Flussgabelung - River bifurcation

Gabelung in Hövelhof , Deutschland
Flussdeltas wie das abgebildete Delta des Salween-Flusses in Myanmar weisen oft Verzweigungen auf. Das Wasser strömt aus dem unteren Bildbereich ein und passiert auf beiden Seiten die große Insel in der Mitte.

Eine Flussgabelung (von lateinisch : furca , Gabel) tritt auf, wenn ein Fluss, der in einem einzigen Strom fließt, sich in zwei oder mehr separate Ströme (sogenannte Verteilerströme ) trennt, die sich dann stromabwärts fortsetzen. Einige Flüsse bilden komplexe Netze von Zuflüssen, typischerweise in ihren Deltas . Wenn die Bäche irgendwann wieder zusammenfließen oder in dasselbe Gewässer münden, dann bildet die Gabelung eine Flussinsel .

Die Flussgabelung kann temporär oder semipermanent sein, abhängig von der Stärke des Materials, das die beiden Zuflüsse trennt. Zum Beispiel ist eine Insel aus Erde oder Schlick in der Mitte des Flusses in einem Delta aufgrund der geringen Materialfestigkeit höchstwahrscheinlich temporär. Ein Ort, an dem sich ein Fluss um eine Felsfinne teilt, zB ein vulkanisch geformter Deich oder ein Berg, kann aufgrund höherer Materialfestigkeit und Beständigkeit gegen Verwitterung und Erosion dauerhafter sein. Eine Verzweigung kann auch von Menschenhand geschaffen werden, beispielsweise wenn zwei Bäche durch einen langen Brückenpfeiler getrennt sind .

Wissenschaftliche Untersuchung der Bifurkation

Flussgabelungen treten häufig in mäandernden und geflochtenen Flüssen auf, sind jedoch in anderen Flussarten nicht ungewöhnlich. In mäandernden Flüssen, sind Abzweigungen oft instabil in ihrer Konfiguration und führen in der Regel in Kanal Ausriss . Die Stabilität der Verzweigung hängt von der Fließgeschwindigkeit des Flusses stromaufwärts sowie vom Sedimenttransport der Oberläufe der Äste unmittelbar nach der Verzweigung ab. Die Entwicklung der Gabelung hängt stark von der Ableitung des Flusses stromaufwärts der Gabelung ab. Instabile Bifurkationen sind Bifurkationen, bei denen nur ein Kanal Wasser erhält. Innerhalb von Deltas erzeugen diese typischerweise Kanäle mit relativ großen Breiten und werden auch als Kanalausrisse bezeichnet. Stabile Bifurkationen sind Bifurkationen, in denen beide Kanäle Wasser aufnehmen.

In Deltas können die Richtungen der aus der Bifurkation resultierenden Verteilungsgebiete leicht durch Prozesse wie Aggradation oder unterschiedliche Setzung und Verdichtung geändert werden . Die Anzahl der vorhandenen Zuflüsse wird teilweise durch die Sedimentabflussrate bestimmt, und ein erhöhter Sedimentabfluss führt zu mehr Flussgabelungen. Dies führt dann zu einer erhöhten Anzahl von Verteilern in Deltas.

Delta-Bifurkation hat einen typischen Winkel, in dem sie beobachtet wird, mit einem kritischen Winkel von ungefähr 72º. Beobachtungen und Experimente zeigen jedoch, dass viele Verzweigungen von distributiven Kanälen keinen Bifurkationswinkel von 72° aufweisen, sondern nach Beginn der Bifurkation mit der Zeit in Richtung dieses Winkels wachsen. Dies impliziert, dass Bifurkationen, die in Deltas auftreten, semipermanent sind, da viele beobachtete Kanäle diesen Winkel aufgrund ihrer relativ neuen Initiierung nicht aufweisen oder weil einige der Kanäle, die diesen Bifurkationswinkel erreichen, nicht zuletzt beobachtet wurden.

Bedeutung

Wie beim Zusammenfluss von Flüssen ist die Verzweigung wichtig, um Land und morphologische Gebiete zu trennen. Flüsse werden häufig als politische Grenzen genutzt und markieren unter anderem Grenzen zwischen Regionen gegnerischer Länder, Staaten und Völker. Plötzliche Flussgabeln, auch nur vorübergehend, können Terranes stören, die sonst als dieselbe Region angesehen würden. Gabelungen unterscheiden sich von Zusammenflüssen dadurch, dass viele Zusammenflüsse als wichtige Orte für Städte und Handel gelten. Aufgrund der Semi-Permanenz der meisten gegabelten Flüsse und ihrer seltenen Vorkommen wird das Konzept des Bauens jedoch an Stellen mit Flussgabelungen nicht weitgehend gezeigt.

Verteiler sind gemeinsame Bestandteile von Deltas und sind das Gegenteil von Nebenflüssen. Diese Zuflüsse, die ein Ergebnis der Flussgabelung sind, sind wichtig für die Ablagerung und den Transport von Wasser, Sedimenten und Nährstoffen aus dem weiteren Landesinneren in das größere Gewässer, in das es mündet. Deltas sind für den Menschen sehr wichtig, da die Delta-Verteilungsgebiete etwa einer halben Milliarde Menschen eine Heimat bieten und außergewöhnlich biologisch reich sind.

Evolution

Der Verlauf von gegabelten Flusssystemen kann stufenweise modelliert werden. Die obige Abbildung gibt ein grobes Bild davon, wie es tatsächlich aussehen würde. Es zeigt, dass sich eine stabile Bifurkation allmählich verschlechtert, bis einer der Kanäle keinen Fluss mehr von stromaufwärts erhält und somit zu einer instabilen Bifurkation wird.

Gezweigte Flüsse sind größtenteils semipermanent und unterliegen einer ständigen Änderung ihrer Konfiguration durch sich entwickelnde Terranes und Fließgeschwindigkeiten. Infolgedessen ist die Beobachtung des Prozesses, durch den sich Flüsse gabeln und dann allmählich verschlechtern, schlecht dokumentiert. Die Entwicklung von Flussgabelungen von einkanalig zu mehrkanalig und wieder zurück hängt stark von der Abflussmenge aus den Rückstaubereichen des Kanals ab. Die Verzweigung von Kanalsystemen beginnt, wenn ein einzelner Kanal gezwungen wird, sich zu teilen, wenn ein Sedimentstab die Initiierung des Zweikanalsystems bewirkt, jedoch führt dies nicht immer zu einem System, in dem beide Kanäle fließen. In geflochtenen Systemen wird die Entwicklung von Gabelsystemen weitgehend durch den Wasserstand benachbarter Zweige des Systems bestimmt. Die Wasserstandsunterschiede in geflochtenen Systemen werden selbst durch das Verschließen von Asteingängen infolge von Balkenwachstum verursacht. Neben dem Balkenwachstum beeinflussen auch die Richtungsunterschiede von gegabelten Flussströmungen durch zusammengesetzte Balkenformen und Rückstaueffekte die Entwicklung des geflochtenen Systems.

Bifurkationen bewegen sich hauptsächlich als Folge der Migration des stromaufwärts gelegenen Kanals. Die Konfiguration des gegabelten Systems wird auch durch die Migration von Stäben innerhalb des Systems geändert. Dies kann zu plötzlichen Schwankungen der Kanalbreiten sowie zu Breitenasymmetrien im System führen. Im Laufe der Zeit wird sich das stabile Kanalsystem schließlich verschlechtern, bis nur noch ein Kanal von stromaufwärts strömt, wodurch dann ein instabiler Kanal entsteht, in dem kein Fluss durchgeht.

Auswirkungen

Flussgabelungen wirken sich auf vielfältige Weise auf die Umgebung aus, nämlich indem sie den Wasser-, Sediment- und Nährstofffluss durch ein Einzugsgebiet und ein Delta umverteilen . Darüber hinaus können wandernde Bifurkationen und Landformen die Terranes in einer bestimmten Region verändern, die von diesem Prozess betroffen ist. Die plötzliche Einleitung einer Gabelung kann zu einer kleinen Überschwemmung der Umgebung führen. Das Gegenteil, die Verschlechterung einer stabilen Bifurkation in eine instabile, kann ähnliche Auswirkungen haben, da die Strömung, die durch zwei Kanäle geteilt wurde, jetzt durch einen geleitet wird, dazu führen kann, dass der stabile Kanal das Ufer-Vollstadium überschreitet oder den Punkt, an dem das Wasser Niveau liegt über dem Flussufer. Dies kann auch zu Überschwemmungen führen und ist ein wichtiges Problem in Regionen, in denen Deiche verwendet werden. Bifurkationen sind ein wichtiger Verteiler von Nährstoffen und mineralischen Partikeln in biologisch reiche Gebiete in Deltas. Eine plötzliche Verschlechterung oder Initiierung von gegabelten Systemen kann die Ablagerung von Material stören, das für das Leben verschiedener Organismen erforderlich ist , und hat daher über Strömungsmuster indirekte Auswirkungen auf umgebende Ökosysteme .

Beispiele

Siehe auch

Hinweise und Referenzen

Anmerkungen:

Verweise: