中南阿拉斯加主要河流及其特征分析

大衛(wèi)·卡爾·施耐德 著;戴長(zhǎng)雷，楊朝暉 譯

(1.阿拉斯加大學(xué)安克雷奇分校，阿拉斯加州 安克雷奇 99508；2.黑龍江大學(xué) 寒區(qū)地下水研究所，黑龍江 哈爾濱 150080；3.黑龍江大學(xué) 水利電力學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150080)

中南阿拉斯加主要河流及其特征分析

大衛(wèi)·卡爾·施耐德1著;戴長(zhǎng)雷2,3，楊朝暉1譯

(1.阿拉斯加大學(xué)安克雷奇分校，阿拉斯加州 安克雷奇 99508；2.黑龍江大學(xué) 寒區(qū)地下水研究所，黑龍江 哈爾濱 150080；3.黑龍江大學(xué) 水利電力學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150080)

摘要：所有的河流都是塑造地貌的能手，中南阿拉斯加的水系對(duì)當(dāng)?shù)氐牡匦蔚孛伯a(chǎn)生了顯著的影響。通過(guò)研究阿拉斯加中南部的河流及其特征有助于進(jìn)一步了解中南阿拉斯加的地貌特征。在梳理主要河系、河流作用以及河流流量相關(guān)知識(shí)的前提下，對(duì)阿拉斯加中南部地區(qū)的主要河流及其特征進(jìn)行了分析。指出：①由于氣候涼爽、水量豐沛、大山環(huán)繞，阿拉斯加中南部地區(qū)發(fā)育了成千上萬(wàn)道河流水系。主要有科珀河(銅河)水系、蘇西特納河水系、馬塔努斯卡河水系、克尼克河水系、基奈河水系、庫(kù)克灣、威廉王子灣、阿拉斯加海灣沿海諸河水系、育空河水系，以及卡斯科奎姆河水系等；②通過(guò)河流沉積作用形成了洪積平原、蜿蜒型河道、辮狀河道和河口三角洲；③通過(guò)河流侵蝕作用形成階梯侵蝕、峽谷和瀑布；④在阿拉斯加中南部地區(qū)，大多數(shù)河流在冬季流量極小，而當(dāng)春末融雪時(shí)流量就會(huì)大幅度增加。

關(guān)鍵詞：河流水系；河流沉積；河流侵蝕；流量；中南阿拉斯加

本文是在大衛(wèi)·卡爾·施耐德助理教授所著的《中南阿拉斯加自然地理探索》(云杉地理學(xué)出版社，2013)的基礎(chǔ)上翻譯節(jié)選修訂而成的。

大衛(wèi)·卡爾·施耐德出生成長(zhǎng)于阿拉斯加州安克雷奇市，碩士畢業(yè)于威斯康星大學(xué)麥迪遜分校地理系，在阿拉斯加大學(xué)安克雷奇分校講授自然地理學(xué)與人文地理學(xué)課程的同時(shí)長(zhǎng)年從事地理信息系統(tǒng)相關(guān)領(lǐng)域的工作，對(duì)中南阿拉斯加自然地理及俄羅斯(前蘇聯(lián))與阿拉斯加的經(jīng)濟(jì)地理進(jìn)行了系統(tǒng)研究。

本文節(jié)選整理的內(nèi)容主要為關(guān)于阿拉斯加主要河流及其特征相關(guān)論題的分析與論述，可供擬了解阿拉斯加主要河流及其特征的中國(guó)同行參鑒。

1中南阿拉斯加主要河系

由于氣候涼爽、水量豐沛、大山環(huán)繞，阿拉斯加中南部地區(qū)發(fā)育了成千上萬(wàn)道河流水系。所有河流都是塑造地貌的能手，中南阿拉斯加的水系(圖1)也對(duì)當(dāng)?shù)氐牡匦蔚孛彩┘恿孙@著的影響[1]。

2中南阿拉斯加河流沉積特征分析

當(dāng)河流由山區(qū)流入到開闊的地區(qū)或者諸如湖泊一類的固定水體時(shí)，水流速度通常都會(huì)變小。當(dāng)水流速度降低的時(shí)候，河流所攜帶的泥沙就會(huì)沉積下來(lái)。河流會(huì)在所流過(guò)的山谷借助經(jīng)年沉積的泥沙營(yíng)建出一片洪積平原，而后繼續(xù)在自己所營(yíng)建的洪積平原上流淌。庫(kù)克灣流域上游的蘇西特納河谷就是展示這一過(guò)程的良好范例。源于阿拉斯加山脈和塔爾基特納山脈的數(shù)千條水道匯集在蘇西特納河谷，大量泥沙的長(zhǎng)年沉積填平了與這些山脈具有緊密聯(lián)系的地槽，這是山谷中所有的地形歷史冰川和現(xiàn)代河流共同作用的結(jié)果[2]。

當(dāng)河流流經(jīng)低地的時(shí)候，將會(huì)形成蜿蜒型河道或辮狀河道。蜿蜒型河道是指極少的順直河段，以巨大的河曲在洪積平原上前后蛇行的河道。這樣的河道全年都在輸送水流和泥沙。在河曲的凸岸，水流較慢，泥沙沉積；在河曲的凹岸，水流較快，河岸被掏蝕。在填凸掏凹的作用下，河曲地塊的頸部越變?cè)郊?xì)，并最終貫通，形成一段短暫的順直河道。接下來(lái)，在這短暫的順直河道中，沿岸侵蝕和沉積不停作用，河道會(huì)重新蜿蜒并開始一個(gè)新的填凸掏凹過(guò)程。河曲地塊沿頸部貫通后，原來(lái)的河曲段一般會(huì)形成牛軛湖?；魏拥南掠魏佣巍⑿√K西特納河、安克河(船錨河)、格爾卡納河，以及許多其他的溪流河道都擁有蜿蜒型水道。

由于降水豐沛、氣候涼爽，中南阿拉斯加發(fā)育了眾多的水系。其中，科珀河(銅河)水系規(guī)模最大，蘇西特納河水系次之。本圖中所標(biāo)注的水系斷面編號(hào)與表1中的水系斷面編號(hào)一致。圖1 中南阿拉斯加水系及主要流域

辮狀河道以眾多的沙洲和沙壩為特征，比蜿蜒型河道更為順直、寬闊和淺顯。辮狀河道的發(fā)育需要同時(shí)具備水流有重要的泥沙來(lái)源和流量年內(nèi)時(shí)程變化劇烈兩個(gè)條件。擁有冰川或者沙漠的多山地區(qū)會(huì)同時(shí)具備上述兩個(gè)條件。本文無(wú)需討論山區(qū)沙漠，但是山區(qū)冰川在中南阿拉斯加確是十分常見。在春季和夏初，當(dāng)冰川頂部和周邊群山上的初雪融化時(shí)，冰川水源的河道水流激增。

春季快速融化的冰川極易將其本身攜帶的大量泥沙沖走。在年內(nèi)的其他時(shí)候，流量變小，泥沙沉積在河道中，水流不得不繞過(guò)這一堆就地沉積的沙石而流動(dòng)，這樣，辮狀河道就慢慢形成了。源自馬塔努斯冰川的馬塔努斯卡河就是辮狀河道的一個(gè)良好例子。根據(jù)水動(dòng)力條件的變化，同一條河流也可能同時(shí)擁有蜿蜒型河段和辮狀河段。

當(dāng)匯入大?；蚝磿r(shí)，河流的大部分勢(shì)能就會(huì)消失。隨著勢(shì)能的消失，河流所攜泥沙在匯入其他水體的地方堆砌起來(lái)，往往形成河口三角洲。在涼爽的氣候條件下，由于可以搬運(yùn)大量的沉積物，所以，相較于其他水源的河流，三角洲更易于在冰川水源的河流的河口形成。中南阿拉斯加主要的河口三角洲包括克尼克-馬塔努斯卡河三角洲(圖2)、蘇西特納河三角洲(圖3)、科珀河(銅河)大三角洲[3](圖4)。

馬塔努斯卡河主要由冰川融水補(bǔ)給，經(jīng)馬塔努斯卡河谷，注入庫(kù)克灣。河流輸沙量大，流量季節(jié)變化劇烈，辮狀的河道里遍布沙洲。圖2　馬塔努斯卡河

小蘇西特納河的上游起源于塔爾基特納山，在瓦西拉市附近進(jìn)入蘇西特納河谷，并最終注入庫(kù)克灣。由于蘇西特納河谷為非常平坦的冰磧平原，所以小蘇西特納河流經(jīng)這一地區(qū)時(shí)形成了典型的蜿蜒河道。圖3　小蘇西特納河

由于海流不能將河道搬運(yùn)來(lái)的冰川沉積物全部帶向大海，所以，在科珀河注入阿拉斯加海灣的地方，沉積物層層堆砌，形成了水道眾多的河口三角洲，該三角洲成為野生生物的殿堂。圖4　科珀河(銅河)三角洲

3中南阿拉斯加河流侵蝕特征分析

在阿拉斯加，隨著冰川的消退，河流成為巖土侵蝕的主要營(yíng)力。山區(qū)里，奔騰的河水長(zhǎng)久地磨蝕著巖石，雕琢著山谷。侵蝕下來(lái)的物質(zhì)被河流搬運(yùn)到下游，并慢慢地在洪積平原、湖泊或海洋中沉積下來(lái)。

對(duì)于一塊硬度均勻的巖石，在沒有構(gòu)造運(yùn)動(dòng)且年均降水量不變的條件下，河流將會(huì)沿著一定的坡度以一個(gè)相對(duì)恒定的速度對(duì)其進(jìn)行磨蝕。眾所周知，山勢(shì)的起伏、巖型的因?qū)痈淖?，以及氣象條件的反復(fù)，會(huì)使得河流的流速和坡度隨著時(shí)間變化而動(dòng)態(tài)變化，進(jìn)而促成一些有意思的河流侵蝕特征。當(dāng)坡度或降水量增加，河流動(dòng)能因之增加到足以侵蝕發(fā)育在洪積平原上的水下河道時(shí)，在山谷的沖積階地上，就會(huì)形成階梯侵蝕。當(dāng)河道下蝕到一定程度時(shí)，河流坡度降低，水流動(dòng)能變小，泥沙重新沉積并在海拔較低的地方重新形成洪積平原。隨著當(dāng)?shù)貤l件進(jìn)一步改變，低海拔洪積平原上的河道會(huì)重新下蝕，上述情形就會(huì)重復(fù)出現(xiàn)。在帕爾默北邊，格倫公路所經(jīng)過(guò)的沖積階地地區(qū)，就是這種階梯侵蝕的良好例子。

當(dāng)河流隨著山勢(shì)坡度的增加而增加水流梯度時(shí)，越來(lái)越快的水流意味著河流的侵蝕能力也在增加。坡度增加的越快，河流切蝕的能力越強(qiáng)。在切蝕活動(dòng)非?；钴S的地區(qū)，就會(huì)形成峽谷。由于斷層線上因存在巖石脆弱點(diǎn)而更易于被水流侵蝕，所以一些峽谷常常沿著斷層線發(fā)育。中南阿拉斯加地區(qū)有許多峽谷。尼納納河峽谷就位于德奈利國(guó)家公園麥金利村的北邊，它是當(dāng)阿伍特山脈抬升時(shí)由尼納納河直接切蝕而成。中南阿拉斯加其他重要的峽谷還包括塔爾基特納山區(qū)位于蘇西特納河上的德奈利峽谷、颶風(fēng)峽谷、楚加奇山區(qū)位于科珀河(銅河)上的伍德峽谷和位于瓦爾迪茲附近的拱頂石峽谷(又稱基斯頓峽谷)。在公園公路大橋上可以從上往下看到颶風(fēng)峽谷，理查森公路則從拱頂石峽谷(基斯頓峽谷)右側(cè)穿過(guò)[4]。

由于近期的地質(zhì)抬升，還形成了一些瀑布。瀑布會(huì)出現(xiàn)在當(dāng)一條河流還沒有足夠的時(shí)間對(duì)一個(gè)正常的山谷進(jìn)行侵蝕的地方。當(dāng)一條河流先流經(jīng)難蝕地層，再流經(jīng)下伏易蝕地層的地方，也會(huì)發(fā)育瀑布。這種條件下，河水會(huì)掏蝕下伏易蝕地層直至上覆難蝕地層坍塌，而且隨著時(shí)間的推移，這一現(xiàn)象會(huì)逐漸向瀑布上游方向推進(jìn)。楚加奇山區(qū)有一些著名的瀑布，如安克雷奇附近的雷鳥瀑布、肯尼湖附近的自由瀑布，以及威廉王子灣周邊不計(jì)其數(shù)的瀑布。

4中南阿拉斯加河流流量分析

一條河流的流量會(huì)隨著年內(nèi)時(shí)間的不同而發(fā)生變化。在阿拉斯加中南部地區(qū)，大多數(shù)河流在冬季流量極小，而當(dāng)春末融雪時(shí)流量就會(huì)大幅度增加。

對(duì)于一條由冰川補(bǔ)給的河流，隨著冰川的融

化，它在整個(gè)夏季都會(huì)保持較大的流量。而對(duì)于一條由非冰川補(bǔ)給的河流，由于融雪過(guò)后降水成為河流的唯一水源，因之它在夏季的流量反而會(huì)變小。伴隨著濕潤(rùn)的八月、九月、十月的降雨，河流的流量會(huì)增加。一般情況下，與積雪和冰川消融所引起的流量增加相比，這些由夏季降雨所促成的流量增加很小。

由于一條河流會(huì)經(jīng)歷小流量階段，所以，河道規(guī)模的大小不能只看河道水流本身，還要看沿岸植被的高度、水位以上沉積物的數(shù)量以及兩岸之間的距離。

表1和表2給出中南阿拉斯加某些河流以及作為參照的部分美國(guó)其他河流的統(tǒng)計(jì)特征值。

表1中列出了許多中南阿拉斯加不同位置、不同規(guī)模的代表性重要河流。其中，科珀河(銅河)最大，作為第二大河的蘇西特納河的流量基本上是科珀河(銅河)流量的三分之二。它們的流量與表2中的育空河[5]一參照就相形見絀了，在匯入白令海的河口附近的派勒特站斷面上，育空河測(cè)得的六月平均流量為 574 562 Ft3/s。

安克河(鐵錨河)和格爾卡納河是表1中僅有兩條完全不接受冰川融水補(bǔ)給的河流。正是因此，兩條河流在夏初隨著的積雪的融化而獲達(dá)到了最大流量，爾后流量變小。與之對(duì)應(yīng)的是，冰川在整個(gè)夏季持續(xù)融化，特別是在七月、八月這兩個(gè)更為溫暖的月份里冰川融水更多，這就促成了冰川水源的河流在夏末出現(xiàn)更大的流量。

表2中列出了一些阿拉斯加以外的河流作為對(duì)比參照，其中的哥倫比亞河、克羅拉多河、密西西比河和萊茵河在表2中所列的流量監(jiān)測(cè)站的上游都有控制性的水壩，這使得它們?nèi)甑牧髁扛鼮檫B續(xù)和平穩(wěn)。

表1　中南阿拉斯加部分河流典型斷面流量　Ft3/s

表中序號(hào)已在“中南阿拉斯加水系及主要流域”地圖中的相應(yīng)位置標(biāo)注。

表2　參照河流典型斷面流量　Ft3/s

5結(jié)論

(1)由于氣候涼爽、水量豐沛、大山環(huán)繞，阿拉斯加中南部地區(qū)發(fā)育了成千上萬(wàn)道河流水系。主要有科珀河(銅河)水系、蘇西特納河水系、馬塔努斯卡河水系、克尼克河水系、基奈河水系、庫(kù)克灣、威廉王子灣、阿拉斯加海灣沿海諸河水系、育空河水系，以及卡斯科奎姆河水系等。

(2)通過(guò)河流沉積作用形成了洪積平原(庫(kù)克灣流域上游的蘇西特納河谷)、蜿蜒型河道(基奈河的下游河段、小蘇西特納河、安克河(船錨河)、格爾卡納河)、辮狀河道(馬塔努斯卡河)和河口三角洲，河口三角洲包括克尼克-馬塔努斯卡河三角洲、蘇西特納河三角洲、科珀河(銅河)大三角洲。

(3)通過(guò)河流侵蝕作用形成階梯侵蝕(格倫公路所經(jīng)過(guò)的沖積階地地區(qū))、峽谷(尼納納河峽谷、德奈利峽谷、颶風(fēng)峽谷、伍德峽谷、拱頂石峽谷)和瀑布(楚加奇山區(qū)有一些著名的瀑布，如安克雷奇附近的雷鳥瀑布、肯尼湖附近的自由瀑布、以及威廉王子灣周邊不計(jì)其數(shù)的瀑布)。

(4)在阿拉斯加中南部地區(qū)，大多數(shù)河流在冬季流量極小，而當(dāng)春末融雪時(shí)流量就會(huì)大幅度增加。

參考文獻(xiàn)：

[1]Ferrians O J Jr.Permafrost in Alaska[J].The Geology of North America，1994(1):845-854.

[2]Reger R D，Pinney D S，Burke R B，et al.Catalog and Preliminary Analyses of Geologic Data Related to Middle to Late Quaternary Deposits，Eastern and Northern Cook Inlet Region，Alaska[R].Alaska:Alaska Division of Geological & Geophysical Surveys，1996.

[3]Brabets，Timothy P.Geomorphology of the Lower Copper River，Alaska[D].Washington:U.S.Geological Survey，1997.

[4]Beikman H M，compiler.Geologic Map of Alaska[R].Washington:U.S.Geological Survey，1980.

[5]Ferrians O J Jr.Glacial Lake Ahtna，Copper River Basin，Alaska,Late Cenozoic History of the Interior Basins of Alaska and the Yukon[R].Washington:U.S.Geological Survey，1989.

Analysis of the rivers and their characteristics in Southcentral AlaskaWritten by David K.Snyder1；Translated by

DAI Changlei2,3，YANG Zhaohui1

(1.UniversityofAlaska-Anchorage，Anchorage99508，USA;2.InstituteofGroundwaterinColdRegion，HeilongjiangUniversity，Harbin150080，China;3.SchoolofHydraulicandElectricPower，HeilongjiangUniversity，Harbin150080，China)

Abstract：Streams are powerful and influential shapers of the landscape that have greatly influenced the topography of Southcentral Alaska.It helps to understand the terrain characteristics in Southcentral Alaska through the study of the rivers and their characteristics.This paper analyzes the rivers and their characteristics in Southcentral Alaska on the basis of combing a variety of factors which affect the main river system，stream action and streamflow under the premise of knowledge.It points out:Thanks to a cool climate，sufficient moisture，and large mountains to trap that moisture thousands of streams and rivers flow through Southcentral Alaska.There are mainly Copper River system，Susitna River system，Matanuska system，Knik system，Kenaisystem，Cook Inletsystem，Prince William Soundsystem，Gulf of Alaskasystem，Yukon Riversystem and Kuskokwim Riversystem，etc.；Through the affect of the fluviatile deposit，they form floodplain，meandering streams，braided stream and estuarine delta；Through the affect of the river erosion，they form alluvial terraces，gorge and waterfall;In Southcentral Alaska，most rivers have very little discharge in winter，but have a dramatic increase in late spring when the melts.

Key words：water system；fluviatile deposit；river erosion；streamflow；Southcentral Alaska

作者簡(jiǎn)介：大衛(wèi)·卡爾·施耐德(1969-)，男，助理教授，主要從事自然地理及地理信息系統(tǒng)方向的科研和教學(xué)工作。 戴長(zhǎng)雷(1978-)，男，副教授，主要從事寒區(qū)地下水及國(guó)際河流方向的教學(xué)及科研工作。

中圖分類號(hào)：P343.1;P512.2

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：2096-0506(2016)05-0022-06