stringtranslate.com

Речной разрез

Врезанный ручей в эквадорских Андах в кантоне Каямбе .

Речной врез — это узкая эрозия, вызванная рекой или ручьем, которая находится далеко от своего базового уровня . Речной врез — обычное явление после тектонического поднятия ландшафта. Врез несколькими реками приводит к расчлененному ландшафту, например, расчлененному плато . Речной врез — это естественный процесс, при котором река врезается вниз в свое русло, углубляя активное русло. Хотя это естественный процесс, он может быть быстро ускорен человеческими факторами, включая изменения в землепользовании, такие как лесозаготовка, добыча полезных ископаемых, сельское хозяйство, строительство дорог и плотин. Скорость врезания является функцией базального напряжения сдвига. Напряжение сдвига увеличивается такими факторами, как осадок в воде, который увеличивает ее плотность. [1] Напряжение сдвига пропорционально массе воды, гравитации и WSS:

где t — касательное напряжение (Н/м2), ρ — плотность текущей воды, g — сила тяжести на Земле, D — средняя глубина воды, а WSS — уклон поверхности воды. Это аналогично базальному касательному напряжению, обычно используемому в гляциологии. Увеличение уклона, глубины или плотности воды увеличивает потенциал воды вызывать эрозию. [2]

Причины

Схема реки, врезающейся вниз через коренную породу (серая). Процесс начинается с верхнего изображения.

Традиционная лесозаготовка на западном побережье США включала множество практик, которые увеличивали врезание реки. Вырубка леса и связанное с этим строительство дорог облегчают сток и, таким образом, увеличивают эрозию и доставку осадков в ручьи. [3] Увеличение осадков увеличивает мощность потока воды, увеличивая способность потока выполнять геоморфологическую работу на дне и берегах. [4] Это приводит к размыву материала ложа, подвергая коренное русло русла эрозии и, таким образом, более быстрым темпам врезания канала. [5] Размытый материал ложа состоит из более мелких осадков, таких как ил, песок и гравий. Удаление их удаляет важные водные среды обитания для видов лососевых и других водных организмов. [6] Во многих сельскохозяйственных районах реки были выпрямлены и перекрыты дамбами для контроля за наводнениями и для посадки сельскохозяйственных культур в пойме. [7] Обычно наводнениям позволяют распространяться по пойме, позволяя откладываться осадкам и замедляя скорость воды, снижая эрозионный потенциал воды. [8] Канализация концентрирует потоки паводка вниз по активному руслу, увеличивая эрозию. Речной разрез из-за сельского хозяйства хорошо документирован во всех сельскохозяйственных регионах мира, таких как Центральная долина Калифорнии. [9]

Добыча гравия в русле реки также хорошо документирована как причина врезания реки. Стабильный материал на дне реки смягчает эрозию, [10] удаление этого защитного слоя гравия, валунов и т. д. подвергает русло эрозионной силе воды. «На реке Рашен-Ривер около Хилдсбурга, Калифорния, добыча в русле реки в 1950-х и 1960-х годах привела к врезанию русла более чем на 3-6 м на протяжении 11 км реки». [5]

Тектоника играет важную роль в формировании ландшафтов и рек, а тектоническое поднятие и речной врез идут рука об руку. В течение геологического времени, по мере того как горы поднимаются выше, вода размывает глубокие ущелья и каналы, рассекая ландшафт. В некоторых случаях, таких как горы Сьерра-Невада в Калифорнии, было показано, что за последние 5 миллионов лет произошло до 1 км вреза. [11] «Речная эрозия является одним из основных агентов эволюции ландшафта. За пределами ледниковых регионов реки отвечают за формирование поднятой местности в древовидные сети долин и создание рельефа, который управляет процессами гравитационного переноса, такими как оползни». [12] Реки и ручьи, пересекающие тектонические границы, подвергаются огромным геоморфологическим изменениям. Когда область на пути реки поднимается, река должна либо отклониться, либо медленно врезаться в поднятую область, создавая ущелье или каньон. [13]

Эффекты

Падение уровня грунтовых вод

По мере того, как русло канала опускается, вода из окружающего водоносного слоя попадает в поток, понижая уровень грунтовых вод. Это изменяет режим потока потока и может привести к значительному сокращению летних потоков. [14] Длительное врезание может понизить уровень грунтовых вод до точки, где корни прибрежной растительности больше не смогут получать к нему доступ для воды, что приведет к гибели прибрежного леса и, таким образом, потере устойчивости почвы, что способствует увеличению седиментации. [ необходима цитата ] Прибрежные леса являются одними из самых продуктивных и разнообразных экосистем на планете и по этой причине находятся в центре внимания многих проектов по восстановлению по всей территории Соединенных Штатов.

Изменение формы склона холма

При низких скоростях эрозии повышенный врез потока может сделать пологие склоны подверженными эрозии, создавая выпуклые вверх формы. Выпуклые склоны вокруг потока могут, таким образом, косвенно отражать ускоренный подъем земной коры . Это происходит потому, что ускоренный врез может вызвать ускоренную эрозию на соседних склонах, создавая склоны все более крутые, которые находятся в равновесии с высокими скоростями эрозии. [15] [16] [A]

Примечания

  1. ^ Вальтеру Пенку часто, но ошибочно приписывают идею о том, что ускоренный подъём приводит к образованию выпуклых склонов. [15]

Ссылки

  1. ^ Lague, Dimitri; Hovius, Niels; Davy, Philippe (2005). "Discharge, discharge variability, and the bedrock channel profile" (PDF) . Journal of Geophysical Research: Earth Surface . 110 (F4): n/a. Bibcode :2005JGRF..110.4006L. doi : 10.1029/2004JF000259 .
  2. ^ Lague, Dimitri (2014). «Модель врезания реки в реку с помощью силы потока: доказательства, теория и не только». Earth Surface Processes and Landforms . 39 (1): 38–61. Bibcode : 2014ESPL...39...38L. doi : 10.1002/esp.3462. S2CID  51832216.
  3. ^ Вакабаяси, Джон; Сойер, Томас Л. (2001). «Врез потока, тектоника, подъем и эволюция рельефа Сьерра-Невады, Калифорния». Журнал геологии. 109 (5): 539. Bibcode:2001JG....109..539W. doi:10.1086/321962.
  4. ^ Янг, CT, Столл, Дж. Б. (1974). Мощность единичного потока для переноса наносов в естественных реках. Водное обследование штата Иллинойс. Урбана, Иллинойс. UILU-WRC-74-0088.
  5. ^ ab Kondolf, GM; Piégay, H.; Landon, N. (2002). «Реакция русла на увеличение и уменьшение поступления донного наноса из-за изменения землепользования: контрасты между двумя водосборами». Геоморфология . 45 (1–2): 35–51. Bibcode : 2002Geomo..45...35K. doi : 10.1016/S0169-555X(01)00188-X.
  6. ^ Кондольф, Г. (1997). Профиль: Голодная вода: влияние плотин и добычи гравия на русла рек. Управление окружающей средой, 21(4), 533–551.
  7. ^ Дойл, М. Шилдс-младший Ф. 1998. Нарушения гидрографов уровней, вызванные канализацией и врезанием. Труды Международной конференции по инжинирингу водных ресурсов, 5/1/1998.
  8. ^ Хайлер, Гудрун; Хайн, Томас; Шимер, Фриц; Борнетт, Гудрун (1995). «Гидрологическая связность и импульсы паводков как центральные аспекты целостности системы река-пойма». Регулируемые реки: исследования и управление. 11 (3–4): 351. doi:10.1002/rrr.3450110309.
  9. ^ Флоршейм, Дж. Л.; Николс, А. Л.; Устин, С .; Лэй, М. (2011). «Определение и количественная оценка экологических изменений в системах русловых берегов в небольшом сельскохозяйственном водоразделе Калифорнии». Тезисы осеннего заседания AGU . 31 : B31K–06. Bibcode : 2011AGUFM.B31K..06F.
  10. ^ Янсен, Дж. (2006), Величина-частота наводнений и литологический контроль на врезе реки в коренные породы в посторогенной местности. Геоморфология. V82, выпуски 1–2, страницы 39–57.
  11. ^ Лаве, Ж.; Авуак, Ж. П. (2001). «Речные врезы и тектонические поднятия в Гималаях центрального Непала» (PDF) . Журнал геофизических исследований: Solid Earth . 106 (B11): 26561–26591. Bibcode :2001JGR...10626561L. doi : 10.1029/2001JB000359 .
  12. ^ * Такер, GE; Уиппл, KX (2002). «Топографические результаты, предсказанные моделями эрозии рек: анализ чувствительности и межмодельное сравнение». Журнал геофизических исследований: Solid Earth . 107 (B9): ETG 1–1. Bibcode : 2002JGRB..107.2179T. doi : 10.1029/2001JB000162 . S2CID  43302982.
  13. ^ Шумм, С., Дюмон, Дж., Холбрук, Дж. Активная тектоника и аллювиальные реки. Cambridge University Press, 21 февраля 2002 г.
  14. ^ Нил, Эдвард Г., 2009, Врезание русла и снижение уровня грунтовых вод вдоль недавно сформированного прогляциального потока, долина Менденхолл, юго-восточная Аляска, в Haeussler, PJ, и Galloway, JP, Исследования Геологической службы США на Аляске, 2007: Профессиональная статья Геологической службы США 1760-E, 15
  15. ^ ab Simons, Martin (1962), «Морфологический анализ форм рельефа: новый обзор работ Вальтера Пенка (1888-1923)», Transactions and Papers (Институт британских географов) , 31 (31): 1–14, doi :10.2307/621083, JSTOR  621083
  16. ^ Чорли, Ричард Дж.; Бекинсейл, Роберт П.; Данн, Энтони Дж. (2005) [1973]. "Глава двадцать вторая". История изучения форм рельефа . Том второй. Электронная библиотека Taylor & Francis. С. 790.

Дальнейшее чтение