一、河网分布及其水文状况的差异性

北美洲年平均径流总量为8200km3,在世界各大洲中仅次于亚洲和南美洲。在地形结构、气候和大陆发展过程等因素共同影响下,北美洲河网分布及其水文状况具有明显的地域差异,形成外流区与内流区之间、东西部之间和各大流域系统之间的强烈对比,它充分体现了全洲地理环境结构的特点。

(一)外流区占绝对优势

北美大陆的地形结构决定其主要分水岭略呈H形。西部的落基山是大陆最重要分水岭,北美的大河除圣劳伦斯外,几乎都是由这里发源的。分水岭以西的河流注入太平洋,以东的分别注入北冰洋、哈得孙湾和墨西哥湾。东部阿巴拉契亚山为第二个分水岭,它的高度和范围远小于前者,发源于这里的河流一般流程不长,山地以东的河流注入大西洋,以西的汇流于密西西比河,注入墨西哥湾。中部的分水岭为劳伦辛低高原西南边缘的冰碛区和高地,高度不大,一般在 500 m以下,分水岭以北的河流多注入哈得孙湾,以南的也汇流于密西西比河,注入墨西哥湾。

北美洲的河流分属三大流域系统。大西洋流域系统范围最大,流域面积约占全洲总面积48%。其中墨西哥湾流域系统约占19%,这里有北美洲最大的水系密西西比河和格兰德河等;哈得孙湾流域系统约占18%,有纳尔逊河、彻奇尔河等;直接注入大西洋的流域系统约占11%,有圣劳伦斯河等。太平洋流域系统的河流,多发源于落基山西坡,向西穿过高原和山地,注入太平洋,流域面积约占全洲总面积20%,有科罗拉多河、哥伦比亚河、育空河等。北冰洋流域系统的流域面积也占全洲总面积20%,有马更些河等。

因此,北美洲88%的面积属外流区,内流区面积仅占12%,主要分布在格陵兰岛和西南部科迪勒拉山区,如大盆地南部、科罗拉多高原南部和墨西哥高原中北部一带,如果不把冰封的格陵兰岛计算在内,则北美洲外流区所占的比率高达96.7%,内流区仅占3.3%。北美洲流域性质的这一特点,与其气候和地形结构有密切关系。北美洲处于温带内陆位置的中部平原,南北连接哈得孙湾和墨西哥湾,地形并不闭塞,气候又属温带半干旱至半湿润型,不致形成象亚欧大陆中部那样广大的内流区。其次,北美洲亚热带纬度的大陆面积也不如非、澳那样广阔,这又大大限制了副热带高压控制下的干旱气候范围,因此,北美内流区仅局限于气候干旱、地形又闭塞的西南部山间高原和盆地。

(二)河网发育上的差异性

北美洲河网发育的地域差异,既突出地表现于河网发育的规模上,也反映在水系的发育程度上。属北冰洋和哈得孙湾流域系统的北部,是北美最年轻的水文区,这里地质虽古老,但深受第四纪大陆冰川的影响,冰期前的水系广泛受到改造,发育历史短,高纬度严寒的气候和漫长的封冻期,基岩裸露、波状起伏的地面,分水岭接近海岸,这些因素都限制了水系的充分发育。因此,河流数目虽多,但均短促,水系紊乱,流路畸形,河道中多石滩、急流、瀑布,河湖不分,体现了水系发育的初期性。

西部,在山间高原区虽有几条长河构成水系,但因地形闭塞,降水不多,河网密度很低,河谷深切,多急流和瀑布,有些河流实际为过境河。往南,气候更趋干旱,多间歇河和盐沼,形成内流区或无流区。西北部太平洋沿岸,山地紧逼海岸,虽是北美降水最丰富地带,但河流多独流入海,峡谷幽深,水流湍急。总的来说,西部太平洋流域系统均具山地河流性质,由于空间有限,气候干旱,新构造运动强烈,水系发育一般也处于初期阶段。

阿巴拉契亚山东南面也是北美多雨区之一,河网较为稠密,但受地形和空间限制,河流一般较短,不构成大型水系。这里属古生代构造带,河流发育历史较长,中上游地段成为格状水系,因此在发育程度上较西北部太平洋沿岸水系进了一步。

墨西哥湾流域系统的中部,是北美洲水系发育最完全、河网密度最大的地区,拥有以密西西比河为主体的庞大水系。这里构造上属地台,历次构造运动中变化不大,水系从第三纪以来就开始发育。第四纪冰期时,大部分地区未直接受大陆冰川影响,冰期后,密苏里河和俄亥俄河改向注入密西西比河,反而加强了本区水系的发展。本区介于落基山和阿巴拉契亚山之间,面积辽阔,具备了发育庞大水系的空间;同时在地势上分别从东、西、北面向中部缓斜,有利于径流汇聚,成为一个良好的聚水盆地。再者,本区降水量较丰富,虽然西部大平原部分降水量较小,但有落基山冰雪融水补充。在上述地史、地形、气候诸因素共同影响下,这一水系特别是中下游已具有晚期的特征,如宽阔的河谷、微缓的比降、迂曲的水道、平稳的水流、广展的河漫滩、众多的牛轭湖等,有些河段已形成均衡剖面。

(三)河网水文状况的差异性

北美洲河网水文状况如径流深度、水源补给、流量及其季节变化等所表现的地域差异,与气候条件有更直接的关系。

以径流深度来说,全洲年平均径流深度为339mm,但各地相差悬殊,它决定于降水量的多寡和流域面积的大小。总的分布规律是西部由北向南减少,东部则由西北向东南增加。最大年径流深度(4000—4500 mm)出现在西北部太平洋沿岸地带和中美南部加勒比海沿岸地带,这是北美最多雨地区,但河流短小,流域面积不大。最小年径流深度(3—5mm)出现在科迪勒拉山间盆地区南部和加利福尼亚沿岸地带,位于大盆地西南的莫哈瓦沙漠(Mojave Desert)有北美“旱极”之称。

在河流水源补给方面,大致45°N以北的高纬地区,主要依赖冰雪融水; 45°N以南,在河流水源补给中,雨水渐占主要地位。此外,西部山地河流和干旱区一些过境河,冰雪融水也是主要补给水源;内流区和岩溶地貌发育地区的一些河流,还依赖地下水补给。

北美洲年平均流量在1000m3/s以上的河流有21条,总计约8.84×104m3/s,约占全洲河流总流量的44%。这说明在北美洲总流量中,中、小河流也占相当份额,它们主要分布在哈得孙湾沿岸、阿巴拉契亚山东坡、西北部太平洋沿岸、墨西哥高原和中美等地区。河流流量的年变化特点,主要取决于降水的季节分配,也与水源补给类型等因素有关。北极群岛气候严寒,河流封冻期长,在短促的夏季,流量几乎占全年100%。阿拉斯加和加拿大北部水源补给以冰雪融水为主,高水位也出现在夏季,约占全年流量66%,冬季河流封冻,流量显著降低。西北部太平洋沿岸全年有雨,秋冬较多,山地多冰川,所以河流以流量大,季节变化较均匀为特点,从春季开始的汛期一直可延续在秋季。往南,不仅年降水量减少,且冬雨的比率增加,夏季少雨,因此河流流量的年变化也趋显著。至南部加利福尼亚半岛,河流1—3月的流量占全年63%。科迪勒拉山间区从北到南大致也如此递交,只是与同纬度西岸相比,河流水文状况更体现干旱性和变化的极端性。落基山以东广大地区,河流流量由西北向东南增加,但季节变化类型则较复杂。哈得孙湾沿岸湖区降水量虽不大,但因气温低,蒸发弱,冬季积雪,并有湖泊调节,所以河流具有一定的流量,但水位变化不大。以冰雪融水补给为主的五大湖北部、拉布拉多半岛东南部和以雨水补给为主的五大湖南部,河流也以流量季节变化均匀为特点,春末夏初流量较大。而在大平原地区,具有为时不长、但非常强烈的春汛,3—5月的河流流量占全年96%,到了仲夏,许多河流几乎干涸。美国中部平原和东南部地区也成鲜明对比,前者洪水期在初夏,枯水期在冬季;后者则分别在春季和秋季。中美地区降水丰富,河流流量较大,9—11月约占全年流量的一半。