长期或平均产沙量
据估计,现代泥沙负荷的河流排水大西洋由于人类活动的影响,可能是史前的四到五倍。然而,即使在人类影响很大的地方,也有可能认识到对长期产沙量产生重大影响的几个其他自变量。这些变量可以分为三个主要类别:地质、地貌和气候植被。
对产沙的主要地质影响是通过岩性作文以及岩石的物理性质和耐风化性侵蚀.容易风化和侵蚀的页岩、粉砂岩或胶结性差的砂岩将提供相对大量的沉积物,而熔岩流、胶结性好的砂岩或变质岩和火成岩只产生少量可移动的沉积物。已知的最高产沙量是由未固结粉砂的侵蚀产生的(黄土).黄土很容易被侵蚀,特别是当保护它的植被被扰乱时,就像在美国爱荷华州西部的高产沙区所发生的那样美国和黄他盆地在中国。
一般来说,花岗岩下的排水系统的产沙量是沉积岩下的排水盆地的四分之一到一半。当然也有例外。石灰石这可能是一块巨大的岩石,在机械或物理风化作用占主导地位的干旱地区具有很强的抗侵蚀能力。然而,在潮湿地区,它极易受化学风化作用,特别是溶液风化作用。从石灰石地形中移出的大部分土质将作为溶解载荷运输,一些悬浮载荷来自于残余的侵蚀土壤.
决定侵蚀率的另一个重要因素是土壤材料的渗透性。当土壤具有渗透性时,输送到地表的大部分水会渗透而不会产生地表径流抑制表面侵蚀。这种情况是非常沙质土壤的特征。另一方面,当土壤材料是低渗透性(例如,粘土),很大一部分的降水在地表流失,从而造成更大的侵蚀和更高的泥沙产量。
大多数流域由一种以上的岩石类型组成。在一些地区,沉积岩发生了褶皱,露出了不同阻力的岩石,坚硬的岩石形成了山脊和山脉,脆弱的岩石形成了山谷。这种地形的侵蚀发展是复杂的,泥沙产生的一个流域这种情况反映了复杂的地质情况,大部分产沙量来自最易受侵蚀的岩石下面的区域。
地貌变量
的特性地形的排水流域对径流产沙的数量和类型有显著影响。斜坡越陡,将地面物质从斜坡上移走的重力就越大。实际上,岩石和土壤颗粒的移动速度与斜坡倾角的正弦值直接相关。
陡峭的斜坡容易被侵蚀,因此坡度大或平均坡度陡的流域不仅产沙量大,而且产沙量更粗。流域的平均坡度可以简单地表示为流域起伏度与流域长度的比值。产沙量随地形长度比的增加呈指数增长。
排水系统的另一个重要特征是流域内排水通道的间距和分布。这被称为地形的纹理,它可以用总比例来描述通道流域长度。这个比值就是系统的排水密度。高排水密度表明有许多紧密间隔的渠道,为径流及其夹带的泥沙负荷提供了逃生路线。
当浮雕长度比(r)表示重力的作用,并结合排水密度(d),表达效率在排水系统中,这产生了一个结构-斜坡产品(理查德·道金斯),一个参数这描述了形态排水系统。因此,它与类似小流域的产沙量密切相关也就不足为奇了地质还有土地使用。
结构-坡度乘积与产沙量的关系表明,排水密度大、坡度陡的盆地产沙量较高。对于相似地形长度比的盆地,排水密度大的盆地产生的沉积物量也大。但总的来说,排水密度最高的盆地,也是坡度最陡的盆地。
许多地貌特征都与产沙量有关,但可以用保证系统越陡,排水效果越好,单位面积产生的泥沙量就越大。
该关系可用于估算中国其他流域的产量地区这些数据是从中获得的。当有足够的地貌数据时,其他区域也可发展类似的关系。
在所有研究中都发现,单位面积的产沙量随着流域规模的增加而减少。这反映了前面讨论的下游坡度和坡度的减小以及可用于临时储存沉积物的面积的增加。因此,单位面积的总产沙量总是与流域面积成反比。当然,还有其他一些因素,但最大的流域在流域的单位面积上产生的泥沙量并不最大。
流域的形态与产沙量显著相关,但科学家们还没有进行足够的研究来预测亚洲流域的产沙量多样化的世界各地区。
的影响是很难分开的气候以及植被对侵蚀和产沙的影响,因为气候对产沙的主要影响是由植被和土壤的相互作用决定的径流.这一效应表现在溶解荷载、悬浮荷载和河流输送的河床荷载的对比上。溶解负荷从干旱地区的可忽略不计的量增加到潮湿地区的60吨每平方公里,在那里化学风化和地下水对河流流量的贡献最大。潮湿地区浓密的植被覆盖阻碍了径流,从而促进了渗透加强岩石和土壤的化学分解作用产生可溶物质。现有数据还显示,当降水从低量增加到中等量时,产沙量(悬浮和床载)急剧增加。在半干旱区,植被密度随降水增加对侵蚀的影响显著;随着气候变得越来越潮湿,沉积物的输沙量和产沙量也在减少。当然,人类活动可以显著地改变这种关系。正如前面提到的城市化的影响所表明的那样,在潮湿地区,植被被大量砍伐加速在半干旱地区,它可能会使产沙量增加到预期的最大值。
平均温度也会影响产沙量。气候越热,流失的水分就越多土壤水分蒸发蒸腾损失总量,植被占主导地位的关键地带因此转移到降水较多的地区。
以前已经讨论过植被覆盖对产沙量的影响,这些地区的火灾摧毁了大部分植被覆盖,并灾难性地增加了侵蚀和沉积物从系统中输出。额外的数据植被对侵蚀率的影响表明,植被覆盖65%时,侵蚀几乎不会发生,但随着植被覆盖的减少,侵蚀显著增加。
尽管随着植物覆盖面积减少20%到15%,侵蚀程度会大大增加,但它不可能继续以这样高的速度增长。在某一时刻,土壤侵蚀的最大速率将达到。在低植被覆盖密度的某个值下,植被的影响必须可以忽略不计;那么侵蚀将仅由土壤可蚀性决定。
虽然平均降水量显著影响植被类型和密度以及产沙量,但事实证明,对于一定数量的年降水量,沉积物收益率最高会在哪里高季节性(如季风)气候条件盛行。当降水集中在一年中的几个月时,会产生大量的沉积物,因为降水事件的强度较高,而干旱季节很长,植被被严重削弱干旱.
气候也在决定流域产生的沉积物类型方面发挥作用。对沉积物类型的研究大陆架揭示了沉积物的类型(泥浆,沙子或砾石)确实受气候影响。例如,泥浆在高温和多雨的海岸附近最为丰富,在那里化学风化作用非常重要。砾石在低温和多雨地区都很常见,在这些地区,机械风化作用占主导地位。沙子到处都可以找到,但沙子最丰富的地区是温和的气候和干旱地区。当年平均温度低于年平均温度时,平均温度也可能很重要冰点.
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