поверхностный поток является основным фактором в образовании русла, где насыщение поверхностного потока углубляется, чтобы увеличить касательное напряжение и начать врезание канала. [1] Поверхностные потоки сходятся в топографических понижениях, где начинается образование русла. Состав почвы, растительность, осадки и топография определяют объем и скорость поверхностного потока. Состав почвы определяет, как быстро происходит насыщение, а прочность сцепления замедляет унос материала из поверхностного потока. [1] Растительность замедляет скорость инфильтрации во время выпадения осадков, а корни растений закрепляют почву на склонах холмов. [1]
Подземный поток дестабилизирует почву и выходит на поверхность на склонах холмов, где часто образуются верховья каналов. Это часто приводит к резким верховьям каналов и оползням. Лощины образуются из-за концентрированных подземных потоков, где концентрации коллювия находятся в постоянном движении. [1] Верховья каналов, связанные с впадинами на крутых склонах, часто мигрируют вверх и вниз по склонам холмов в зависимости от поступления осадков и осадков.
Естественные каналы образуются в результате речного процесса и встречаются по всей Земле . Они в основном образованы текущей водой из гидрологического цикла , хотя также могут быть образованы другими жидкостями, такими как текущая лава, которая может образовывать лавовые каналы . Каналы также описывают более глубокое течение через риф , песчаную косу , залив или любой мелководный водоем. Примером реки, протекающей через песчаную косу, является Колумбийская коса — устье реки Колумбия .
Русло ручья — это физическое ограничение ручья ( реки ) , состоящее из ложа и берегов ручья . Русла ручья существуют в различных геометриях. Развитие русла ручья контролируется как движением воды , так и движением осадка . Существует разница между потоками с низким градиентом (менее пары процентов в градиенте или с небольшим уклоном) и потоками с высоким градиентом (крутой уклон). Можно выделить большое разнообразие типов русел ручья (например, разветвленные реки , блуждающие реки, однопоточные извилистые реки и т. д.). Во время паводков поток воды может превышать пропускную способность русла, и паводковые воды будут выливаться из русла и через дно долины , пойму или водосборную площадь .
Примеры рек, запертых в своих руслах: Гранд-Каньон и Черный каньон Ганнисона .
В более широком морском контексте, как географическое название места, термин канал является другим словом для пролива , который определяется как относительно узкий водоем, соединяющий два более крупных водоема. В этом морском контексте термины пролив , канал , звук и проход являются синонимами и обычно взаимозаменяемы. Например, в архипелаге вода между островами обычно называется каналом или проходом . Ла-Манш — пролив между Англией и Францией.
Форма русла описывается в терминах геометрии (план, поперечные сечения, профиль), заключенной в материалах его ложа и берегов. Эта форма находится под влиянием двух основных сил: расхода воды и поступления наносов. Для размываемых русел взаимная зависимость его параметров может быть качественно описана принципом Лейна (также известным как отношение Лейна ): [2] произведение нагрузки наносов и размера ложа Бухара пропорционально произведению расхода и уклона русла. [3]
Термин « судоходный канал » используется в качестве морского термина для обозначения полосы движения судов, часто обозначенной (ср. буй ) и иногда углубленной . Торесен различает несколько категорий каналов, от A (подходит для дневной и ночной навигации с гарантированной глубиной фарватера ) до D без навигационных средств и только с предполагаемой глубиной, предоставляемой капитану судна . [4] Что касается дноуглубления , каналы могут быть неограниченными (достаточно широкими, чтобы вместить 10-15 ширин самого большого судна, используемого в этом канале, полуограниченными с ограниченными дноуглубительными работами на мелководье и полностью ограниченными , где весь канал углублен. [4] Последний, полностью созданный человеком, канал часто называют каналом , [ 5] примером чего является Панамский канал . [6]
Термин включает не только глубоководные судоходные части эстуария или реки, ведущие к портовым сооружениям, но и к меньшим каналам, ведущим к лодочным портовым сооружениям, таким как пристани для яхт . Когда вырытые каналы пересекают заливное илистое или песчаное дно, часто необходимо повторное дноуглубление из-за нестабильного последующего движения бентосных грунтов. [7]
Ответственность за мониторинг условий судоходства навигационных каналов к различным портовым сооружениям различается, и фактическое техническое обслуживание часто выполняется третьей стороной. Штормы, состояние моря, наводнения и сезонные отложения отрицательно влияют на судоходство . В США навигационные каналы контролируются и обслуживаются Инженерным корпусом армии США (USACE), хотя дноуглубительные работы часто проводятся частными подрядчиками (под надзором USACE). USACE также контролирует качество воды и некоторые восстановительные работы. Это было впервые установлено в соответствии с Законом о реках и гаванях 1899 года и изменено в соответствии с законами 1913, 1935 и 1938 годов. Например, USACE разработал Внутрибережный водный путь и имеет Отделение долины Миссисипи , ответственное за реку Миссисипи от залива до Каира, штат Иллинойс , Североатлантическое отделение за гавань Нью-Йорка и порт Бостона , а также Южнотихоокеанское отделение за порт Лос-Анджелеса и порт Лонг-Бич . Охрана водных путей, а также некоторые виды реагирования на чрезвычайные ситуации с разливами нефти находятся под юрисдикцией Береговой охраны США , включая внутренние каналы, обслуживающие такие порты , как Сент-Луис, расположенные в сотнях миль от любого побережья. Различные государственные или местные органы власти поддерживают меньшие каналы, например бывший канал Эри .