冰川下的水压力
4.6.1冰川下的水压力和有效的正常压力
冰川下的水压力在许多冰川下的过程中有着重要的作用,通过其控制的有效正常压力下冰川。有效的正常压力的单位面积上的力施加垂直冰川在它的床上。cold-based冰川它实际上等于上覆冰的重量;比薄的冰厚冰带来更大的压力。这是总结的:
N = pgh其中N是正常的有效压力,p冰的密度g是重力加速度和h是冰厚度。
如果出席冰川水床上,然而,有效的正常压力减少相当于冰川下的水压力。笼统地讲,水压力越大就越可以支持冰川的重量,从而减少有效正常压力作用于床上。方程是修改为:
N = pgh - wp其中N是正常的有效压力,p是冰的密度,g是由于重力加速度,h是冰厚度和wp冰川下的水压力。
这只是真正的冰川已经平坦的床上。修改有效正常压力的流冰在障碍(图4.6)。作为冰流上游侧的一个障碍的有效正常压力增加的速度成正比冰川流对障碍。有效的正常压力也减少了李或下游一侧的障碍(图4.6)。压力波动造成的障碍是冰流,因此,积极在上游侧和消极的下游一侧。负压波动可能会导致下游一侧的一个障碍
图4.6的有效的正常压力的分布示意图的冰川床流过一个基石的障碍。(修改:博尔顿(1974)冰川地貌(ed。科茨)、乔治•艾伦和安文,图8,55页)
空腔形成的李如果超过有效正常压力在这一点上(图4.7)。空泡形成的:(i)薄冰基底(2)高水压力,减少有效正常压力;(3)高基底滑动,产生压力波动大的障碍。理论计算表明,蛀牙可以打开在每年大约9米的滑动速度下100米的冰的厚度,而速度35 m每年需要400米的冰层厚度的秩序。
底水压力是由四个变量:(i)冰川厚度越大,重量上覆冰的水压力越大;(2)供水的速度——输入大量的融水可能增加压力;(3)冰融水放电的速度,一个有效的排水系统将减少水压力;地质学基础知识及(iv)的本质——渗透基石,例如,将降低水压。变化的速率供水和融水放电率负责大部分的水压力出席一些冰川的季节性变化。在融冰季节早期水压力可能是由于丰富的融水和很高的相对效率低下通道网络(见4.7节)。随着冰川下的渠道网络的发展在消融季节排放和水压力通常变得更高效。
我们会看到在章节5和6,水压力的变化及其影响有效的正常压力和空泡形成冰川侵蚀的过程是非常重要的。底水压力也是很重要的在确定基底滑动的速率(见3.3.2节)。有效的正常压力有助于确定摩擦经验丰富的冰川和床之间。如果水的压力
冰veiocit
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图4.6的有效的正常压力的分布示意图的冰川床流过一个基石的障碍。(修改:博尔顿(1974),在冰川地貌(ed。科茨)、乔治·艾伦和安文,图8中,p . 55]
图4.7的照片大冰川下的空腔的李岩石下面一步冰川在智利圣拉斐尔的南缘。冰流是在岩石一步从右到左。
(摄影:n·f·格拉瑟)
图4.7的照片大冰川下的空腔的李岩石下面一步冰川在智利圣拉斐尔的南缘。冰流是在岩石一步从右到左。
(摄影:n·f·格拉瑟)
上升,有效正常压力将下降,从而减少基底摩擦从而提高基底滑动。这就解释了为什么经常滑动速度增加夏季融冰期或大的降雨事件后。例如,在Unteraargletscher野外观察表明,垂直移动了0.4米的融冰季节由于水压的增加。这是紧随其后的是一个类似向下运动以恒定速率在接下来的3个月。当表面冰川速度会显著提高。底水压力的变化也与冰川激增。例如,组合成的激增在阿拉斯加冰川,在1982 - 1983年被认为是引发的冰川下的排水系统的变化。增兵之前冰川有冰川下的排水系统主要由几大隧道。然而,这似乎改变了系统主要由有关冰川下的蛀牙的水压力急剧上升,由于较低的放电率可能从这样的一个系统。这个水压力促进快速上升冰川流在飙升,但最后飙升这个存储水被释放的大洪水和冰川下的系统恢复到一个大型综合隧道系统。 The cause of this change in drainage system is unclear, but is believed to be central to the rapid glacier flow of this surge.
总之因此基底水压的变化有着重要的作用在决定流动态的冰川和冰川侵蚀的过程中也很重要(见第五章)。
4.6 93年冰川下的水压4.6.2水压力梯度
这个网络的定位管道和隧道由内的水压力梯度控制冰川。水将流压力梯度从高到低的地区的压力。可以确定这冰川内压力梯度的本质,因此水流的方向。图4.8显示了一个假想的水管冰川之下。冰上面点的重量等于水的重量列c它力量。一行和C之间定义了一个表面平等的潜在压力。沿着这条线的压力,由于上覆冰的重量等于它所产生的水压力。如果我们现在管向右移动,靠近冰缘
图4.8图来说明液压驱动水流在冰川的头。冰上面点的重量等于公元前水柱的高度。上述冰薄点,水头。因此水头或潜在会对冰川的冰缘或方向的斜率。水流从高液压潜力地区的低液压领域的潜力。
图4.8图来说明液压驱动水流在冰川的头。冰上面点的重量等于公元前水柱的高度。上述冰薄点,水头。因此水头或潜在会对冰川的冰缘或方向的斜率。水流从高液压潜力地区的低液压领域的潜力。
冰的重量点以上就会下降,因此水列c会降低。定义一个新的较低的等势面。水会流成直角等势面从一个更高的潜在表面压力较低的潜在压力。由于冰川内部的管道和隧道将面向垂直于表面的等位压力(图4.9)。一些莫林可能是一个例外,反映出他们作为裂隙的起源。等位的几何表面在一个冰川是由冰厚度的变化,控制主要由冰川表面坡度,其次是底层的斜坡地形。冰川的表面并不总是斜率在同情的斜率冰川床上。因此冰融水可能并不总是直接流的最大坡度下的冰川,可能在某些情况下甚至流上坡。在冰盖水流将大约径向,同情表面斜率和冰流的方向,但会偏离在山丘和疙瘩和集中在山谷等地形萧条。
可以计算水压力势的一系列点的基础知识的冰川冰厚度的变化。表面的轮廓线,这些点可以定义一个称为冰川下的液压潜在的表面(图4.9)。提供任何冰川下的隧道完全水填充隧道应面向液压表面成直角。计算这个表面的能力是一个有用的工具
图4.9等位面在冰川的模式(即等于液压潜在的表面)。水总是流从高液压潜力地区的低液压领域的潜力,因此它将在直角流在这里所描述的等势面。
图4.9等位面在冰川的模式(即等于液压潜在的表面)。水总是流从高液压潜力地区的低液压领域的潜力,因此它将在直角流在这里所描述的等势面。
解释的冰川地貌记录(框4.2)。然而,如果冰川下的隧道没有完全装满了水,这可能发生在冰缘,然后水流和隧道的方向可能是由底层控制地形下的冰川表面而不是由冰川下的水压力。重力驱动的冰流的存在在冰川的边缘已经调查使用dye-tracing实验(框4.3)。这种技术也可以用来理解季节性冰川下的进化排水系统(框4.4)。
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