stringtranslate.com

Речной разрез

Изрезанный ручей в эквадорских Андах в кантоне Каямбе .

Речной разрез — это узкая эрозия , вызванная рекой или ручьем, находящейся далеко от ее нижнего уровня . Врез реки обычен после тектонического поднятия ландшафта. Врезка нескольких рек приводит к образованию расчлененного ландшафта, например, расчлененного плато . Врез реки — это естественный процесс, при котором река врезается в свое русло, углубляя активное русло. Хотя это естественный процесс, он может быть быстро ускорен человеческим фактором, включая изменения в землепользовании, такие как заготовка древесины, горнодобывающая промышленность, сельское хозяйство, строительство дорог и плотин. Скорость разреза является функцией базального напряжения сдвига. Напряжение сдвига увеличивается из-за таких факторов, как осадки в воде, которые увеличивают ее плотность. [1] Напряжение сдвига пропорционально массе воды, силе тяжести и WSS:

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

Причины

Схема реки, прорезающей скалы вниз (серый). Процесс начинается с верхнего изображения.

Традиционная лесозаготовка на западном побережье Соединенных Штатов включала в себя множество методов, которые увеличивали врез реки. Вывозка древесины и связанное с этим строительство дорог способствуют стоку и, таким образом, увеличивают эрозию и попадание наносов в ручьи. [3] Увеличение количества отложений увеличивает мощность потока воды, увеличивая способность потока выполнять геоморфическую работу на дне и берегах. [4] Это приводит к размыву материала дна, подвергая русло коренной породы эрозии и, следовательно, к более высокой скорости разрезания канала. [5] Размытый материал пласта состоит из более мелких отложений, таких как ил, песок и гравий. Их удаление удалит важные водные места обитания для видов лососевых и других водных организмов. [6] Во многих сельскохозяйственных районах реки были выпрямлены и перекрыты дамбами для борьбы с наводнениями и для посадки сельскохозяйственных культур в пойме. [7] Обычно наводнения распространяются по пойме, вызывая отложение отложений и замедляя скорость воды, уменьшая эрозионный потенциал воды. [8] Создание каналов концентрирует паводковые потоки в активном русле, увеличивая эрозию. Разрушение рек в результате сельского хозяйства хорошо задокументировано во всех сельскохозяйственных регионах мира, таких как Центральная долина Калифорнии. [9]

Также документально подтверждено, что добыча гравия в реке является причиной врезания реки. Стабильный материал на русле реки смягчает эрозию, [10] удаление этого защитного слоя из гравия, валунов и т. д. подвергает русло русла эрозионной силе воды. «На реке Русская недалеко от Хилдсбурга, Калифорния, горные работы в русле в 1950-х и 1960-х годах привели к врезке русла на глубину более 3-6 м на протяжении 11 км реки». [5]

Тектоника играет важную роль в формировании ландшафтов и рек, а тектоническое поднятие и врез реки идут рука об руку. С течением геологического времени, по мере того как горы поднимаются выше, вода разрушает глубокие ущелья и каналы, расчленяя ландшафт. В некоторых случаях, например в горах Сьерра-Невада в Калифорнии, было показано, что за последние 5 миллионов лет произошли разрезы длиной до 1 км. [11] «Речная эрозия является одним из основных факторов эволюции ландшафта. За пределами ледниковых регионов реки ответственны за преобразование поднятой местности в сети древесных долин и создание рельефа, который вызывает процессы гравитационного переноса, такие как оползни». [12] Реки и ручьи, пересекающие тектонические границы, подвергаются огромным геоморфическим изменениям. Когда участок на пути реки поднимается, река должна либо отклониться, либо медленно врезаться в поднятую область, создавая ущелье или каньон. [13]

Последствия

Падение уровня грунтовых вод

Когда русло канала опускается, вода из окружающего водоносного горизонта стекает в ручей, понижая уровень грунтовых вод. Это изменяет режим течения ручья и может привести к значительному сокращению летнего стока. [14] Длительный разрез может понизить уровень грунтовых вод до такой степени, что корни прибрежной растительности больше не смогут получить доступ к нему для воды, что приведет к гибели прибрежного леса и, следовательно, к потере устойчивости почвы, что приведет к увеличению отложений. [ нужна цитата ] Прибрежные леса являются одними из самых продуктивных и разнообразных экосистем на планете и по этой причине находятся в центре внимания многих проектов восстановления на всей территории Соединенных Штатов.

Изменение формы склона холма

При низких скоростях эрозии увеличенное врезание ручья может привести к разрушению пологих склонов, создавая выпуклые формы. Таким образом, выпуклые склоны вокруг ручья могут косвенно отражать ускоренное поднятие земной коры . Это связано с тем, что ускоренное врезание может вызвать ускоренную эрозию на соседних склонах, создавая склоны, которые становятся все более крутыми и находятся в равновесии с высокими скоростями эрозии. [15] [16] [А]

Примечания

  1. ^ Вальтеру Пенку часто, но ошибочно приписывают представление о том, что ускоренное поднятие приводит к образованию выпуклых склонов. [15]

Рекомендации

  1. ^ Лаг, Дмитрий; Ховиус, Нильс; Дэви, Филипп (2005). «Расход, изменчивость расхода и профиль русла коренных пород» (PDF) . Журнал геофизических исследований: Поверхность Земли . 110 (F4): нет данных. Бибкод : 2005JGRF..110.4006L. дои : 10.1029/2004JF000259 .
  2. ^ Лаг, Дмитрий (2014). «Модель разреза реки с силой потока: доказательства, теория и не только». Процессы на поверхности Земли и формы рельефа . 39 (1): 38–61. Бибкод : 2014ESPL...39...38L. дои : 10.1002/особенно 3462. S2CID  51832216.
  3. ^ Вакабаяси, Джон; Сойер, Томас Л. (2001). «Врез ручья, тектоника, поднятие и эволюция топографии Сьерра-Невады, Калифорния». Геологический журнал. 109 (5): 539. Бибкод: 2001JG....109..539W. дои: 10.1086/321962.
  4. ^ Ян, Коннектикут, Столл, Дж.Б. (1974). Мощность единичного потока для переноса наносов в естественных реках. Служба водных ресурсов штата Иллинойс. Урбана, Иллинойс. UILU-WRC-74-0088.
  5. ^ Аб Кондольф, генеральный директор; Пьеге, Х.; Лэндон, Н. (2002). «Реакция канала на увеличение и уменьшение количества русла в результате изменения землепользования: контрасты между двумя водосборными бассейнами». Геоморфология . 45 (1–2): 35–51. Бибкод : 2002Geomo..45...35K. дои : 10.1016/S0169-555X(01)00188-X.
  6. ^ Кондольф, Г. (1997). Профиль: Голодная вода: Влияние плотин и добычи гравия на русла рек. Экологический менеджмент, 21(4), 533–551.
  7. ^ Дойл, М. Шилдс-младший Ф. 1998. Возмущения ступенчатых гидрографов, вызванные канализацией и разрезом. Международная конференция по вопросам инженерии водных ресурсов, 01.05.1998.
  8. ^ Хейлер, Гудрун; Хейн, Томас; Шимер, Фриц; Борнетт, Гудрун (1995). «Гидрологическая связь и пульсация паводков как центральные аспекты целостности системы река-пойма». Регулируемые реки: исследования и управление. 11 (3–4): 351. doi:10.1002/rrr.3450110309.
  9. ^ Флорсхайм, JL; Николс, Алабама; Устин, С .; Лэй, М. (2011). «Идентификация и количественная оценка экологических изменений в системах берегов каналов в небольшом сельскохозяйственном водоразделе Калифорнии». Тезисы осеннего собрания АГУ . 31 : Б31К–06. Бибкод : 2011AGUFM.B31K..06F.
  10. ^ Янсен, Дж. (2006), Частота масштабов наводнений и литологический контроль на врезе коренной реки в посторогенной местности. Геоморфология. V82, выпуски 1–2, страницы 39–57.
  11. ^ Лаве, Дж.; Авуак, JP (2001). «Речной разрез и тектоническое поднятие через Гималаи в центральном Непале» (PDF) . Журнал геофизических исследований: Solid Earth . 106 (Б11): 26561–26591. Бибкод : 2001JGR...10626561L. дои : 10.1029/2001JB000359 .
  12. ^ * Такер, GE; Уиппл, KX (2002). «Топографические результаты, предсказанные с помощью моделей речной эрозии: анализ чувствительности и межмодельное сравнение». Журнал геофизических исследований: Solid Earth . 107 (Б9): ЭТГ 1–1. Бибкод : 2002JGRB..107.2179T. дои : 10.1029/2001JB000162 . S2CID  43302982.
  13. ^ Шумм, С., Дюмон, Дж., Холбрук, Дж. Активная тектоника и аллювиальные реки. Издательство Кембриджского университета, 21 февраля 2002 г.
  14. ^ Нил, Эдвард Г., 2009, Врез канала и снижение уровня грунтовых вод вдоль недавно образовавшегося прогляциального потока, долина Менденхолл, юго-восточная Аляска, в Хойслере, П.Дж., и Галлоуэй, Дж.П., Исследования Геологической службы США на Аляске, 2007: Профессиональный документ Геологической службы США 1760-E, 15
  15. ^ Аб Саймонс, Мартин (1962), «Морфологический анализ форм рельефа: новый обзор работ Вальтера Пенка (1888-1923)», Transactions and Papers (Институт британских географов) , 31 (31): 1–14 , номер документа : 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. Два. Электронная библиотека Тейлора и Фрэнсиса. п. 790.

дальнейшее чтение