Flodförgrening - River bifurcation

Bifurcation i Hövelhof , Tyskland
Floddelta som det avbildade deltaet i Salween-floden i Myanmar visar ofta förgreningar. Vattnet rinner in från den nedre delen av bilden och passerar på båda sidor av den stora ön i mitten.

Flodförgrening (från latin : furca , fork) inträffar när en flod som flyter i en enda ström skiljer sig in i två eller flera separata strömmar (kallas distributörer ) som sedan fortsätter nedströms. Vissa floder bildar komplexa nätverk av distributörer, vanligtvis i sina deltor . Om strömmarna så småningom smälter samman igen eller töms i samma vattenmassa, bildar förgreningen en flodö .

Flodförgrening kan vara tillfällig eller halvpermanent, beroende på styrkan hos materialet som delar de två fördelarna. Till exempel är en mellanström ö av jord eller silt i ett delta sannolikt tillfällig på grund av låg materialstyrka. En plats där en flod delar sig runt en stenfena, t.ex. en vulkaniskt bildad dike eller ett berg, kan vara mer varaktig till följd av högre materialstyrka och motståndskraft mot väder och erosion. En bifurkation kan också vara konstgjorda, till exempel när två strömmar är åtskilda av en lång bro brygga.

Vetenskaplig studie av bifurkation

Flodförgrening förekommer vanligtvis i slingrande och flätade floder, men är inte ovanligt i andra typer av floder. I slingrande floder är bifurkationer ofta instabila i sin konfiguration och leder vanligtvis till kanalavulsion . Förgreningsstabiliteten är beroende av flodens flödeshastighet uppströms såväl som sedimenttransporten av grenarnas övre delar strax efter förgrening. Fördelningen av bifurkation är i hög grad beroende av utsläpp av floden uppströms bifurkationen. Instabila bifurkationer är bifurkationer där endast en kanal tar emot vatten. Inom deltor skapar dessa vanligtvis kanaler med relativt stora bredder och kallas också kanalavulsioner. Stabila bifurkationer är bifurkationer där båda kanalerna tar emot vatten.

I deltor kan distributionsriktningarna som följer av bifurkation lätt förändras genom processer som aggradering eller differentiell nedsänkning och komprimering . Antalet distributörer som är närvarande bestäms delvis av graden av sedimentutsläpp och ökad sedimentutsläpp leder till mer flodförgrening. Detta leder sedan till ökat antal distributörer i deltor.

Delta-förgrening har en typisk vinkel vid vilken den observeras, med en kritisk vinkel på cirka 72º. Observationer och experiment visar emellertid att många fördelningskanalförgreningar faktiskt inte uppvisar en förgreningsvinkel på 72 ° utan snarare växer mot denna vinkel över tiden efter initiering av bifurkation. Detta innebär att förgreningar som förekommer i deltor är halvpermanenta, eftersom många observerade kanaler inte uppvisar denna vinkel på grund av deras relativt nya initiering, eller för att vissa av de kanaler som når denna förgreningsvinkel inte varade för att observeras.

Betydelse

Som det är fallet med flodkonfluens är bifurkation viktig för att dela mark och morfologiska områden. Floder används i stor utsträckning som politiska gränser och markerar gränser mellan regioner i motsatta länder, stater och folk, bland annat. Plötslig flodförgrening, även tillfällig, kan störa terraner som annars skulle betraktas som samma region. Bifurcations skiljer sig från sammanflytningar genom att många sammanflöden anses vara viktiga platser för städer och handel. Men på grund av halvförvaring av de flesta tvådelade floder och deras ovanliga händelser visas inte begreppet konstruktion i stor utsträckning på platser med flodförgrening.

Distributörer är vanliga komponenter i deltor och är motsatsen till bifloder. Dessa distributörer, som är ett resultat av flodförgrening, är viktiga för avsättning och rörelse av vatten, sediment och näringsämnen från längre in i landet till den större vattenkropp som den tömmar ut i. Deltor är mycket viktiga för människor, eftersom delta-distributionsregionerna ger hem till ungefär en halv miljard människor och är exceptionellt biologiskt rika.

Evolution

Progression av tvådelade flodsystem kan modelleras i etapper. Figuren ovan ger en grov bild av hur den faktiskt skulle se ut. Det visar att en stabil förgrening gradvis kommer att försämras tills en av kanalerna inte längre får flöde från uppströms, vilket blir en instabil förgrening.

Bifurcated floder är till stor del semi-permanenta och utsätts för konstant förändring i sin konfiguration från utvecklande terraner och flödeshastigheter. Som ett resultat av detta har observationer av den process genom vilken floderna splittras och sedan gradvis försämrats varit dåligt dokumenterade. Utvecklingen av flodfördelningar från enstaka kanaler till flerkanaliga och tillbaka igen beror till stor del på utsläppshastigheten från kanalens bakvattenregioner . Förgreningen av kanalsystem börjar när en enda kanal tvingas splittras när en sedimentstång orsakar initiering av tvåkanalsystemet, men detta resulterar inte alltid i ett system där båda kanalerna får flöde. I flätade system bestäms utvecklingen av bifurcatsystem till stor del av vattennivån i angränsande grenar av systemet. Vattennivåskillnaderna i flätade system orsakas själva av stängning av greningångar som ett resultat av bartillväxt. Förutom stångtillväxt påverkar skillnader i riktning av tvådelade floder från sammansatta stångformer och bakvatteneffekter utvecklingen av det flätade systemet.

Bifurcations rör sig till stor del som ett resultat av migrering av uppströmskanalen. Konfigurationen av det tvådelade systemet ändras också genom migrering av staplar i systemet. Detta kan orsaka plötsliga variationer i kanalbredder, såväl som breddasymmetri i systemet. Med tiden kommer det stabila kanalsystemet så småningom att försämras tills bara en kanal får flöde från uppströms, detta skapar sedan en instabil kanal, en där inget flöde passerar.

Effekter

Flodförgreningar påverkar det omgivande området på en mängd olika sätt, nämligen omfördelning av flöde av vatten, sediment och näringsämnen genom vattendrag och delta. Utöver detta kan migrerande bifurkationer och landformer förändra terraner i en viss region som påverkas av denna process. Plötslig tvångsinitiering kan orsaka småskaliga översvämningar av det omgivande området. Det motsatta, försämring av en stabil bifurkation till en instabil, kan ha liknande effekter, eftersom flöde som delades upp genom två kanaler som nu riktas genom en kan orsaka att den stabila kanalen överträffar hela banken, eller den punkt vid vilken vattnet är över flodstranden. Detta kan också orsaka översvämningar och är en framträdande fråga i regioner där vallar används. Bifurcations är en viktig distributör av näringsämnen och mineralpartiklar till biologiskt rika områden i deltan. Plötslig försämring eller initiering av förgrenade system kan störa nedfallet av material som krävs för att olika organismer ska leva och har därmed en indirekt inverkan på omgivande ekosystem via flödesmönster.

Exempel

Se även

Anteckningar och referenser

Anmärkningar:

Referenser: