@ 2017.06.28 , 14:00

为什么河道都是弯的

“弯弯的河水从天上来,留下那万紫千红一片海……” 问题来了:为什么河道都是弯的呢?

河流为什么会弯曲

与人的成长相同,河流的一生也会经历从幼年到成熟的不断“发育”的过程,而且由于流经的区域不同,河流也会展现出不同的形态。在河流的源头,山区汇集了大量的雨水或冰雪融水,加上陡峭的地形坡度,为河水提供了充沛的动力。所以这一区域的河流可以自由奔腾,即使遭遇到阻挡也可以强行开辟出通道。它们在形态上表现为总体较为平直、内部具有大量的分叉河床相互交错的“辫状河”形态。
为什么河道都是弯的
Credit: Rex 美丽的辫状河

当河流进入中下游时,其流速变缓,动力减弱,无法继续“横冲直撞”。面对地形的高低起伏,河道里可能存在的断裂沟谷等脆弱带等等因素,河道将发生微小的弯曲。一旦水流不再沿直线流动,河道中水流流速的分布也就不再对称,从而产生相应的螺旋形环流,河流因此变得越来越弯曲。

沉默的河曲卫士

但河流的弯曲过程不会无限的进行下去。当发展达到最终阶段时,河水走过的路径已经大大超过河曲两个端点之间的直线距离。此时的凸岸根部可谓是摇摇欲坠,只需要一次较大的洪水期,水流就会截断凸岸,重新选择最短的直线路径。而被废弃的河道则残留下来,形成一段段月牙状的牛轭湖。

为什么河道都是弯的
Credit: Rex 河流越来越弯曲,最后截断形成牛轭湖

那为什么我们现在还可以见到大量的蜿蜒河曲呢?这就不得不提到河岸边默默生长的各类植被了。正是由于它们的存在,植被通过根系的约束作用或形成表面席加固堤岸,维持河曲弯曲和截弯取直之间的平衡,使得弯度较大的河流也不容易发生取直现象。促使原本处于“不稳定”状态下的凸岸仍然可以经受水流的冲击而得以存在。

为什么河道都是弯的
Credit: Alexander J. Horton et al. 河岸边缘的植被对堤岸起到了重要的固结作用,维持了河曲的稳定性。即使是弱小的草本植物,也有十分明显的效果

但雨林开发的加速,对这一过程起到了强烈的破坏。马拉西亚Kinabatangan River沿岸的居民为了获得肥沃的边滩田地,将大量的沿岸低地改造为种植园和农田。据估计过去十年中已经有超过半数的沿岸森林遭到砍伐,河岸的植被覆盖率下降了至少30%——与之相对应的结果是————遥感监测发现植被覆盖下降后,河道迁移的速率提高了23%,堤岸的被侵蚀量也大大增加。换句话说,河曲的“截弯取直”过程正在被重新启动并加速进行。

为什么河道都是弯的
Credit: Alexander J. Horton et al. Kinabatangan River的遥感影像资料,5年间河道中心线就已经发生了较大的改变,河道逐渐变直

当完全失去植被覆盖后,河流会成为怎样的形态呢?来看看沙漠区的河流我们可以发现,河床将变为又宽又浅的“席状”,水流主体在河床中漫流或不断的横扫改道。比起消逝的美景,更严峻的问题是,沿岸居民们将不得不思考如何在频繁的河水迁移改道中守护住自己的家园。

为什么河道都是弯的
Credit: Google Map 塔克拉玛干沙漠中的和田河,在宽广的河道中水体频繁改道

# 原文始发于公众号 牛油果进化论

本文译自 Horton A J et al.,由译者 Hulk 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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