沖積河川

沖積河川は、河床と河岸が流動性のある堆積物や土でできている河川です。沖積河川は自己形成河川であり、その河道は、河川が経験する洪水の規模と頻度、およびこれらの洪水による堆積物の侵食、堆積、運搬 能力によって形成されます。このため、沖積河川は、河岸の特性、経験する流れ、地元の河岸生態系、および運ぶ堆積物の量、大きさ、種類に基づいて、さまざまな形をとることができます。^[1]

より小さな空間スケールとより短い時間スケールでは、季節的な洪水などのイベントによる水の動きのパターンが、好気性から嫌気性までの範囲で、異なる栄養素と分解速度とダイナミクスを持つさまざまな土壌パッチを作成します。より大きな空間スケールを見ると、地形的特徴は、氷河期や氷河期の終焉などの氷河イベント、海面の変化、地殻変動、およびより長い時間スケールで発生するその他のイベントによって形成されています。これらの短期および長期のスケールが一緒になって、沖積河川のパターンと特性を決定します。これらの川はまた、谷の側面の形成時の丘陵斜面、台地、現在活動している氾濫原よりも高い標高にある古い氾濫原の遺跡、自然の堤防、蛇行した渦巻き、自然の排水路、および一時的および永続的な氾濫原を含む特定の地形的特徴で構成されています。^[2]

自然の沖積河道にはさまざまな形態パターンがありますが、一般的には直線状、蛇行状、網状、吻合状と表現されます。^[3]河道パターンの違いは、河岸満水量、勾配、堆積物供給、河岸材質の違いにより生じます。[ ^3]河道パターンは、河道の中心に沿って測った長さと谷軸に沿って測った直線距離の比である屈曲度に基づいて表現できます。[ ^3]

直線状の水路（屈曲度 < 1.3）は、堆積物と流れが地形全体に均等に分布することはめったにないため、自然システムでは比較的まれです。^[3]堆積物の堆積と浸食の不規則性により、水路の反対側に交互に連続する砂州が形成されます。^[3]砂州の連続により、流れが蛇行パターンに向けられ、蛇行した水路（屈曲度 1.3-1.5）が形成されます。^[3]

蛇行水路は直線水路や蛇行水路よりも曲がりくねっており（曲がり度合いが 1.5 を超える）、蛇行 波長という形態単位で定義されます。^[3]蛇行波長とは、水路の同じ側にある 1 つの屈曲点の頂点から次の屈曲点までの距離です。^[3]蛇行水路の波長については、セクション 1.2 地形単位で説明されています。^[3]蛇行水路は現在では広く普及していますが、陸上植物が進化する以前に存在していたことを示す地形学的証拠は見つかっていません。^[3]これは主に、植生が河岸の安定性を高め、蛇行形成を維持する効果によるものと考えられています。^[3]

網状河川は、広くて曲がり具合の少ない河川の中に複数の活発な河川があるのが特徴です。^[3]小さな河川の筋は堆積物の州の周りで分岐し、その後、編み込みパターンで収束します。^[3]網状河川は動的であり、筋は河川内を移動します。 [ ^{3 ]}網状河川は、河川輸送能力を超える堆積物の負荷によって発生します。 [3] 網状河川は、急勾配、変動する流量、粗い堆積物の負荷が高い条件の氷河や山の斜面の下流で見つかります。 ^[3]

吻合水路は、下流で分岐して合流する複雑なストランドで構成されている点で、編組水路に似ています。^[3]しかし、吻合水路は、比較的安定した、通常は植物に覆われた島の周りを流れる点で編組水路とは異なります。^[3]また、吻合水路は一般に勾配が低く、より狭く深く、より永続的なストランドを持っています。^[3]

蛇行波長または交互の砂州列は、蛇行する沖積河川の主要な生態学的および形態学的単位であると考えられている。^[4]蛇行波長は、2つの交互の砂州単位で構成され、それぞれが 切土から削り取られたプール、堆積ローブまたはポイントバー、およびプールとポイントバーを接続する瀬から構成される。 ^[4]理想的な水路では、蛇行波長は約10〜11の水路幅である。^[3]これは、プール（および瀬とポイントバー）が平均5〜6の水路幅で分離されていることに相当します。^[3]蛇行湾曲部の曲率半径は、蛇行弧の狭さを表し、蛇行弧に適合する円の半径で測定されます。^[3]曲率半径は、水路幅の2〜3倍です。^[3]

氾濫原は、頻繁に洪水が発生する沖積河川の流路に隣接する陸地です。 [ ^3]氾濫原は、越流による浮遊土砂の堆積、河川の横方向の移動による掃流土砂の堆積、および地滑りなどの景観プロセスによって形成されます。^[3]

自然堤防は、沖積河川の氾濫原が主に堤防越しの堆積によって形成され、比較的粗い物質が主水路の近くに堆積した場合に発生します。^[3]自然堤防は隣接する氾濫原よりも高くなり、後背湿地やヤズー水路の形成につながります。この後背湿地では、支流が主水路に合流するのではなく、主水路と平行に流れることを余儀なくされます。^[3]

段丘は堆積物を貯留する地形で、沖積河川の過去の堆積物の運搬を記録している。^[3]境界条件の多くの変化により、沖積河川システムで段丘が形成される可能性がある。^[3]段丘が形成される最も基本的な理由は、河川には流域から供給される堆積物を移動させる輸送能力がないことである。^[3]第四紀の過去の気候は氾濫原の堆積と浸食に関連しており、階段状の段丘地形が残っている。^[3] 隆起と海面低下によっても、河川が河床を削り、氾濫原の堆積物を保存するため、段丘が形成される可能性がある。^[3]

暴風雨（洪水）、基底流量、雪解け水ピーク、後退枝などの自然水文構成要素は、河川特有の触媒であり、沖積河川生態系を形成し、重要な地形的および生態学的プロセスを提供します。 ^[4]河川の水文レジームの年間変動（流量の大きさ、期間、頻度、および流れのタイミングのパターン）を維持することは、沖積河川生態系内の生態学的完全性を維持するために不可欠です。^[4]

蛇行川の外側の切堤における河岸侵食と、蛇行川の内側の砂州の堆積が相まって、水路の移動を引き起こす。^[3]最大の河岸侵食は、蛇行川の頂点のすぐ下流で起こることが多く、高速の流れが蛇行曲線に沿って押し流される際に河岸を侵食するため、下流への移動を引き起こす。[ ^3]剥離は、水路移動のもう 1 つのプロセスであり、切堤侵食と砂州の堆積による緩やかな移動プロセスよりもはるかに急速に起こる。^[3]剥離は、横方向の移動によって 2 つの蛇行が非常に接近し、その間の川岸が決壊して、蛇行が結合して 2 つの水路が形成される場合に発生する。^[3]堆積物の堆積によって元の水路が新しい水路から切り離されると、三日月形の湖が形成される。^[3]河川の移動は多様な水生生物や河川沿いの生息地を維持するために重要です^。[4]河川の移動により堆積物や木質残骸が川に入り、蛇行した川の内側に新たな氾濫原が形成されます。^[4]

堆積物の浸食と堆積の動的な定常状態は、河川が細粒堆積物と粗粒堆積物をほぼ同等の割合で流入・流出するにつれて、沖積河道の形態を維持するように働く。^[4]蛇行曲線の頂点では、高速の流れが堆積物を洗い流し、プールを形成する。 [4]移動した堆積物は、その後、河道の真向かいまたは下流のポイントバーに堆積する。 [4]大きな規模と持続時間の流れは、河床の移動を促進する重要な閾値と見なすことができます。 [ ^{4 ]}河道の堆積または劣化は、堆積物の予算の不均衡を示します。^[4]

洪水は、沖積河川システムの水路形態を形成する重要な要素です。^[4] 季節的な洪水はまた、氾濫原の生産性と連結性を高めます。^[2] 10年から20年の周期を超える大洪水は、主水路を形成・維持するだけでなく、流出して側水路、湿地、三日月湖を形成します。^[4]氾濫原の浸水は、平均して1～2年に1回、満水位を超える流量で発生し、洪水の激しさと水路の洗掘を緩和し、川と周囲の景観の間で栄養分を循環させるのに役立ちます。^{[4]洪水は、生態系機能が異なる多様な生息地の特徴を形成するため、水生生物と}河岸の生息地の複雑さにとって重要です。^[4]

河川環境が絶えず変化するため、沖積河川生態系では河川沿いの生息地は特に動的である。 ^[4]交代性砂州の洗掘、河川の移動、氾濫原の浸水、河川の剥離により、河川沿いの植生が適応しなければならないさまざまな生息地条件が生まれる。^[4]実生の定着と森林の発達は好ましい基質に依存し、好ましい基質は河川の土手沿いの堆積物がどのように分類されるかに依存する。^[4]一般的に、若い河川沿いの植生と先駆種は、砂利や玉石などの粗い堆積物が存在するが季節的に移動するポイントバーなどの活発な河川プロセスの影響を受ける領域に定着する。^[4]成熟した河川沿いの植生は、砂やシルトなどの細かい堆積物が優勢で、活発な河川プロセスによる撹乱が少ない上流に定着することができる。^[4]

沖積河川の水生生息地は、堆積物、流れ、植生、および木質残骸の複雑な相互作用によって形成されます。^[4]プールは、比較的冷たい水のより深い領域を提供し、魚や他の水生生物の隠れ家となります。^{[4]プールの生息地は、}大きな木質残骸や玉石などの複雑な構造によって改善されます。 ^[4] 瀬は、主に玉石でできた、より浅く、乱流の多い水生生息地を提供します。^[4]ここでは、水が水面で空気と混ざり合い、川内の溶存酸素レベルが上昇します。底生の大型 無脊椎動物は瀬で繁殖し、表面や岩の間の隙間に生息します。多くの種は、餌や重要なライフサイクルステージのために、エネルギーの少ない背水域にも依存しています。^[4]

沖積流域の森林伐採は、河川への土砂流出量を増加させ、河床の堆積、濁度の上昇、河川沿いの土砂の大きさと分布の変化を引き起こすことがわかっています。土砂流出量の増加は、景観から植生を除去し、道路を建設した結果、流出量と浸食量が増加し、斜面崩壊が発生することに起因します。

農地は、沖積河川から水を転用して作物を生産するとともに、堤防建設やその他の形態の防護により、河川の蛇行や移動能力を制限しています。その結果、水路の形状が単純化され、基底流量が低下します。

ダムや分水は、上流と下流の両方で河川の自然な水文レジームを変え、流域の生態系を変える広範な影響を及ぼします。^{[5] [6]}沖積河川の形態と河川生態系プロセスは、流量の大きさ、頻度、期間、タイミング、変化率などのハイドログラフ要素の複雑な相互作用によって大きく形作られるため、これらの要素のいずれかが変化すると、生態系の具体的な変化につながる可能性があります。^[4]ダムは、雨季の洪水の規模の減少や乾季の基底流量の変化（多くの場合減少）と関連することがよくあります。^[6]これは、自然な流れの条件に合わせて進化した水生生物に悪影響を与える可能性があります。^[6]ダムやその他の分水は、特に流量を減少させるなど、自然なハイドログラフ要素を変更することで、川の堆積物を移動させる能力を低下させ、堆積物で詰まった水路を形成します。^[7]逆に、ダムは源流から河口までの堆積物の自然な連続的な移動に対する物理的な障壁であり、堆積物の欠乏状態や下流の直接的な切断を引き起こす可能性があります。^[7]

ダム下流の小規模なレベルで河川機能を回復させるには、沖積河川の自然特性を理解することが必要である。河川の機能が完全に回復することはないかもしれないが、適切な計画と必要な特性の考慮により、河川の完全性を再現し、維持することは可能である。^[8] 回復の取り組みは、ダム建設と流量調整により失われた本流と他の氾濫原との連結性を回復することに重点を置くべきである。^{[2]これらの沖積河川}生息地の保護と再構築は、河川氾濫原生態系の生態学的完全性を維持し、持続させるために必要である。^[9]