Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Врезанный ручей в Эквадорских Андах в кантоне Каямбе .

Речной разрез - это узкая эрозия, вызванная рекой или ручьем, которые находятся далеко от своего исходного уровня . Врезание реки - обычное явление после тектонических поднятий ландшафта. Разрезание нескольких рек приводит к расчлененному ландшафту, например, к расчлененному плато.. Речной разрез - это естественный процесс, при котором река врезается в свое русло, углубляя активный канал. Хотя это естественный процесс, он может быть быстро ускорен человеческими факторами, включая изменения в землепользовании, такие как заготовка древесины, добыча полезных ископаемых, сельское хозяйство, строительство дорог и плотин. Скорость разреза зависит от базального напряжения сдвига. Напряжение сдвига увеличивается из-за таких факторов, как отложения 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 водной поверхности. Это аналогично базальному напряжению сдвига, обычно используемому в гляциологии. Увеличение уклона, глубины или плотности воды увеличивает способность воды вызывать эрозию. [2]

Причины [ править ]

Схема реки, врезавшейся в коренную породу (серая). Процесс начинается с верхнего изображения.

Традиционные лесозаготовки на западном побережье США включали в себя множество методов, которые увеличивали врезание реки. Вывоз древесины и связанное с этим строительство дорог облегчают сток и, таким образом, увеличивают эрозию и вынос наносов в ручьи. [3] Увеличение отложений увеличивает силу потока воды, увеличивая способность потока выполнять геоморфологические работы на дне и берегах. [4] Это приводит к размыванию материала пласта, подвергая дно канала коренной породе эрозии и, таким образом, к более высокой скорости врезания канала. [5] Размытый материал пласта состоит из более мелких отложений, таких как ил, песок и гравий. Их удаление приводит к удалению важных водных сред обитания для видов лососевых и других водных организмов. [6]Во многих сельскохозяйственных районах реки были выпрямлены и заглублены для борьбы с наводнениями и для посадки сельскохозяйственных культур в поймах рек. [7] Обычно наводнениям разрешается распространяться по пойме, что приводит к отложению наносов и снижению скорости воды, уменьшая эрозионный потенциал воды. [8] Образование каналов концентрирует паводковые потоки вниз по активному каналу, увеличивая эрозию. Речной разрез из-за сельского хозяйства хорошо задокументирован во всех сельскохозяйственных регионах мира, таких как Центральная долина Калифорнии. [9]

Добыча гравия в русле реки также хорошо известна как причина врезания реки. Стабильный материал на русле реки смягчает эрозию [10], удаление этого защитного слоя из гравия, валунов и т. Д. Подвергает русло русла воздействию эрозионной силы воды. «На Русской реке около Хилдсбурга, Калифорния, разработка карьера в русле реки в 1950-х и 1960-х годах вызвала врезание русла более 3-6 м на 11-километровом участке реки». [5]

Тектоника играет важную роль в формировании ландшафтов и рек, а тектоническое поднятие и речной разрез идут рука об руку. С течением геологического времени, когда горы поднимаются выше, вода размывает глубокие ущелья и каналы, рассекая ландшафт. В некоторых случаях, например, в горах Сьерра-Невада в Калифорнии, было показано, что за последние 5 миллионов лет произошло разрезание до 1 км. [11] «Речная эрозия является одним из основных факторов эволюции ландшафта. За пределами ледниковых регионов реки несут ответственность за формирование рельефа в виде древовидной сети долин и создание рельефа, который управляет процессами гравитационного переноса, такими как оползни». [12] Реки и ручьи, пересекающие тектонические границы, подвержены огромным геоморфным изменениям. Когда участок на пути реки поднимается, река должна либо отклоняться, либо медленно врезаться в поднявшуюся область, создавая ущелье или каньон. [13]

Эффекты [ править ]

Падение уровня грунтовых вод [ править ]

Когда русло канала опускается, вода из окружающего водоносного горизонта впадает в ручей, понижая уровень грунтовых вод. Это изменяет режим потока в ручье и может привести к значительному сокращению летних расходов. [14] Продолжительный разрез может понизить уровень грунтовых вод до точки, где корни прибрежной растительности больше не смогут получить к ней доступ для воды, что приведет к гибели прибрежных лесов и, таким образом, к потере устойчивости почвы, способствуя увеличению отложений. [ необходима цитата ] Прибрежные леса - одни из самых продуктивных и разнообразных экосистем на планете, и по этой причине они находятся в центре внимания многих проектов восстановления в Соединенных Штатах.

Изменение формы склона [ править ]

При низких скоростях эрозии увеличенный разрез ручья может образовывать пологие откосы для размыва, создавая выпуклые формы вверх. Таким образом, выпуклые склоны вокруг ручья могут косвенно отражать ускоренное поднятие земной коры . Это связано с тем, что ускоренный разрез может вызвать ускоренную эрозию на прилегающих склонах, создавая склоны с постепенным увеличением крутизны склонов, которые находятся в равновесии с высокими скоростями эрозии. [15] [16] [A]

Заметки [ править ]

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

Ссылки [ править ]

  1. ^ Лага, Дмитрий; Ховиус, Нильс; Дэви, Филипп (2005). «Расход, изменчивость расхода и профиль русла коренных пород» (PDF) . Журнал геофизических исследований: Поверхность Земли . 110 (F4): н / д. Bibcode : 2005JGRF..110.4006L . DOI : 10.1029 / 2004JF000259 .
  2. ^ Lague Димитрий (2014). «Модель врезки реки силы ручья: доказательства, теория и не только». Процессы земной поверхности и формы рельефа . 39 (1): 38–61. Bibcode : 2014ESPL ... 39 ... 38L . DOI : 10.1002 / esp.3462 .
  3. ^ Вакабаяси, Джон; Сойер, Томас Л. (2001). «Врезание ручья, тектоника, поднятие и эволюция топографии Сьерра-Невады, Калифорния». Журнал геологии. 109 (5): 539. Bibcode: 2001JG .... 109..539W. DOI: 10,1086 / 321962.
  4. Перейти ↑ Yang, CT, Stall, JB (1974). Мощность единичного потока для переноса наносов в естественных реках. Водное управление штата Иллинойс. Урбана, штат Иллинойс. UILU-WRC-74-0088.
  5. ^ a b Кондольф, GM; Piégay, H .; Лэндон, Н. (2002). «Реагирование канала на увеличение или уменьшение количества подстилок в результате 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: Последствия плотин и добычи гравия на руслах рек. Экологический менеджмент, 21 (4), 533–551.
  7. ^ Дойл, М. Шилдс младший Ф. 1998. Возмущения сценических гидрографов, вызванные формированием каналов и разрезами. Труды Международной конференции по инженерии водных ресурсов, 01.05.1998.
  8. ^ Хейлер, Гудрун; Хайн, Томас; Шимер, Фриц; Борнетт, Гудрун (1995). «Гидрологическая связность и пульсации паводков как центральные аспекты целостности системы река-пойма». Регулируемые реки: исследования и управление. 11 (3-4): 351. DOI: 10.1002 / rrr.3450110309.
  9. ^ Florsheim, JL; Николс, AL; Устин, С .; Лэй, М. (2011). «Выявление и количественная оценка экологических изменений в системах береговых каналов в небольшом сельскохозяйственном водоразделе Калифорнии». Тезисы осеннего собрания AGU . 31 : B31K – 06. Bibcode : 2011AGUFM.B31K..06F .
  10. ^ Янсен, Дж. (2006), Частота наводнений и литологический контроль в разрезе коренных пород реки в посторогенном ландшафте. Геоморфология. V82, выпуски 1–2, страницы 39–57.
  11. ^ Lavé, J .; Авуак, JP (2001). «Речной разрез и тектоническое поднятие через Гималаи в центральном Непале» (PDF) . Журнал геофизических исследований: Твердая Земля . 106 (B11): 26561–26591. Bibcode : 2001JGR ... 10626561L . DOI : 10.1029 / 2001JB000359 .
  12. ^ * Такер, GE; Уиппл, KX (2002). «Топографические результаты, предсказанные моделями эрозии ручья: анализ чувствительности и межмодельное сравнение» . Журнал геофизических исследований: Твердая Земля . 107 (B9): ETG 1–1. Bibcode : 2002JGRB..107.2179T . DOI : 10.1029 / 2001JB000162 .
  13. ^ Шумм, С., Дюмон, Дж., Холбрук, Дж. Активная тектоника и аллювиальные реки. Cambridge University Press, 21 февраля 2002 г.
  14. ↑ Нил, Эдвард Г., 2009, Врезка канала и снижение уровня грунтовых вод вдоль недавно сформировавшегося прогляциального потока, долина Менденхолл, юго-восточная Аляска, в Хаусслере, П.Дж., и Галлоуэе, Дж.П., Исследования Геологической службы США на Аляске, 2007 г .: Профессиональный документ геологической службы США 1760-E, 15
  15. ^ a b Саймонс, Мартин (1962), "Морфологический анализ форм рельефа: новый обзор работы 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 Тейлора и Фрэнсиса. п. 790. |volume=есть дополнительный текст ( справка )

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Дойл, М. Шилдс мл. Ф. 1998. Возмущения сценических гидрографов, вызванные формированием каналов и разрезами. Труды Международной конференции по инженерии водных ресурсов, 01.05.1998.
  • Florsheim, JL; Николс, AL; Устин, С .; Лэй, М. (2011). «Выявление и количественная оценка экологических изменений в системах береговых каналов в небольшом сельскохозяйственном водоразделе Калифорнии». Тезисы осеннего собрания AGU . 31 : B31K – 06. Bibcode : 2011AGUFM.B31K..06F .
  • Фредриксен, Р.Л. 1970. Научные статьи .. Тихоокеанская Северо-Западная экспериментальная станция лесов и пастбищ. 1970 №PNW-104 с. 15.
  • Хейлер, Гудрун; Хайн, Томас; Шимер, Фриц; Борнетт, Гудрун (1995). «Гидрологическая связность и пульсации паводков как центральные аспекты целостности системы река-пойма». Регулируемые реки: исследования и управление . 11 (3-4): 351. DOI : 10.1002 / rrr.3450110309 .
  • Янсен, Дж. (2006), Частота наводнений и литологический контроль в разрезе коренных горных пород в посторогенном ландшафте. Геоморфология. V82, выпуски 1–2, страницы 39–57.
  • Кондольф, Г. (1997). Профиль: Голодная вода: Последствия плотин и добычи гравия на руслах рек. Экологический менеджмент, 21 (4), 533–551.
  • Кондольф, GM; Piégay, H .; Лэндон, Н. (2002). «Реагирование канала на увеличение или уменьшение количества подстилок в результате изменения землепользования: контрасты между двумя водосборами». Геоморфология . 45 (1–2): 35–51. Bibcode : 2002Geomo..45 ... 35K . DOI : 10.1016 / S0169-555X (01) 00188-X .
  • Лага, Дмитрий (2014). «Модель врезки реки силы ручья: доказательства, теория и не только». Процессы земной поверхности и формы рельефа . 39 (1): 38–61. Bibcode : 2014ESPL ... 39 ... 38L . DOI : 10.1002 / esp.3462 .
  • Лага, Дмитрий; Ховиус, Нильс; Дэви, Филипп (2005). «Расход, изменчивость расхода и профиль русла коренных пород» (PDF) . Журнал геофизических исследований: Поверхность Земли . 110 (F4): н / д. Bibcode : 2005JGRF..110.4006L . DOI : 10.1029 / 2004JF000259 .
  • Lavé, J .; Авуак, JP (2001). «Речной разрез и тектоническое поднятие через Гималаи в центральном Непале» (PDF) . Журнал геофизических исследований: Твердая Земля . 106 (B11): 26561–26591. Bibcode : 2001JGR ... 10626561L . DOI : 10.1029 / 2001JB000359 .
  • Нил, Эдвард Г., 2009 г., Врезка канала и снижение уровня грунтовых вод вдоль недавно сформировавшегося прогляциального потока, долина Менденхолл, юго-восточная Аляска, в Хаусслере, П.Дж., и Галлоуэе, штат Джипи, Исследования Геологической службы США на Аляске, 2007 г .: США Профессиональная газета геологической службы 1760-E, 15
  • Шумм С., Дюмон Дж., Холбрук Дж. Активная тектоника и аллювиальные реки. Cambridge University Press, 21 февраля 2002 г.
  • Такер, GE; Уиппл, KX (2002). «Топографические результаты, предсказанные моделями эрозии ручья: анализ чувствительности и межмодельное сравнение» . Журнал геофизических исследований: Твердая Земля . 107 (B9): ETG 1–1. Bibcode : 2002JGRB..107.2179T . DOI : 10.1029 / 2001JB000162 .
  • Вакабаяси, Джон; Сойер, Томас Л. (2001). «Врезание ручья, тектоника, поднятие и эволюция топографии Сьерра-Невады, Калифорния». Журнал геологии . 109 (5): 539. Bibcode : 2001JG .... 109..539W . DOI : 10.1086 / 321962 .
  • Ян, CT, Столл, JB (1974). Мощность единичного потока для переноса наносов в естественных реках. Водное управление штата Иллинойс. Урбана, штат Иллинойс. UILU-WRC-74-0088.