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被河流遗弃的牛轭湖

2024-06-06马志飞

科学24小时 2024年6期
关键词:凹岸荆江艾奥瓦州

马志飞

在湖北省监利市东南部,紧邻长江北岸,有一个形状奇特的湖泊,长约20千米,宽约1千米,从上空俯瞰,它就像一轮弯弯的月亮。可令人疑惑的是,人们却称呼它为“老江河”。那么,它与河流究竟是什么关系呢?

湖泊弯弯似月牙

万里长江,浩浩荡荡,九曲回肠,东流入海。当它流经平坦的江汉平原与洞庭湖平原时,因此地古时隶属荆州地区,所以从湖北宜都枝城到湖南岳阳城陵矶这一段被称为“荆江”。荆江所经之地河网纵横,湖泊密布,土地肥沃,经济富庶。其前半段(上荆江)长约164千米的河道比较平直,但后半段(下荆江)的河道非常曲折,87千米的直线距离,却拥有240千米长的河道。而且,它在历史上不断变化,水患时常发生,自古以来就有“长江万里长,险段在荆江”的说法。

名为“老江河”的湖泊位于荆江终点不远处。它原本是荆江的主河道。因1909年荆江改道,原来的河道废弃,逐渐变成了一座湖泊。其实,在荆江岸边,类似的湖泊还有很多,成因也都一样——都是被废弃的河道,因形似牛轭(耕地时套在牛脖子上的曲木)而得名“牛轭湖”,也被称为“弓形湖”,当地人则习惯称之为“月亮湖”。

河流为何总是改道

河流是极不稳定的。尽管河水在流动过程中总是朝着低洼处前进,但它总是拐来拐去寻找最有利的通道。它一边流动,一边侵蚀河岸,河道的凹岸(凹进去的一岸,它的对面为凸岸)受到的冲击力最大,表层的流水沿着边坡冲向河底,然后携带着泥沙流向凸岸,形成弯道环流。河道凸岸的淤积物主要来自凹岸的冲刷,而且淤积量与冲刷量基本保持平衡。如此一来,凹岸逐渐后退,凸岸紧追不舍,河床就变得越来越弯曲。这就是地质学中常提及的“凹岸侵蚀,凸岸堆积”。

不仅如此,地质学家通过长期的观察还发现:北半球的河流在流动时,河水受到地转偏向力的作用会向右偏,河道右岸(前进方向的右侧)受到的冲刷作用就会比左岸更强,因此通常河道的右岸比较陡峭,而左岸相对平缓,但在南半球恰恰相反。位于法国东南部的阿维尼翁城的罗纳河上有一座被列入世界文化遗产的石桥——圣贝内泽桥,距今已有800多年的悠久历史。最初,圣贝内泽桥全长约900米,宽4.9米,共有22个拱门,但历经1644年和1669年的洪水之后仅幸存4个拱门。奇怪的是,被冲毁的部分都位于河流右岸,幸存的断桥位于河流左岸,这成为地转偏向力迫使北半球的河流侵蚀右岸的重要例证之一。

突如其来的洪水也是导致河流改道的重要诱因。当河流遇到洪水灾害时,瞬时增大的流量超出河道的承载能力,汹涌的水流就会寻找新的通道,从而形成新的河道。黄河在历史上曾屡次改道,洪水泛滥导致河岸决堤是主要原因之一。中美洲北部的洪都拉斯曾经发生过一件怪事,有家建筑公司耗时两年时间在乔卢特卡河上建成一座新桥梁。然而,在桥梁建成后不久,洪都拉斯就遭遇了飓风袭击,由此引发的洪水竟然让河流改道了,导致建成不久的乔卢特卡桥失去了使用价值。

乔卢特卡桥位于洪都拉斯的乔卢特卡河旁,因该桥偏离河道而闻名

法国圣贝内泽桥

河流也爱抄近道

由于“凹岸侵蚀,凸岸堆积”的自然规律保持不变,造成河流发展的总趋势就是弯曲程度越来越大,河曲的两端相距越来越近,从“U”字形到“C”字形,再到“Ω”形。如若遇到洪水泛滥,河水将不再绕道而行,而是选择走最短路线,于是河曲的两端连在一起,形成了新的河道。地质学家将这个过程称为“裁彎取直”。

弯曲的河道不利于泄洪,而且河道的位置摆动频繁容易造成灾害。所以,除了自然的力量之外,有时候人们为了治理水害也会采取措施迫使河流缩短河道,即采取所谓的“人工裁弯工程”。20世纪60年代,在长江中游的下荆江河段,当地水利部门完成了2项人工裁弯工程:一项是中洲子裁弯工程,把原本36.7千米长的河道改成了4.3千米;另一项是上车湾裁弯工程,将河道从32.7千米缩短为3.5千米。实践证明,这些工程后来在防洪、航运及农业生产方面都取得了显著效益,并且在战胜1998年长江特大洪水中起到了十分重要的作用。

无论是自然力量冲断河曲颈部,还是人造工程裁弯取直,新河道的形成都会使水流变得更加通畅。被废弃的河道由于流速和流量减少,入口和出口会被逐渐淤塞,从而形成牛轭湖。

位于黄河“几字弯”顶部的乌梁素海,是典型的河迹牛轭湖

从河流到湖泊

从成因角度看,牛轭湖属于河迹湖,它与构造湖、火山口湖、冰川湖、堰塞湖等共同组成了地球上星罗棋布的湖泊网络。牛轭湖一般为淡水湖,湖面水域开阔,但都不深。它不仅风光秀丽,而且大多孕育丰富的物产,如鱼类等。例如,被人们誉为“塞外明珠”的内蒙古乌梁素海,就是黄河改道之后形成的牛轭湖。

伴随着牛轭湖的形成,有时也会出现一些麻烦事儿。美国的艾奥瓦州和内布拉斯加州以密苏里河为天然分界线,分别位于河道的东岸和西岸。奇怪的是,在河道西岸有一座形如弯月的小型湖泊名为“卡特湖”,湖泊以及周边区域都属于艾奥瓦州,是该州唯一一块位于密苏里河以西的“飞地”。之所以出现这种情况,原因在于卡特湖是一座牛轭湖,它原本是密苏里河的河道。1877年3月,一场突如其来的洪水迫使河流改道,于是,原本位于河道东岸的土地和房屋竟然“移”到了河道西岸,被废弃的河道最后也逐渐变成了一个孤独的湖泊。对于它的归属问题,两个州政府为此还打了一场官司。尽管美国的州与州通常以河流为边界,但卡特湖属于特殊情况,最后经法院裁定,仍归属于艾奥瓦州。

绝大多数的牛轭湖都仿佛是被河流遗弃的“孤儿”,无依无靠,孤苦伶仃。从它们诞生之日起就被切断了与主要河流的联系,不再有河水进出,而是主要依赖降雨获得补给。倘若长时间得不到水源补给,湖水将会越来越浅,最后可能会变成沼泽,也可能会完全蒸发干涸。与其他湖泊相比,牛轭湖未来的命运似乎显得悲惨了点儿。

卡特湖最后经法院裁定仍归属于艾奥瓦州

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