Войти
Традиционные отложения (LS) - это отложения отложений, унаследованные от роста человеческой деятельности со времен неолита. Сюда входит широкий спектр изменений в землепользовании и земном покрове, таких как вырубка сельскохозяйственных земель, лесозаготовка и вырубка местной растительности, горнодобывающая промышленность, дорожное строительство, урбанизация, а также изменения, внесенные в речные системы в виде плотин и других инженерных сооружений, предназначенных для контроля и регулирования естественных речных процессов ( эрозия, отложение, поперечная миграция, меандрирование). Концепция LS используется в геоморфологии, экологии, а также в исследованиях качества воды и токсикологических.
LS распределяется пространственно неоднородным образом по ландшафту и накапливается, образуя различные формы рельефа. Он может проходить через речную систему через фациальные изменения от холмов коллювий до поймы и водно-болотные угодья аллювия, до мелкозернистых озерных и эстуарных отложений слабой воды. Временной характер LS трансгрессивен во времени, что означает, что начало и пиковые скорости осаждения могут иметь место в разное время в пределах речной системы, а также в разное время между регионами. Прерывистый перенос ЖВ можно рассматривать как каскадную систему, которая перерабатывает отложения ЖВ со склонов холмов в каналы и на поймы, так что антропогенные отложения будут смешиваться с неантропогенными отложениями.
Речные системы фиксируют прошлые и настоящие отпечатки антропогенных изменений в окружающей среде. LS является элементом изменения в этом контексте, поскольку он управляет потоками энергии и вещества (связность ) через речные системы и обеспечивает индикацию прошлых видов землепользования и динамики рек, которые могут информировать будущие траектории реакции реки. В этом смысле признание концепции LS может принести пользу при разработке обоснованной политики в области восстановления водотока n, качества воды и бюджета донных отложений, защиты водных экосистем и риска наводнений. Более того, последствия унаследованных эффектов, связанных с антропогенно измененной динамикой отложений, имеют решающее значение в контексте экосистемных услуг.
Определения преимущественно указывают на пост- поселение аллювия в Северной Америке, созданное в результате сельскохозяйственных работ.
«Наследственные отложения (сущ.) Отложения, которые (1) были размыты с горных склонов в течение нескольких столетий интенсивной расчистки земель, сельского хозяйства и фрезерования (на востоке США это происходило с конца 17-го до конца 19-го веков); (2) собираются вдоль коридоров ручьев и дна долин, заглубляя предселительные ручьи, поймы, заболоченные земли и сухие долины; и это изменило гидрологические, биологические, водные, прибрежные и химические функции ручьев и пойм рек до заселения; (3) накапливаются за повсеместно распространенными плотинами мельниц с низким напором в условиях слабой воды, в результате чего образуются толстые скопления мелкозернистого осадка, который отличает «унаследованные отложения» от речных отложений, связанных с извилистыми потоками; (4) могут также накапливаться в виде более крупнозернистых, более плохо отсортированных коллювиальных (не связанных с переносом ручьев) отложений, обычно на окраинах долин; (5) могут содержать различные количества общего фосфора и азота, которые вносят вклад в нагрузку питательными веществами в водотоках ниже по течению от процессов береговой эрозии... ''
В результате критики, связанной с ограниченным объемом и применимостью этого определения, было предложено более гибкое и общее определение, которое (1) включает более широкое диапазон деятельности человека, (2) учитывает больше типов отложений, помимо аллювия после поселений, и (3) учитывает пространственную (неоднородную) и временную (трансгрессивную во времени) изменчивость LS:
«Унаследованные отложения: материалы Земли— в основном аллювий [или коллювий] - осажденный в результате антропогенных нарушений, таких как вырубка лесов, использование сельскохозяйственных земель или добыча полезных ископаемых. Эта фраза часто используется для описания постевропейских отложений поймы, также известных как аллювий после поселений. важность, которую он играет в балансе наносов, качестве воды, восстановлении рек, токсичности, связности боковых каналов и геоморфологической теории... '
«Унаследованные отложения - это в первую очередь аллювий [и коллювий], который был отложен Это произошло после человеческих нарушений на водоразделе. Нарушение могло быть в форме вырубки лесов, вспашки сельскохозяйственных земель, добычи полезных ископаемых или других изменений в землепользовании. В Северной Америке и Австралии унаследованные отложения распространены повсеместно и представляют собой эпизодическую эрозию в ответ на колонизацию земель европейскими поселенцами, которые внедрили технологии очистки земель Старого Света (например, стальные инструменты и плуги, запряженные тягловыми животными) и экспортную экономику. В этих условиях унаследованные отложения часто описываются как аллювий после заселения (PSA), который может покрывать целые поймы и погребать почву перед заселением толстым слоем относительно молодых слоистых отложений ».
LS включают отложения различной структуры и текстуры. Они могут быть коллювиальными, содержащими плохо отсортированные угловатые обломки горных пород, отложенные массовым истощением или пластовыми эрозионными процессами, аллювиальными, содержащими хорошо отсортированные, округлые обломки и очень мелкозернистые взвешенные осадки, отложенные в результате речных процессов.
Большая часть LS образуется на высокогорьях в результате эрозионных процессов, связанных с массой: истощение, листовой поток, ручьи и овраги. Осажденный коллювий имеет малое расстояние перемещения и накапливается в драпировках среднего склона около места эрозии, в фартуках или клиньях наносов у основания наклон или в веера в устье оврагов, селей и притоки.
Поймы накапливают аллювий за счет бокового и вертикального прирастания, т.е. донные отложения включаются в пойму. Эпизоды отложений отражают баланс между количеством имеющихся отложений и их способностью переноситься. Соответственно, природа ЗВ на поймах может быть разной: (1) ступенчатой, когда избыток наносов и дефицит транспортной способности заглубляет поймы в сплошные отложения, (2) каскадный, когда обилие наносов и ограниченная транспортная способность приводят к ряд частых, но разделенных карманов (3) перемежающихся, когда ограниченное поступление осадка, но эффективная транспортировка приводит к отложению только в локально изолированных карманах.
В средах с низким энергопотреблением, таких как озера, водно-болотные угодья, эстуарии, в LS преобладают очень мелкозернистые материалы, такие как илы и глины, и образуют пляжи и пляжи- дюны комплексы.
Другой способ концептуализировать пространственную структуру ПЗ на всем водоразделе - это понятие источника и зоны хранения или раковины. Магазины отличаются от поглотителей своей временной устойчивостью в ландшафте, первые из которых являются временными, а вторые - более продолжительными. Highlands характеризуются местными хранилищами рядом с зоной образования наносов с большими площадями для хранения ниже по течению в более широких долинах с небольшими уклонами. Магазины в этой части водораздела, как правило, имеют низкое время хранения, так как они периодически переделываются речной системой. Источники связаны с поглотителями через транспортные или перегрузочные зоны, обычно характеризующиеся либо высокой пропускной способностью, либо малым пространством для размещения отложений, например крутые узкие долины, которые очень эффективно переносят наносы вниз по течению. Раковины чаще всего встречаются в низколежащих районах с низким градиентом, где энергия потока рассеивается по большим поверхностям, поэтому преобладает аккумуляция. Здесь пространство для хранения и время пребывания отложений значительно увеличиваются по сравнению с верхними частями водораздела.
Научные исследования, документирующие широко распространенное изменение динамики отложений (т. Е. Поступления отложений, унос, перенос, эрозия, осаждение и хранение) людьми, приводят к свидетельство того, что деятельность человека стала доминирующей в эрозионных, осадочных и геохимических процессах в экосистемах. Это особенно заметно в речных системах, учитывая, что реки являются самыми низкими топографическими точками любого ландшафта и, следовательно, собирают воду, растворенные вещества, минеральные отложения и особые органические вещества из ландшафта, а также осадки, растворенные вещества и твердые частицы из атмосферы. Более того, увеличение поступления наносов в реки, но уменьшение переноса наносов в речной сети привело к возникновению унаследованных эффектов почти на всех реках мира. Например, несмотря на то, что ускоренная антропогенная эрозия почвы увеличила перенос наносов реками по всему миру на 2,3 (± 0,6) миллиарда метрических тонн в год, доставка наносов к побережьям и океанам мира сократилась на 1,4 (± 0,3) миллиарда метрических тонн. в год из-за удержания в резервуарах. Более 50% основных водосборных бассейнов мира находятся под воздействием плотин. По оценкам, только в Соединенных Штатах только 2% километров реки не затронуты плотинами.
Деятельность человека приводит к унаследованному воздействию на речные отложения, которое проявляется в изменении местоположения, количества и состава осадков. Унаследованные эффекты изменчивы во времени и пространстве, и образующиеся отложения имеют разную пространственную протяженность, скорость накопления и время пребывания в речной системе. Например, удаление бобровых плотин может первоначально вызвать локальное осаждение в пределах части бассейна, занимающей всего несколько гектаров. Аналогичным образом, одна плотина, построенная в реке, увеличивает отложение наносов на нескольких гектарах. И наоборот, строительство сотен километров береговых защитных сооружений, таких как дамбы, оказывает гораздо более обширное воздействие на бассейн, почти устраняя надбровные отложения. Аналогичным образом, удаление местной растительности в нагорной части бассейна может привести к значительному ухудшению дна долины почти на всем протяжении речной сети. Очистка сточных вод может удалить загрязненные отложения внутри менее года, но тяжелые металлы и синтетические химические вещества могут оставаться в речных отложениях в токсичных нормах на протяжении десятилетий или столетий.
Три основных эффекта антропогенного воздействия на экосистемы заключаются в усилении седиментации и уменьшение или устранение отложений и / или загрязнение донных отложений различными загрязнителями.
Оседание усиливается за счет действий, которые либо увеличивают поступление наносов в реку вверх по течению (например, сельскохозяйственная очистка, добыча полезных ископаемых, выпас скота)) или в других частях водосбора, или уменьшают пропускную способность реки (например, регулирование стока).
Их последствия могут вызвать метаморфоз реки, то есть изменение морфологии реки за всю смену. у. Например, замена зерновых культур на картофель в Польше в конце 19 века привела к такому увеличению урожайности наносов, что извилистые реки превратились в переплетенные реки. Добыча меди в верховья реки Ок-Теди в Папуа-Новой Гвинее производили около 80 тысяч тонн в день хвостов отходов и 121 тысячу тонн в день отработанной пустой породы, которые сбрасывались в реку и повлиял на все течение речной сети, а также на прибрежную среду. Десятилетие спустя речная система отреагировала увеличением более 6 метров в некоторых частях бассейна. В Калифорнии река Медвежья все еще продолжает переработку и движение вниз наносов, образовавшихся в результате горных работ более чем через столетие после их прекращения.
Косвенно, изменение климата может также усилить отложения за счет изменений в структуре осадков и сбросов, которые было показано, что это приводит к увеличению массовых перемещений, изменению режима лесных пожаров и усилению таяния ледников.
Седиментация уменьшается или полностью устраняется, когда деятельность человека снижает выход наносов из верхнего течения (например, плотины и водохранилищ в высокогорных районах, бассейнов отстойников) или уменьшить физическую сложность русла реки (например, создание каналов, дренаж ) или отсоединить русла рек от прилегающих пойм и водно-болотных угодий ( например, дамбы, удаление бобровых плотин и заторов / крупных древесных обломков ).
В результате быстрого строительства плотины в системе реки Меконг было построено 38 плотин ( по состоянию на 2014 г.) и дополнительно 133 чел. предлагается для основного потока и его притоков - если бы все они были построены, общая способность улавливания наносов составила бы 96%. По оценкам, около 100 миллиардов метрических тонн наносов в настоящее время хранятся в резервуарах, построенных за последние 50 лет. Строительство дамбы в нижнем течении реки Миссисипи сократило сток через берег на 90%. Меры по стабилизации берегов, связанные с этим проектом, снизили эрозию берегов и поперечную миграцию меандра, в то время как дайки вызвали размыв дна во время малых потоков из-за увеличения скорости потока. В целом, этот проект привел к уменьшению накопления наносов в пойме с 89 600 до 7 000 квадратных километров в период с 1882 по 2000 год. На австралийской реке Канн удаление древесины из канала превратило участки речной сети ниже по течению из стока наносов в источник наносов.
Деятельность человека привносит или концентрировать встречающиеся в природе (например, азот, фосфор) или синтетические загрязнители и загрязнители, которые абсорбируются в отложениях и могут при токсичных уровнях приводить к хроническим или серьезным нарушениям физиологических механизмов всех организмов. Наиболее распространенными загрязнителями, способными абсорбировать мелкий осадок, являются следы металлов, питательные вещества (например, азот, фосфор ), многоядерные ароматические углеводороды (ПАУ), патогены, полихлорированные бифенилы (ПХД), пестициды, летучие органические соединения (ЛОС). 37>
Например, две дамбы хвостохранилища золотых рудников, расположенных в румынских притоках Дуная, вышли из строя, в результате чего были выброшены огромные количества цианидной воды. и отложения на десятки километров ниже по течению, которые убивают речные организмы и на несколько недель нарушают снабжение людей питьевой водой. В бассейне Рио-Сан-Хуан в Перу дренаж кислых шахт был направлен в естественное озеро, что привело к чрезвычайно высоким концентрациям меди, цинка и свинца в отложениях озера. Образцы, взятые USGS в течение 1993-2003 гг., Показали, что медианные концентрации азота и фосфора в сельскохозяйственных водотоках в шесть раз превышают фоновые уровни и что в США концентрации в водотоках обычно превышают уровни, рекомендованные Агентство по охране окружающей среды США для защиты водной флоры и фауны.
