Некоторые общие закономерности работы водотоков

Флювиальные процессы и формы

Один из наиболее важных и мощных факторов преобразования рельефа Земли – поверхностные текучие воды. Процессы, осуществляемые текучими водами, называются флювиальными.

Некоторые общие закономерности работы водотоков

Водотоки производят разрушительную работу – эрозию, перенос материала и его аккумуляцию, создавая эрозионные и аккумулятивные формы рельефа. Они связаны друг с другом. в природе не существует геоморфологических комплексов, где были бы развиты только размыв, или только аккумуляция, эти комплексы сменяют друг друга во времени и пространстве. Однако можно выделять области преобладающей эрозии или преобладающей аккумуляции.

По масштабам и генезису флювиальных форм может быть выделен генетический ряд: эрозионная борозда – рытвина – промоина – овраг – балка – речная долина.

Эрозионные борозды– элементарные переходные формы от плоскостного к линейному размыву земной поверхности. Возникают и развиваются при наибольшем увлажнении в результате склонового стока дождевых и талых снеговых вод.

Рытвины развиваются постепенно из более крупных эрозионных борозд, располагаются на расстоянии первых десятков метров друг от друга.

Овраги обычно образуются из крупных и быстро растущих рытвин в процессе их углубления и расширения. Обладают профилем, который уже отличается от продольного профиля склона, в который врезан овраг.

Балки представляют эрозионные формы, часто образующиеся на равнинах из оврагов. Здесь в условиях незначительного углубления происходит расширение оврага, выработка плоского дна, пологих склонов и их закрепление растительностью. В горных районах крупные овраги довольно быстро углубляются и превращаются в долины притоков высоких порядков.

Речные долины являются наиболее полно развитой типичной и распространенной флювиальной формой.

Эрозионная работа водотока осуществляется за счет живой силы потока, равной F=mv²/2 (где F –энергия потока, m – масса воды и v – скорость течения), корразии – воздействия на дно и берега обломками, влекомыми водным потоком, и химического воздействия на породы, слагающие дно и берега реки. Чем многоводнее поток и круче уклон, тем больше его живая сила и эродирующая способность.

Большая часть либо вся кинетическая энергия реки расходуется на перенос обломочного материала, поступающего в русло со склонов, и на преодоление сопротивления. В первом случае остаток энергии тратится на эрозию, во втором – обеспечивается состояние динамического равновесия. Когда же кинетической энергии не хватает на перенос поступающего обломочного материала, имеет место аккумуляция.

Обычно в верхней части речных долин преобладает эрозия. В среднем течении – динамическое равновесие между эрозией и аккумуляцией, а в нижнем течении – аккумуляция. в связи с конкретной геологической и климатической обстановками в геологической деятельности рек это осложняется многочисленными отклонениями.

В эрозионной работе водотоков различают донную эрозию, направленную на врезание русла водотока, и боковую эрозию, ведущую к расширению вреза в стороны. Но обычно присутствуют оба вида эрозии в разных соотношениях, а преобладание того или иного видаэрозии ведет к образованию различных морфологических типов долин русловых потоков. Так, узкие, глубокие и относительно прямые долины свидетельствуют об интенсивной донной эрозии, а широкие плоскодонные долины с извилистыми руслами водотоков – о преобладании боковой эрозии. Углубление русла реки ограничивается уровнем водного бассейна (озера, моря), куда впадает водоток. Этот уровень называется базисом эрозии. В долине реки различают ее исток, верхнее, среднее, нижнее течение и устье. Устье теоретически отвечает наиболее низкой точке профиля водотока и является базисом эрозии данной реки. Общим (основным, главным) базисом эрозии является уровень Мирового океана.

Выше базиса эрозии водоток будет врезаться до тех пор, пока не сформирует продольный профиль, при движении по которому водоток (река) будет затрачивать минимальную энергию. Такой профиль называется выработанным продольным профилем или профилем равновесия. Он называется еще идеальным профилем. В природе в силу причин реке не удается выработать идеальный профиль, поэтому река имеет индивидуальный профиль, который называется реальным профилем. Основными причинами, мешающими выработке идеального профиля реки являются: 1) тектонические движения, 2) литологические различия пород (чередование по длине реки стойких к размыву, например, конгломератов, и легко размываемых, например, известняков), 3) гидрогеологические – наличие крупных притоков.

Таким образом, в процессе врезания русла продольный профиль водотока должен проходить несколько стадий, а именно: стадию невыработанного профиля; стадию выработанного профиля; стадию реального профиля.

Невыработанный продольный профиль потока характеризуется наличием водопадов, порогов, быстрин. Водопад – место, где ложе потока образует уступ, с которого вода падает вниз. Различают несколько видов водопадов: 1) ниагарский – вода широким фронтом; 2) посемитский – узким фронтом с громадной высоты; 3) карельский или падун – крутой, но не отвесный участок русла. Порог – небольшая положительная неровность русла. Быстрина– участок с крутым падением и высокими скоростями течения.

Отложения, формируемые постоянными водотоками (реками), называются аллювиальными или просто аллювием. От других генетических типов отложений аллювий отличается сортированностью и окатанностью обломков.

Тектонические типы речных долин: 1) синклинальные, 2) антиклинальные, 3) моноклинальные, 4) долины, заложенные вдоль линии разлома, или сбросовые, 5)долина – " грабен".

По характеру поперечного профиля: 1)Теснина, 2) Каньон, 3) V-образные, 4) Ящикообразные, 5) Пойменные.

По характеру поперечного профиля реки выделяют симметричные и асимметричные долины.

Русло реки – наиболее углубленная часть речной долины, по которой протекает речной поток в межень (самый низкий уровень воды в реке, наступающий летом после спада весеннего половодья). Русла рек различаются по ширине и морфологии в плане. В русле каждой реки наблюдаются перекаты и плесы. Перека т – большая песчаная гряда пересекающая русло под углом 20-30⁰, она асимметрична: склон ее, обращенный против течения, отлогий, совпадающий с течением – крутой, он называется подвальем, его уклон 15-30⁰. Примыкающие к берегам и возвышающимся над меженным уровнем расширенные части гряды переката называются побочнями, нижний по течению называется нижним, противоположный – верхним. Глубокая часть русла у противоположного побочного берега называется плесовой лощиной, или плесом. Стрежень – линия наибольших поверхностных скоростей течения.

Кроме простой формы переката встречаются и другие, в т.ч. перекаты-россыпи– сплошные обмеления русла без отчетливо выраженных побочней. У меандрирующих рек (меандр – изгиб, образованный рекой), или рек с излучинами, плесы приурочены к вогнутым участкам берега. Перекаты располагаются там, где русло имеет малую кривизну и перемещаются вниз по течению реки во время половодья со скоростью от нескольких дециметров до нескольких сотен метров в год. Побочни перекатов вызывают местный размыв противоположного берега, при этом у больших равнинных рек берег может отступать на 100 метров и более. Аллювий перекатов довольно хорошо сортирован и с четкой косой слоистостью. Аллювий плесов менее сортирован, в основании аллювия плесов – базальная фация, представленная крупнообломочным материалом.

В руслах рек часто наблюдаются и такие формы рельефа, как острова. Образование их обычно указывает на повышенную аккумуляцию на данном участке реки. Особенно много островов наблюдается а) в дельтах рек; б) при выходе горных рек на равнину; в) в местах пересечения рекой отрицательных погружающихся геологических структур; г) в межгорных впадинах между поднимающимися хребтами. Во всех случаях аккумуляция материала является следствием падения скоростей течения в связи с уменьшением уклонов. Острова затопляются в половодье.