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地理 / erosion

侵蚀

侵蚀是水、风、冰及相关地表过程剥离并搬运岩石、土壤和沉积物的作用。

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水地表径流河流流域洪泛平原潮汐海平面上升冰川侵蚀

侵蚀是流动的水、风、运动中的冰及相关过程使岩石、土壤或其他地表物质剥离、移除并迁移的作用。它通过切割沟道、磨蚀裸露地表以及重新分配沉积物来塑造地貌。侵蚀不同于风化,后者使物质在原地破碎或发生化学变化;侵蚀也不同于沉积作用,后者发生于被搬运的物质堆积之时。这些过程通常共同发生:风化提供松散颗粒,侵蚀将其移走,而沉积作用则在别处形成新的沉积地貌。(nps.gov)

过程与控制因素

侵蚀既取决于是否存在可被移除的物质,也取决于侵蚀介质能否将这些物质剥离并搬运。流水和风对颗粒施加作用力;当这些力克服由颗粒重量、黏聚力或地表保护所产生的阻力时,颗粒便开始移动。因此,粒径、水分、沉积物供给、流动条件和地表特征都会影响侵蚀及沉积物输运。细颗粒可以保持悬浮,而较大的颗粒通常在接近地面或河床的位置移动。(home.nps.gov)

侵蚀在不同地貌部位并不均匀。抗侵蚀能力强的岩石可能保留下来,成为突出的地貌,而邻近抗侵蚀能力较弱的物质则更快被移除。沟道也会通过改变宽度、深度或走向,来适应坡度、水流和沉积物供给的变化。因此,在同一地貌区域或同一河段的不同部位,侵蚀与沉积可以同时发生。(home.nps.gov)

水力侵蚀

降雨击打裸露土壤,使颗粒脱离,从而引发侵蚀。随后,地表径流将这些物质沿坡向下搬运。面蚀从相对广阔的地表移除薄层土壤;细沟侵蚀形成小型沟道;切沟侵蚀则发生于集中水流切割出较大排水沟道的地方。永久性切沟通常无法通过常规耕作消除,而较小的暂时性切沟可以被填平,随后又可能沿相似的水流路径重新形成。这些类别描述的是径流集中程度的递增,而非每个坡面都必然经历的演变顺序。(nrcs.usda.gov)

河流在搬运来自上游和周边坡面的物质时,也会侵蚀河床与河岸。靠近河床移动的颗粒构成推移质;由湍流支撑、悬浮在水中的颗粒构成悬移质。输运取决于流速、水深、湍流、颗粒性质和可供搬运的沉积物。粗颗粒往往间歇性移动,而足够细的沉积物即使在流量相对较低时也能保持悬浮。(usgs.gov)

在流域内,侵蚀将山坡、河道和下游沉积物储存区联系起来。河流侵蚀有助于塑造河谷,而沉积作用则参与形成洪泛平原和河流三角洲。水流或沉积物供给的变化会使河道中侵蚀与堆积的位置发生转移,因此,在不同条件下,相同流量不一定产生相同的沉积物响应。(usgs.gov)

海岸侵蚀

海岸侵蚀是岸线沉积物或其他海岸物质的流失。波浪、海流、潮汐、风、地质特征、沉积物供给以及海平面变化都会影响其发生。当物质移除的速度超过补充速度时,岸线可能后退,不过这种收支平衡会因地点和时间而异。(oceanservice.noaa.gov)

斜向接近海岸的波浪会产生平行于岸线的水流。这些水流与波浪驱动的沉积物向岸、离岸运动共同作用,通过沿岸漂移输送沉积物。因此,一处的侵蚀可能与海岸沿线其他地方的沉积物运动有关。海平面上升和极端天气会加剧障壁岛的侵蚀,而岛上的海滩、沙丘和植被也能吸收波浪能量。(oceanservice.noaa.gov)

风力与冰川侵蚀

风成作用包括风驱动的侵蚀、输运和沉积。风移除松散的地表物质,并通过地表蠕移、称为跃移的跳跃运动或悬浮来搬运颗粒。跃移的沙粒可撞击地表,使更细的颗粒弹起,并推动较大的颗粒前进。水分、盐类和土壤结皮会增强颗粒对起动的抵抗力;松散物质被移除后,可形成风蚀洼地。风搬运的沉积物也为沙丘等沉积地貌提供物质。(home.nps.gov)

冰川主要通过磨蚀和拔蚀产生侵蚀。在磨蚀过程中,嵌入冰川底部冰体的岩石碎屑刮擦、研磨下方基岩,有时会留下称为冰川擦痕的划痕。在拔蚀过程中,岩块从破裂的基岩中脱离,并被冰体带走。冰川还可使其下方未固结的沉积物变形,并将其挟带。冰川侵蚀使谷地拓宽、加深,形成典型的U形横剖面;随后,冰体融化,将碎屑沉积下来,或将其释放到融水河流中。(nps.gov)

环境影响与管理

土壤侵蚀会移除富含养分的表土,降低农业生产力,尤其是在土壤缺少植被或作物残体保护的地方。其下游影响包括水体清澈度下降、河道形态改变,以及水生生境变化。沉积物在水库中积聚会降低蓄水能力,而附着于颗粒的养分和化学物质则可能损害水质。沉积物也是河流的天然组成部分:无论是供给过量还是大幅减少,都可能扰乱水生生态系统。(nrcs.usda.gov)

土壤保持措施通过地表保护和径流管理,抑制颗粒剥离与搬运。覆盖作物在原本休耕的时段保护土壤;减少耕作可保留地表残体;等高耕作使径流沿等高线绕行坡面;植被带则拦截沿坡向下移动的物质。挡风设施和防护林带可减少风对地表的直接作用,减轻侵蚀。这些措施的功能各不相同,反映了水力侵蚀与风力侵蚀机制的差异。(nrcs.usda.gov)

测量与建模

侵蚀评估区分从源区移除的物质、经河道输运的沉积物,以及在下游沉积的物质。河流研究在测量水流的同时,也测量沉积物浓度、颗粒特征和输运情况,并关注采样误差与时间变化。仅凭输沙率,无法确定所输运物质的全部来源。(usgs.gov)

修正通用土壤流失方程系列模型用于估算降雨驱动的土壤流失。RUSLE2结合经验方法与基于过程的科学方法,预测降雨和径流造成的细沟侵蚀及细沟间侵蚀。因此,其适用范围比侵蚀这一整体概念更窄:河岸侵蚀、海岸后退、风力侵蚀和冰川刨蚀涉及不同的过程,也需要不同的评估方法。(nrcs.usda.gov)