Аллювиальная река
Аллювиальная река – это река, русло и берега которой состоят из подвижных отложений и/или почвы . Аллювиальные реки формируются самостоятельно, а это означает, что их русла формируются в зависимости от величины и частоты наводнений , которые они испытывают, а также способности этих наводнений разрушать , откладывать и переносить наносы . По этой причине аллювиальные реки могут принимать различные формы в зависимости от свойств своих берегов; потоки, которые они испытывают; местная прибрежная экология; а также количество, размер и тип отложений, которые они несут. [1]
В меньшем пространственном масштабе и более коротком временном масштабе характер движения воды в результате таких событий, как сезонные наводнения , создает различные участки почвы, которые варьируются от аэробных до анаэробных и имеют разные питательные вещества, скорости и динамику разложения. Если посмотреть на более крупные пространственные масштабы, топографические особенности были созданы ледниковыми событиями, такими как оледенение и дегляциация, изменения уровня моря, тектонические движения и другие события, которые происходят в более длительных временных масштабах. Эти краткосрочные и долгосрочные масштабы вместе определяют характер и характеристики аллювиальных рек. Эти реки также состоят из определенных топографических особенностей, которые включают склоны холмов при формировании бортов долины, террасы, остатки старых пойм на более высоких высотах, чем пойма, которая в настоящее время активна, естественные дамбы, меандровые завитки, естественные дренажные каналы и поймы. которые являются временными, а также постоянными. [2]
Аллювиальные русла
[ редактировать ]Естественные аллювиальные каналы имеют разнообразную морфологическую структуру, но в целом их можно охарактеризовать как прямые, извилистые , плетеные или анастомозирующие . [3] Различная структура русла является результатом различий в расходе воды по всему берегу , градиенте, поступлении наносов и материале берегов. [3] Структура каналов может быть описана на основе их уровня извилистости , который представляет собой отношение длины канала, измеренной вдоль его центра, к расстоянию по прямой, измеренному вдоль оси долины. [3]
Прямые/извилистые каналы
[ редактировать ]Прямые каналы (извилистость <1,3) относительно редки в природных системах из-за того, что осадки и потоки редко распределяются равномерно по ландшафту. [3] Неравномерности отложения и размыва отложений приводят к образованию чередующихся баров, находящихся последовательно на противоположных сторонах русла. [3] Чередование последовательностей стержней приводит к тому, что поток направляется по извилистой схеме, что приводит к образованию извилистых каналов (извилистость 1,3-1,5). [3]
Извилистые каналы
[ редактировать ]Меандрирующие каналы более извилисты (извилистость> 1,5), чем прямые или извилистые каналы, и определяются морфологической меандра единицей длины волны . [3] Длина волны меандра — это расстояние от вершины одного изгиба до другого на той же стороне канала. [3] Длина волны меандрирующих каналов описана в разделе 1.2 Геоморфные единицы. [3] Извилистые каналы широко распространены в настоящее время, но геоморфических свидетельств их существования до эволюции наземных растений обнаружено не было. [3] Во многом это объясняется влиянием растительности на повышение устойчивости берегов и поддержание формирования меандра. [3]
Плетеные каналы
[ редактировать ]Плетеные каналы характеризуются множеством активных потоков внутри широкого канала с низкой извилистостью. [3] Меньшие потоки ручьев расходятся вокруг отложений, а затем сходятся, образуя переплетение. [3] Плетеные каналы являются динамичными, пряди движутся внутри канала. [3] Разветвленные каналы возникают из-за нагрузки наносов, превышающей возможности водного транспорта. [3] Они встречаются ниже по течению от ледников и горных склонов в условиях высокого уклона, переменного стока и высоких нагрузок крупнозернистых наносов. [3]
Анастомозирующие каналы
[ редактировать ]Анастомозирующие каналы подобны плетеным каналам тем, что состоят из сложных тяжей, которые расходятся, а затем сходятся вниз по течению. [3] Однако анастомозирующие каналы отличаются от плетеных каналов тем, что они обтекают относительно стабильные, обычно покрытые растительностью островки. [3] Они также, как правило, имеют более низкие градиенты, уже и глубже, а также имеют более постоянные пряди. [3]
Геоморфные единицы
[ редактировать ]Длина волны меандра
[ редактировать ]Длина меандра волны или последовательность чередующихся полос считается основной экологической и морфологической единицей извилистых аллювиальных рек. [4] Длина волны меандра состоит из двух чередующихся стержней, каждая из которых имеет лужу, вырытую из откоса , выступающего выступа или пойнт-бара и перекатки , соединяющей лужу и пойнт-бар. [4] В идеализированном канале длина волны меандра составляет от 10 до 11 ширины канала. [3] Это соответствует тому, что пулы (а также перекаты и пойнт-бары) разделены в среднем шириной канала от 5 до 6. [3] Радиус кривизны изгиба меандра описывает герметичность дуги меандра и измеряется радиусом окружности, соответствующей дуге меандра. [3] Радиус кривизны в 2–3 раза превышает ширину канала. [3]
Формы рельефа
[ редактировать ]поймы
[ редактировать ]Поймы — это участки суши, прилегающие к руслам аллювиальных рек, которые часто затопляются . [3] Поймы формируются за счет отложения взвешенной нагрузки от берегового стока, отложения наносов в результате боковой миграции рек и ландшафтных процессов, таких как оползни . [3]
Естественные дамбы
[ редактировать ]Естественные дамбы возникают, когда пойма аллювиальной реки формируется в основном за счет береговых отложений и когда относительно крупнозернистые материалы откладываются вблизи основного русла. [3] Естественные дамбы становятся выше прилегающей поймы, что приводит к образованию заболоченных мест и протоков язу, в которых притоки вынуждены течь параллельно основному руслу, а не сходиться с ним. [3]
Террасы
[ редактировать ]Террасы — это объекты хранения наносов, которые фиксируют прошлую доставку наносов аллювиальной рекой. [3] Многие изменения граничных условий могут образовывать террасы в аллювиальных речных системах. [3] Основная причина их образования состоит в том, что река не имеет транспортных возможностей для перемещения наносов, поступающих в нее по ее водоразделу . [3] Климат прошлого четвертичного периода был связан с разрушением и врезанием пойм, в результате чего остались ступенчатые террасы. [3] Подъем, а также понижение уровня моря также могут привести к образованию террас, поскольку река врезается в нижележащее русло и сохраняет осадки в пойме. [3]
Геоморфические процессы
[ редактировать ]Компоненты природного гидрографа
[ редактировать ]Компоненты естественного гидрографа, такие как штормы ( наводнения ), основные стоки, пики таяния снегов и участки спада, являются специфическими для рек катализаторами, которые формируют аллювиальные речные экосистемы и обеспечивают важные геоморфические и экологические процессы. [4] режима реки Сохранение годовых изменений гидрологического – характера величины, продолжительности, частоты и времени стока – имеет важное значение для поддержания экологической целостности аллювиальных речных экосистем. [4]
Миграция каналов
[ редактировать ]Береговая эрозия на берегах на внешней стороне меандров в сочетании с отложением пиковых полос на внутренней стороне меандров вызывает миграцию русла . [3] Наибольшая береговая эрозия часто происходит сразу после вершины меандра, вызывая миграцию вниз по течению, поскольку высокоскоростной поток разъедает берег, вынуждая его огибать кривую меандра. [3] Отрыв - это еще один процесс миграции русла, который происходит гораздо быстрее, чем процесс постепенной миграции, вызванный эрозией берегов и отложением стрел. [3] Отрыв происходит, когда боковая миграция приводит к тому, что два меандра сближаются настолько, что берег реки между ними прорывается, вызывая соединение меандров и образование двух каналов. [3] Когда первоначальный канал отрезается от нового канала из-за отложения отложений, образуются старицы. [3] Миграция по руслу важна для поддержания разнообразия водных и прибрежных сред обитания. [4] Миграция приводит к попаданию отложений и древесного мусора в реку и созданию новых пойм внутри меандра. [4]
Осадочные бюджеты
[ редактировать ]Динамические устойчивые состояния эрозии и отложения отложений способствуют поддержанию морфологии аллювиальных каналов, поскольку река достигает ввоза и вывоза мелких и крупных отложений примерно с одинаковой скоростью. [4] На вершинах меандровых кривых высокоскоростные потоки размывают осадки и образуют лужи. [4] Затем мобилизованный осадок откладывается на перемычке прямо поперек русла или ниже по течению. [4] Потоки большой величины и продолжительности можно рассматривать как важные пороговые значения, которые определяют мобильность русла русла. [4] русла Ухудшение или деградация указывают на дисбаланс баланса наносов. [4]
Наводнение
[ редактировать ]Наводнение является важным компонентом, определяющим морфологию русел аллювиальных речных систем. [4] Сезонные наводнения также повышают продуктивность и связность поймы. [2] Крупные паводки, повторяемость которых превышает 10–20 лет, образуют и поддерживают основные русла, а также отрывные и боковые русла, водно-болотные угодья и старицы . [4] Затопление поймы происходит в среднем каждые 1–2 года при стоке выше уровня полноводья и смягчает силу наводнения и размыв русла, а также способствует круговороту питательных веществ между рекой и окружающим ландшафтом. [4] Наводнение имеет важное значение для сложности водной и прибрежной среды обитания, поскольку оно формирует разнообразие особенностей среды обитания, которые различаются по своим экосистемным функциям. [4]
Биологические компоненты
[ редактировать ]Прибрежные места обитания
[ редактировать ]Прибрежные среды обитания особенно динамичны в аллювиальных речных экосистемах из-за постоянно меняющейся речной среды. [4] Попеременный размыв баров, миграция русла, затопление поймы и отрыв русла создают изменчивые условия среды обитания, к которым прибрежная растительность должна адаптироваться. [4] Образование всходов и развитие древостоев зависят от благоприятного субстрата, который, в свою очередь, зависит от того, как сортируются наносы по берегам русла. [4] В целом, молодая прибрежная растительность и виды-первопроходцы приживаются в районах, подверженных активным русловым процессам, например, в отмелях, где присутствуют более крупные отложения, такие как гравий и булыжник, но они сезонно мобилизуются. [4] Зрелая прибрежная растительность может располагаться выше по склону, где преобладают более мелкие отложения, такие как песок и ил, а нарушения, вызванные активными речными процессами, встречаются реже. [4]
Водная среда обитания
[ редактировать ]Водная среда обитания в аллювиальных реках формируется в результате сложного взаимодействия между отложениями, потоком, растительностью и древесным мусором . [4] Бассейны представляют собой более глубокие участки с относительно прохладной водой и служат убежищем для рыб и других водных организмов. [4] Среда обитания в бассейнах улучшается за счет сложных структур, таких как большие древесные обломки или валуны. [4] Пороги представляют собой более мелкую, очень бурную водную среду обитания, состоящую в основном из булыжника. [4] Здесь вода смешивается с воздухом на поверхности воды, увеличивая уровень растворенного кислорода в потоке. Бентические макробеспозвоночные обитают в перекатах, обитая на поверхности и в промежутках между камнями. Многие виды также зависят от низкоэнергетических затонов для питания и важных стадий жизненного цикла. [4]
Человеческое воздействие
[ редактировать ]Воздействие землепользования
[ редактировать ]Ведение журнала
[ редактировать ]Было показано, что вырубка лесных массивов в аллювиальных водоразделах увеличивает выход наносов в реки, вызывая ухудшение русла реки, увеличение мутности и изменение размера и распределения наносов вдоль русла. Увеличение выхода наносов объясняется увеличением стока, эрозией и разрушением склонов в результате удаления растительности с ландшафта, а также строительства дорог.
Сельское хозяйство
[ редактировать ]Сельскохозяйственные земли используют отвод воды из аллювиальных рек для выращивания сельскохозяйственных культур, а также ограничивают способность реки извиваться или мигрировать из-за строительства дамб или других форм защиты. Результатом является упрощенная морфология каналов с более низкими базовыми расходами.
Плотины и водозаборы
[ редактировать ]Плотины и водозаборы изменяют естественный гидрологический режим рек как вверх, так и вниз по течению, оказывая широкомасштабное воздействие на экосистему водораздела. [5] [6] Поскольку морфология аллювиальных рек и процессы в речных экосистемах в значительной степени формируются сложным взаимодействием компонентов гидрографа, таких как величина, частота, продолжительность, время и скорость изменения стока, любое изменение одного из этих компонентов может быть связано с ощутимым изменением. экосистемы. [4] Плотины часто связаны с уменьшением масштабов паводков в сезон дождей и изменением (часто уменьшением) основного стока в засушливый сезон. [6] Это может отрицательно повлиять на водные организмы, которые специально приспособились к естественным условиям стока. [6] Изменяя компоненты естественного гидрографа, в частности уменьшая величину стока, плотины и другие водозаборы уменьшают способность реки мобилизовать наносы, что приводит к засорению каналов. [7] И наоборот, плотины являются физическим барьером для естественного непрерывного движения наносов от истоков к устью реки и могут создавать условия нехватки наносов и разрывы непосредственно вниз по течению. [7]
Понимание природных свойств аллювиальных рек необходимо при восстановлении их функций на небольших уровнях ниже плотин. Хотя функция рек никогда не будет полностью восстановлена, можно воссоздать и сохранить их целостность при правильном планировании и учете их необходимых атрибутов. [8] Усилия по восстановлению должны быть сосредоточены на восстановлении сообщения между основным руслом и другими пойменными объектами, которые были утрачены в результате создания плотин и регулирования стока. [2] Сохранение и реконструкция этих аллювиальных речных местообитаний необходимы для поддержания и поддержания экологической целостности речно-пойменных экосистем . [9]
Ссылки
[ редактировать ]
- ^ Леопольд, Луна Б.; Вулман, МГ; Миллер, JP (1964). Речные процессы в геоморфологии . Сан-Франциско: WH Freeman and Co.
- ^ Перейти обратно: а б с Уорд, СП; Стэнфорд, JA (сентябрь 1995 г.). «Экологическая связность аллювиальных речных экосистем и ее нарушение регулированием стока» . Регулируемые реки: исследования и управление . 11 (1): 105–119. дои : 10.1002/rrr.3450110109 .
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час я дж к л м н тот п д р с т в v В х и С аа аб и объявление но из в ах есть также и Бирман, Р.Б.; Монтгомери, Дэвид Р. (2014). Ключевые понятия геоморфологии . США: WH Freeman & Co.
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час я дж к л м н тот п д р с т в v В х и С Труш, WJ; Макбейн, С.М.; Леопольд, Л.Б. (2000). «Атрибуты аллювиальной реки и их связь с водной политикой и управлением» . Труды Национальной академии наук . 97 (22): 11858–11863. Бибкод : 2000PNAS...9711858T . дои : 10.1073/pnas.97.22.11858 . ПМК 17259 . ПМИД 11050220 .
- ^ Ричард, Джиджи; Жюльен, Пьер (2003). «Воздействие плотины на аллювиальную реку Рио-Гранде, штат Нью-Мексико, и ее восстановление» . Международный журнал исследований отложений . 18 (2): 89–96.
- ^ Перейти обратно: а б с Пофф, Н. Лерой; Аллан, Дж. Дэвид; Бэйн, Марк Б.; Карр, Джеймс Р.; Престегаард, Карен Л.; Рихтер, Брайан Д.; Спаркс, Ричард Э.; Стромберг, Джули К. (1997). «Режим естественного течения» . Бионаука . 47 (11): 769–784. дои : 10.2307/1313099 . JSTOR 1313099 .
- ^ Перейти обратно: а б Кондольф, Г. Матиас (1997). «ПРОФИЛЬ: Голодная вода: влияние плотин и добычи гравия на русла рек». Экологический менеджмент . 21 (4): 533–551. дои : 10.1007/s002679900048 . ПМИД 9175542 . S2CID 24226734 .
- ^ Труш, WJ; Макбейн, С.М.; Леопольд, Л.Б. (24 октября 2000 г.). «Атрибуты аллювиальной реки и их связь с водной политикой и управлением» . Труды Национальной академии наук . 97 (22): 11858–11863. Бибкод : 2000PNAS...9711858T . дои : 10.1073/pnas.97.22.11858 . ПМК 17259 . ПМИД 11050220 .
- ^ Хоэнзиннер, С.; Хаберсак, Х.; Юнгвирт, М.; Заунер, Г. (январь 2004 г.). «Реконструкция характеристик естественной аллювиальной речно-пойменной системы и гидроморфологических изменений в результате антропогенных изменений: Река Дунай (1812-1991)». Речные исследования и приложения . 20 (1): 25–41. дои : 10.1002/rra.719 . S2CID 129913392 .
