渗透性地层中的自发成渠现象：理论、实验与观测

被天然排水通道节律性切割的地貌存在于多种地质与气候环境中。此类地貌的特征在于通道间横向间距具有一特征长度尺度。我们在海滩细沟中观察到该过程的小尺度版本，并在台式渗流实验中重现了成渠现象。在海滩与实验中，通道均由表面流自发下切形成，但一旦启动，其生长归因于地下水渗出。野外观测与实验表明，该过程可用具有自由形状地下水位均质多孔介质中的流动来描述。根据此理论，地下水位的小幅形变会放大进入通道的通量并导致进一步生长，我们将这一现象称为“Wentworth不稳定性”。地下水的袭夺可发生在远大于通道宽度的距离上。通道间距随时间粗化，直至通道达到其最大长度。