Рот бар
Устьевая перемычка — это элемент дельтовой системы , который относится к типичному среднерусловому отложению наносов, переносимых руслом реки в устье реки . [ 1 ]
Механизм формирования
[ редактировать ]рек Устьевые перемычки образуются из-за того, что площадь поперечного сечения расширяющегося стока, содержащего наносы, увеличивается , и, следовательно, скорость переноса наносов вниз по центральной линии струи уменьшается в направлении бассейна по мере того, как поток переходит от напорного к неограниченному. [ 1 ] Более конкретно, четыре стадии формирования устьевого бара реки: (1) Турбулентная струя, расширяясь в мелководный и наклонный бассейн, сначала создает параллельные подводные дамбы, простирающиеся в направлении бассейна и начинающие устьевой бар реки в направлении от кончиков дамбы из-за уменьшения струи поток импульса и, как следствие, высокая скорость седиментации в этом регионе; (2) Подводные дамбы простираются в сторону бассейна, а устьевой вал реки расширяется и продвигается вперед, поскольку его присутствие вызывает ускорение потока на линиях тока над перевалом, и впоследствии это ускорение изменяет градиент переноса наносов по перевалу, вызывая эрозию на поверхности перевала вверх по течению и отложение в баре ниже по течению ; (3) Выдвижение устьевого стержня реки прекращается и застаивается, когда глубина над стержнем достаточно мала, чтобы создать давление жидкости на стороне стержня выше по течению, заставляя поток обтекать стержень и, следовательно, уменьшая скорость и напряжение сдвига над вершиной стержня; (4) Наконец, поскольку дамбы продолжают расти и расширяться из-за присутствия перевала, увеличение сброса воды и наносов вокруг перевала приводит к расширению и созданию классического треугольного устьевого перевала реки на виде в плане. [ 1 ]
Элементы управления эволюцией мундштука
[ редактировать ]На динамику эрозии и отложения отложений в устьевой зоне, а, следовательно, на образование и рост устьевых перемычек, влияют несколько естественных и искусственных факторов. Деятельность человека, такая как строительство водохранилищ , крупномасштабная мелиорация и строительство насыпей, полностью нарушает гидродинамический баланс системы и постоянно нарушает морфологию устьевых откосов. [ 2 ] гидродинамические факторы, такие как сток воды , колебания расхода рек, т. е. неравномерные условия стока, связанные с гидрографом реки , поток наносов, характеристики наносов, геометрия устья реки, растительность, наличие приливов Кроме того, жизненно важную роль играют и волн. в динамике эрозии и отложения отложений в устьях рек и активизировать серьезный геоморфологический контроль над развитием устьевых кос. [ 2 ] [ 3 ]
Что касается характеристик отложений, то масса и связность играют важную роль в эволюции устьевого перевала реки. Поскольку более крупные отложения плохо удерживаются струей, они, скорее всего, будут откладываться вблизи устья реки и приведут к строительству устьевых кос. С другой стороны, поскольку мелкие отложения обычно переносятся во взвешенном виде, они могут переноситься дальше и широко рассеиваться, что в большинстве случаев приводит к строительству дамб. [ 2 ] [ 4 ] Более того, сцепление отложений, а также растительность играют роль в морфологии устьевых отложений рек, усиливая стабилизацию и, как следствие, изменяя гидравлическую геометрию устья и изменяя гидродинамику струи. [ 2 ] [ 5 ] [ 6 ] Размер зерен , который контролирует скорость осаждения частиц, также влияет на расположение устьевой перемычки реки ближе к водовыпуску. [ 7 ] Кроме того, результаты модели [ 1 ] недавно предположили, что ширина, глубина русла реки, скорость оттока и уклон бассейна являются наиболее важными переменными, влияющими на расстояние до устьевой перемычки реки.
Помимо контроля, связанного с речными процессами , влияние морских факторов, таких как волновая активность и приливы, на устьях рек, имеет важное значение для эволюции устьевого перемычки. Волны оказывают двойное влияние на рост мундштука; в то время как небольшие и локально генерируемые волны способствуют образованию баров за счет увеличения распространения струи, большие волны зыби подавляют развитие баров. [ 2 ] С другой стороны, сложные эффекты приливов зависят от относительной силы инерции реки по отношению к энергии приливов. Когда приливная энергия значительно превышает речную, сильно страдает гидродинамика выходящей из устья реки струи, доминирующей в отложении наносов. [ 8 ] Постоянно изменяющаяся скорость приливной волны, ширина распространяющейся струи, глубина воды и, следовательно, донное трение на протяжении всего приливного цикла вызывают развитие отчетливой морфологии устья. [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ] Речной сток , приливы и волны также могут одновременно влиять на динамику стока в зависимости от плавучести, которые играют важную роль в развитии устьевых баров. [ 10 ] [ 12 ]
Важность полосок для рта
[ редактировать ]При рассмотрении дельты с преобладанием рек формирование и эволюция конечных водораспределительных русел дельты, которые являются наиболее активными частями распределительной русловой сети, тесно связаны с формированием устьевых кос. [ 13 ] Раздвоение руслового потока вследствие первоначального образования устьевого перемычки образует новые распределительные каналы, которые расширяются по мере миграции устьевого перемычки. Рост устьевой перемычки в латеральном направлении и вверх по течению снижает скорость течения и поток наносов, т.е. способность потока переносить наносы через этот канал, что приводит к заполнению и заброшению конечного распределительного канала. Активный канал, куда направляется поток, снова раздваивается вслед за образованием еще одной устьевой перемычки и образует еще одну единицу каналов.
Кроме того, устьевые отмели рек являются важными резервуарами углеводородов . [ 14 ] [ 15 ] и получили широкое толкование в геологических летописях . [ 16 ] [ 17 ] Анализ гидравлических и седиментологических условий формирования, проградации и агградации устьевых кос , а также прогноз их формы, размера и расстояния невероятно ценны для прогнозирования водохранилищ.
В конце концов, в устьевых регионах наблюдается взаимное взаимодействие морфологии и динамики стока. В то время как морфология устья формируется и зависит от динамики потока и отложений или структуры волн и течений, устьевые планки также изменяют эту динамику и меняют морфологию эстуариев. [ 13 ] Таким образом, понимание эволюции устьевого перемычки является ключом к дальнейшей и лучшей количественной оценке изменений в речной гидравлике и морфодинамике, вызванных существованием устьевого перемычки.
Различные типы
[ редактировать ]Ротовые планки классифицируются в зависимости от основных сил, доминирующих в их формировании: [ 10 ] (1) инерция оттока, (2) трение турбулентного дна, (3) плавучесть стоков , (4) волновые и, наконец, (5) приливные силы.
Устьевые перемычки рек, где преобладает инерция
[ редактировать ]Процессы, связанные с высокими скоростями оттока на глубоководном выходе и рассеиванием наносов за счет турбулентной струи, приводят к образованию узких, удлиненных полулунных полос с плоской или плавно восходящей спинкой, которые также называют устьевыми перемычками типа Гилберта, обычно на глубокой воде. районы дельты .
Устьевые перемычки с преобладанием трения
[ редактировать ]Боковое распространение турбулентной струи, усиленное увеличением сопротивления трения на мелководье в прибрежных водах, что также связано с высокой донной нагрузкой, приводит к образованию почти треугольной «средней перемычки» в устье реки, вызывающей раздвоение русла. По мере продолжения проградации в устьях раздвоенных каналов развиваются новые бары, которые усиливают рост дельты по направлению к бассейну . Дельта Миссисипи состоит из мелководных типов с преобладанием трения на востоке (Северо-восточный перевал).
Бары в устье реки с преобладанием плавучести
[ редактировать ]Преобладание процессов плавучести в устье реки, связанное с сильной стратификацией плотности стока и нагрузкой мелкозернистыми наносами, а не нагрузкой дна , приводит к образованию ограниченных по латерали узких радиальных баров с пологими склонами на мелководных участках дельты. Дельта Миссисипи состоит из широко разделенных на юге типов устьевых перевалов с преобладанием плавучести ( Саут-Западный перевал и Южный перевал).
Бары в устье реки, где доминируют волны
[ редактировать ]Мощная и постоянная энергия волн и соответствующие процессы, такие как переработка волн, преломление оттока, перемешивание из-за обрушения волн , рассеяние наносов вдоль берега и поперек берега, создают регулярные, обычно заполненные песком, серповидные бары, расположенные на небольших расстояниях от устья. Форма и расположение устья также изменяются при нормальном или косом падении волны.
Бары в устье реки, где преобладают приливы
[ редактировать ]Развитие устьевых баров рек, где преобладают приливы, во многом зависит от двунаправленного переноса наносов приливными течениями, что приводит к значительному возврату наносов вверх по течению в русло. в котором преобладают паводки и отливы, Перенос наносов, образует широкую прерывистую радиальную устьевую полосу, в которой преобладают большие приливные хребты, разделенные глубокими каналами.
Последствия для управления эстуарием
[ редактировать ]Эволюция устьевого бара реки имеет чрезвычайно важное значение в прибрежном ландшафте. Большую часть времени они находятся под водой и недоступны. Однако после того, как они выходят на поверхность и становится видна их субаэральная часть, они превращаются в дельтовые острова. Следовательно, способствуя расширению земель, они восстанавливают искусственно измененные береговые линии и смягчают береговую эрозию . [ 18 ] [ 19 ] [ 20 ] защищать прибрежные сообщества, [ 21 ] способствовать росту растительности, обеспечивать среду обитания для богатых и продуктивных экосистем эстуариев, [ 22 ] и потенциально могут быть использованы для сельского хозяйства, проживания и инженерного дела. Кроме того, отложения устьевых кос представляют собой стратегическое место для исследовательских проектов по восстановлению эстуариев и дельт, что делает их идеальными для изучения последствий уменьшения речных наносов и относительного повышения уровня моря , а также для оценки эволюции, включая потерю земель и затопление реки. дельты. [ 23 ]
Серьезным примером является дельта реки Миссисипи , где прибрежные водно-болотные угодья исчезают со скоростью примерно 1% суши в год. [ 24 ] [ 25 ] В дельте Миссисипи, чтобы предотвратить потерю земель и смягчить береговую эрозию, искусственные водозаборы, соединяющие реку с водно- болотными угодьями дельты. были построены [ 18 ] [ 26 ] [ 27 ] По сути, ожидается, что эти отклонения приведут к образованию устьевых перемычек на нижнем конце потока. Таким образом, планы восстановления и исследования многих ученых и инженеров направлены в конечном итоге на содействие отложению устьевых планок путем стратегического выбора мест и геометрии отвода и, как следствие, стабилизации струи, повышения донного трения и эффективности улавливания наносов. [ 6 ] [ 28 ] [ 29 ] [ 30 ] Этот пример показывает, насколько важно понимать динамику устьевых перемычек рек и физику их формирования для будущих обсуждений освоения новых земель, восстановления устьев, а также мер по смягчению последствий потери водно-болотных угодий дельты.
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с д Эдмондс, округ Колумбия; Слингерленд, РЛ (2007). «Механика формирования устьевого бара: последствия для морфодинамики дельтовых распределительных сетей». Журнал геофизических исследований . 112 (Ф2): F02034. Бибкод : 2007JGRF..112.2034E . дои : 10.1029/2006JF000574 .
- ^ Jump up to: а б с д и Фагерацци, Серджио; Эдмондс, Дуглас А.; Нардин, Уильям; Леонарди, Николетта; Канестрелли, Альберто; Фальчини, Федерико; Джеролмак, Дуглас Дж.; Мариотти, Джулио; Роуленд, Джоэл К.; Слингерленд, Руди Л. (сентябрь 2015 г.). «Динамика устьевых отложений рек: ДИНАМИКА УСТЬЕВЫХ ОТЛОЖЕНИЙ» . Обзоры геофизики . 53 (3): 642–672. дои : 10.1002/2014RG000451 .
- ^ Лэмб, Майкл П.; Ниттруер, Джеффри А.; Мохриг, Дэвид; Шоу, Джон (март 2012 г.). «Контроль запоров и речных шлейфов при размыве вверх по течению от устьев рек: последствия для речной-дельтовой морфодинамики» . Журнал геофизических исследований: Поверхность Земли . 117 (F1): н/д. Бибкод : 2012JGRF..117.1002L . дои : 10.1029/2011JF002079 .
- ^ ). «Начальная топография устьевых террас с преобладанием речных вод: теория . Норихиро Идзуми ( 2003 , » ; Танака, Хитоши ; Дате, Масанао ISSN 1882-7187 .
- ^ Хойал, DCJD; Листы, бакалавр искусств (23 апреля 2009 г.). «Морфодинамическая эволюция экспериментальных связных дельт» . Журнал геофизических исследований . 114 (Ф2): F02009. Бибкод : 2009JGRF..114.2009H . дои : 10.1029/2007JF000882 . ISSN 0148-0227 .
- ^ Jump up to: а б Эдмондс, Дуглас А.; Слингерленд, Руди Л. (февраль 2010 г.). «Значительное влияние сцепления осадков на морфологию дельты» . Природа Геонауки . 3 (2): 105–109. Бибкод : 2010NatGe...3..105E . дои : 10.1038/ngeo730 . ISSN 1752-0894 .
- ^ Ван, Флора С.; Инженерная экспериментальная станция водных путей армии США; Соединенные Штаты; Университет штата Луизиана (Батон-Руж, Луизиана). (1985). Дельта реки Атчафалая. Отчет 7. Аналитический анализ развития дельты реки Атчафалая . Виксбург, Миссисипи: Спрингфилд, Вирджиния: Экспериментальная станция инженеров водных путей армии США; [Доступно в Национальной службе технической информации].
- ^ Кай, Х.; Савение, HHG; Тоффолон, М. (15 июля 2013 г.). «Соединение реки с устьем: влияние речного стока на затухание приливов» . Дискуссии по гидрологии и наукам о системе Земли . 10 (7): 9191–9238. дои : 10.5194/hessd-10-9191-2013 . ISSN 1812-2116 .
- ^ Леонарди, Николетта; Канестрелли, Альберто; Солнце, Дао; Фагерацци, Серджио (2013). «Влияние приливов на морфологию и гидродинамику устья» . Журнал геофизических исследований: Океаны . 118 (9): 4169–4183. Бибкод : 2013JGRC..118.4169L . дои : 10.1002/jgrc.20302 . ISSN 2169-9291 .
- ^ Jump up to: а б с Райт, Л.Д. (1 июня 1977 г.). «Перенос и отложение наносов в устьях рек: синтез» . Бюллетень ГСА . 88 (6): 857–868. Бибкод : 1977GSAB...88..857W . doi : 10.1130/0016-7606(1977)88<857:STADAR>2.0.CO;2 . ISSN 0016-7606 .
- ^ Абрамович Г.Н. (1963). Теория турбулентных струй . Кембридж, Массачусетс: MIT Press.
- ^ Роуленд, Джоэл К.; Дитрих, Уильям Э.; Стейси, Марк Т. (2010). «Морфодинамика формирования подводной дамбы: понимание морфологии устья реки, полученное в результате экспериментов» . Журнал геофизических исследований: Поверхность Земли . 115 (Ф4). Бибкод : 2010JGRF..115.4007R . дои : 10.1029/2010JF001684 . ISSN 2156-2202 .
- ^ Jump up to: а б Олариу, К.; Бхаттачарья, JP (1 февраля 2006 г.). «Конечные распределительные каналы и архитектура фронта дельты систем дельты, над которыми доминируют реки» . Журнал осадочных исследований . 76 (2): 212–233. Бибкод : 2006JSedR..76..212O . дои : 10.2110/jsr.2006.026 . ISSN 1527-1404 .
- ^ Роберт С. Тай; Янок П. Бхаттачар (1999). «Геология и стратиграфия речно-дельтовых отложений формации Ивишак: применение для разработки месторождения Прадхо-Бей, Аляска» . Бюллетень AAPG . 83 . doi : 10.1306/e4fd421f-1732-11d7-8645000102c1865d . ISSN 0149-1423 .
- ^ Роберт С. Тай; Джеймс Дж. Хики (2001). «Характеристика проницаемости песчаников распределительных устьевых кос на месторождении Прадхо-Бэй, Аляска: как горизонтальные керны снижают риск при разработке дельтовых коллекторов» . Бюллетень AAPG . 85 . дои : 10.1306/8626c91f-173b-11d7-8645000102c1865d . ISSN 0149-1423 .
- ^ Тай, Роберт С. (август 2004 г.). «Геоморфология: подход к определению размеров подземного резервуара» . Бюллетень AAPG . 88 (8): 1123–1147. Бибкод : 2004BAAPG..88.1123T . дои : 10.1306/02090403100 . ISSN 0149-1423 .
- ^ Янок П. Бхаттачарья; Брайан Дж. Ви (2001). «Дельты низин в формации Frontier, бассейн реки Паудер, Вайоминг: значение для стратиграфических моделей последовательностей» . Бюллетень AAPG . 85 . дои : 10.1306/8626c7b7-173b-11d7-8645000102c1865d . ISSN 0149-1423 .
- ^ Jump up to: а б Паола, Крис; Твилли, Роберт Р.; Эдмондс, Дуглас А.; Ким, Вонсак; Мохриг, Дэвид; Паркер, Гэри; Випарелли, Энрика; Воллер, Воган Р. (15 января 2011 г.). «Естественные процессы при восстановлении дельты: применение к дельте Миссисипи» . Ежегодный обзор морской науки . 3 (1): 67–91. Бибкод : 2011ARMS....3...67P . doi : 10.1146/annurev-marine-120709-142856 . ISSN 1941-1405 . ПМИД 21329199 .
- ^ Эдмондс, Дуглас А. (ноябрь 2012 г.). «Восстановительная седиментология» . Природа Геонауки . 5 (11): 758–759. Бибкод : 2012NatGe...5..758E . дои : 10.1038/ngeo1620 . ISSN 1752-0894 .
- ^ Ким, Вонсак (август 2012 г.). «Земля, построенная наводнением» . Природа Геонауки . 5 (8): 521–522. дои : 10.1038/ngeo1535 . ISSN 1752-0894 .
- ^ Костанца, Роберт; Перес-Макео, Октавио; Мартинес, М. Луиза; Саттон, Пол; Андерсон, Шэролин Дж.; Малдер, Кеннет (июнь 2008 г.). «Ценность прибрежных водно-болотных угодий для защиты от ураганов» . Амбио: журнал о человеческой среде . 37 (4): 241–248. doi : 10.1579/0044-7447(2008)37[241:TVOCWF]2.0.CO;2 . ISSN 0044-7447 . ПМИД 18686502 . S2CID 15164978 .
- ^ Госселинк, Джеймс Г. (1984). Экология дельтовых болот прибрежной Луизианы: профиль сообщества / Джеймс Г. Госселинк . Вашингтон, округ Колумбия: Национальная группа по прибрежным экосистемам, Отдел биологических служб, научных исследований, Служба рыболовства и дикой природы, Министерство внутренних дел США. дои : 10.5962/bhl.title.4037 .
- ^ Чжан, Сяодун; Фан, Дайду; Ян, Цзошэн; Сюй, Шумей; Чи, Ваньцин; Ван, Хунмин (01 ноября 2020 г.). «Устойчивый рост устьевых баров в уязвимой дельте реки Чанцзян» . Журнал гидрологии . 590 : 125450. Бибкод : 2020JHyd..59025450Z . doi : 10.1016/j.jгидроl.2020.125450 . ISSN 0022-1694 . S2CID 224923372 .
- ^ Дэй, Джон В.; Бритч, Луи Д.; Хоуз, Сюзанна Р.; Шаффер, Гэри П.; Рид, Дениз Дж.; Кахун, Дональд (август 2000 г.). «Схема и процесс потери земель в дельте Миссисипи: пространственный и временной анализ изменения среды обитания водно-болотных угодий» . Эстуарии . 23 (4): 425. дои : 10.2307/1353136 . JSTOR 1353136 . S2CID 84606861 .
- ^ Пенленд, Ши; Коннор, Пол Ф.; Белл, Эндрю; Фернли, Сара; Уильямс, С. Джеффресс (2005). «Изменения на береговой линии Луизианы: 1855–2002 гг.» . Журнал прибрежных исследований : 7–39. ISSN 0749-0208 . JSTOR 25737047 .
- ^ Ким, Вонсак; Мохриг, Дэвид; Твилли, Роберт; Паола, Крис; Паркер, Гэри (20 октября 2009 г.). «Возможно ли построить новую землю в дельте реки Миссисипи?» . Эос, Труды Американского геофизического союза . 90 (42): 373–374. Бибкод : 2009EOSTr..90..373K . дои : 10.1029/2009EO420001 .
- ^ Фальчини, Федерико; Хан, Николь С.; Мачеллони, Леонардо; Хортон, Бенджамин П.; Латкен, Кэрол Б.; Макки, Карен Л.; Сантолери, Розалия; Колелла, Симона; Ли, Чунянь; Вольпе, Джанлука; Д'Эмидио, Марко (ноябрь 2012 г.). «Связь исторического наводнения на реке Миссисипи в 2011 году с отложением отложений на прибрежных водно-болотных угодьях» . Природа Геонауки . 5 (11): 803–807. Бибкод : 2012NatGe...5..803F . дои : 10.1038/ngeo1615 . ISSN 1752-0894 .
- ^ Фальчини, Федерико; Джеролмак, Дуглас Дж. (21 декабря 2010 г.). «Теория потенциального завихрения для образования удлиненных русел в дельтах рек и озер» . Журнал геофизических исследований . 115 (Ф4): F04038. Бибкод : 2010JGRF..115.4038F . дои : 10.1029/2010JF001802 . ISSN 0148-0227 .
- ^ Колдуэлл, Ребекка Л.; Эдмондс, Дуглас А. (2014). «Влияние свойств отложений на дельтовые процессы и морфологию: исследование численного моделирования» . Журнал геофизических исследований: Поверхность Земли . 119 (5): 961–982. Бибкод : 2014JGRF..119..961C . дои : 10.1002/2013JF002965 . ISSN 2169-9011 . S2CID 128778862 .
- ^ Канестрелли, Альберто; Нардин, Уильям; Эдмондс, Дуглас; Фагерацци, Серджио; Слингерленд, Руди (январь 2014 г.). «Значение фрикционных эффектов и струйной неустойчивости в морфодинамике устьевых валов и дамб рек: ТРЕНИЕ И СТРУЙНАЯ НЕУСТОЙЧИВОСТЬ» . Журнал геофизических исследований: Океаны . 119 (1): 509–522. дои : 10.1002/2013JC009312 .