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滨河植被对河床演变的影响

【摘要】:滨河植被对河床演变的影响表现在如下五个方面:在大部分过流表面产生水流阻力。在河流系统中,滨河植被在不同地形上的分布主要取决于河流过程对植被的作用强度和物种的承受能力,也取决于物种与其他河边植物的竞争能力。过去几十年来对滨河植被的研究显示,滨河植被产生的大树干残骸是河流地貌形态及其过程的重要影响因素。当水流冲刷力超出河滩以及植被的抗剪强度,河边植物与河滩沉积物一起倾倒,成为河道中LWD 的一部分。

滨河植被对河床演变的影响表现在如下五个方面(Hickin,1984):

(1)在大部分过流表面产生水流阻力。

(2)通过根系发育加固河岸。

(3)增加河滩上泥沙沉积。

(4)产生大树干残骸(LWD),显著影响河床演变过程,包括壅塞河道,改变流向和保护河岸。

(5)增加河岸附近及其他缓流区泥沙沉积及稳定河岸。

对于大多数平衡状态下的冲积河流,在河岸不同部位生长着不同的河边植物种类。在水分充足的温带,植被构成的复杂程度与河岸带相对高度正相关(Hupp和Osterkamp,1996)。在干旱和半干旱区,可供植物占据的土地相对充足,但水分补给有限。所以,干旱气候下,植被分布受到泛滥洪水地下水位的强烈影响(Zimmermann,1969;Friedman等,1996)。图7-4显示了分布在冲积河流上的各种植被群落的典型带状分布。一种植物能否在河边某一部位生存,决定于该处是否适于该物种的萌芽及成长,以及周围环境是否允许这种植物至少生存到繁殖年龄。植被的分布模式决定于主要生态应力对物种的制约;同时也受到物种对环境条件的承受能力的制约。在河流系统中,滨河植被在不同地形上的分布主要取决于河流过程对植被的作用强度和物种的承受能力,也取决于物种与其他河边植物的竞争能力。

图7-4 典型滨河植被群落分布与河边带地形的关系

河边带从河床向外按相对高度依次为:河床、沙洲以及河边湿地、岸坡、河滩和阶地,如图7-4所示(Hupp,1992)。河床指在流量低于年平均流量时全部或部分有水流的部分,一般只有水生植物或者没有植被发育。沙洲略高于低水位,经常被淹没,植被由少数耐淹没的强阳生草本先锋植物构成。河岸坡有缓坡和陡坡带,发生洪水时期会被淹没,发育由灌木和多年生草本植物构成的河岸植被。河滩指平均每1~3年被洪水淹没一次的滩地,植被由灌木、草本植物和少数耐短期水淹的木本植物构成,可以发育滩地树林。阶地被淹的频率小于河滩,一般3年以上一次。植被多样性较高,由木本植物、灌木和一些草本植物构成阶地植物群落。

大多数溪流都生有木本滨河植被,即使是在半干旱地区也是如此。在发生侵蚀下切的河床里,初期侵蚀对滨河植被无直接影响。然而,随着侵蚀向着河滩发展,生长在河岸上的植物根系固岸作用开始凸显,它们阻止了河岸的崩塌,也限制了溯源冲刷向上发展(Germanoski和Ritter,1988)。过去几十年来对滨河植被的研究显示,滨河植被产生的大树干残骸(LWD)是河流地貌形态及其过程的重要影响因素。当水流冲刷力超出河滩以及植被的抗剪强度,河边植物与河滩沉积物一起倾倒,成为河道中LWD 的一部分。LWD通过增加河床糙率、促使水流改向或是增加粗大沉积物(LWD)来改变河道侵蚀条件,降低流速以及减少侵蚀(Fetherston et al.,1995),从而在一定程度上影响河床演变过程。