Річкові перехоплення і перебудова гідросітки

ТЕМА . ФЛЮВІАЛЬНИЙ РЕЛЬЄФ

Рельєф, створений тимчасовими водотоками

Річкова долина

Річкові перехоплення і перебудова гідро сітки

Типи ерозійного рельєфу

Флювіальними (від гр. fluvius – річка, потік) називають форми рельєфу, створені постійними й тимчасовими поверхневими водними потоками. Цю сукупність геоморфологічних процесів називають флювіальними процесами, суть яких зводиться до - розмиву водними потоками земної поверхні в одних місцях й перенесення (транспортування) і відкладення продуктів розмиву в іншому. Тобто, текучі води, як і інші екзогенні процеси, виконують три види рельєфотворчої роботи:

1) руйнування (ерозія),

2) перенесення (транспортування) процесів руйнування,

3) акумуляцію продуктів руйнування (ерозії).

Ерозійні й акумулятивні процеси протилежні за роллю, але єдині в тому сенсі, що не здатні існувати й розвиватися один від одного.

Робота, яку виконує вода в кожному конкретному місці, визначається її кінетичною енергією (живою силою), яка виражається формулою

де m – маса води, V – швидкість течії.

Слід відмітити чітку залежність: маса води пропорційна витраті води.

Швидкість течії залежить від 1) поздовжнього нахилу стоку, 2) форми та характеру дна русла і визначається за формулою Шезі:

де c – коефіцієнт шорсткості русла (нерівностей), який визначає силу тертя,

R - гідравлічний радіус (відношення площі поперечного перерізу річки до периметра русла),

i – нахил стоку.

Модифікований вигляд цієї формули такий:

k – коефіцієнт шорсткості русла,

g – сила тяжіння,

α –нахил стоку,

Н – глибина потоку

Здатність водотоку здійснювати ерозійну чи акумулятивну діяльність загалом залежить від співвідношення між кінетичною енергією ріки F і масою уламкового матеріалу L, який переноситься річкою. Тобто, якщо

F > L – переважають процеси ерозії,

F = L – спостерігається рівновага між ерозією і акумуляцією,

F < L – переважає акумуляція.

Таким чином, чим повноводніший потік, і чим стрімкіший його нахил, тим більша його ерозійна здатність.

Рух донних наносів залежить від швидкості течії. Максимальна маса уламкового матеріалу, яку може переносити потік, пропорційна шостому ступеню швидкості течії. Ця залежність виражається формулою Ері: Р m = A v ⁶ , де Р m - маса частинок, А - коефіцієнт, що залежить від ухилу дна, форм частинок, її маси і глибини потоку, v – швидкість течії. Формула Ері дозволяє пояснити велику різницю в розмірах уламків, які переносяться гірськими і рівнинними річками або однією і тією ж річкою в межень і в повінь, коли із збільшенням маси води збільшується і швидкість її течії.

Під час дощу вся його поверхня вкривається шаром води, яка, стікаючи вниз, здійснює площинний змив. Але неоднорідність схилу (геологічна, геоморфологічна) та рослинного покриву призводять до того, що площинна плівка води не може виконувати однакову роботу по всьому схилу. Активний площинний змив проявляється у верхній частині схилу, звідки матеріал зноситься і відкладається у нижній його частині й у підніжжі, утворюючи там делювіальний шельф. На швидкість змиву і розмиву впливає стрімкість схилу, його довжина, а також площа водозбору.

1 – первинна поверхня схилу,

2 – новоутворена поверхня схилу внаслідок площинного змиву,

3 – делювій

Рис. 1. Схема утворення делювію.

Делювій характеризується відсортованістю уламкового матеріалу за розміром і, залежно від складу корінних порід, вниз по схилу зазвичай відбувається зміна делювію щебенистого, супіщаного лесоподібними суглинками і глинами. Делювій, як правило, залягає у вигляді шлейфу, що виклинюється вверх по схилу; в його товщі простежується шаруватість, паралельна схилу.

Специфічною тут є і крапельна ерозія (рис. 2). Краплі дощу, особливо зливового, відривають частинки ґрунту від загальної маси, підвищують транспортуючу здатність силових потічків.

Первинною ерозійною формою є водорий – неглибока канава типу борозни, що з часом може перейти в вибоїну (рівчак). Це заглиблення з пологими бортами, глибиною до 1 м і більше, відкрите в один бік. Збільшуючись в розмірах, з часом переростає в яр (рис. 3).

Яр – крутостінна вимоїна, створена дією тимчасових водотоків, яка досягає багатьох метрів у ширину та глибину і сотень метрів або кількох кілометрів у довжину. Утворення і розвиток ярів залежить від довжини, стрімкості й форми схилів, літологічного складу порід, характеру та кількості опадів, характеру рослинного покриву та діяльності людини. Та частина яру, куди вливаються води з верхнього водозбору і де він починається, називається вершиною, а закінчення гирлом. Але води потрапляють в яр не лише з верхів’їв, а й з боків, тоді яр розгалужується і своїми верхів’ями росте вверх по схилу. Ріст яру верхів’ям (знизу вверх) називається регресивною ерозією.

Утворення і розвиток ярів залежить від таких причин:

1) наявність пухких порід, якими складений схил;

2) крутизна схилу та його довжина – чим довший схил - краще проявляються водотоки;

3) наявність достатньої кількості атмосферних опадів;

4) відсутність рослинного покриву;

5) діяльність людини.

Розвиток ярів проходить 4 стадії:

1) Стадія борозни, або вимоїни, для якої характерна незначна глибина (0,3 – 0,5 м). Швидкість росту довжини і об’єму яру досягає максимальних значень. Довжина яку становить 15-70% свого граничного значення;

2) З моменту перетворення вершини яру в урвище настає друга фаза його розвитку, він поглиблюється, і гирло часто висить над долиною, в яку яр впадає. Довжина яру досягає вже 95% граничної;

3) Стадія вироблення профілю рівноваги. Яр поглиблюється, висяче гирло зникає, а днище досягає рівня річки чи долини, куди яр впадає. Дно яру виполохується, розширюється, схили обвалюються. Біля гирла утворюється конус виносу. Довжина яру наближається до межі;

4) Стадія затухання. Дно майже не розмивається, схили виполохуються і поступово заростають рослинністю. Лінійний ріст майже повністю припиняється, а об’єм ще певний час збільшується.

У плані яри мають різну форму, але найчастіше – деревовидну. Нерідко на схилах яри так розчленовують поверхню, що утворюють справжній “бедленд”, тобто погані землі. Така густа яружна сітка простежується подекуди в Середньому Придністров’ї, на Середньо-Руській височині та ін. Багато ярів на Волино-Подільській височині.

Яри завдають великої шкоди, насамперед с/г, знищуючи значні площі родючих земель. Цьому сприяє нераціональний обробіток ґрунту (оранка вздовж схилів). Встановлено, що 25% ярів лісостепової і степової зон утворились при розорюванні земель за останні 200 років.

Для всебічного вивчення питань ерозії ґрунтів та вироблення наукових рекомендацій щодо зменшення або припинення згубного впливу в ряді країн організовано державні служби охорони ґрунтів. Рекомендації, що їх виробляють подібні служби, включають в себе: агротехнічні, фітомеліоративні, гідротехнічні, інженерні та інші заходи.

За сприятливих умов, тобто коли на дні яру утвориться постійний водотік, він може перетворитись на балку, а остання – на річкову долину.

Ці стадії схематично можна відобразити таким генетичним рядом:

ерозійна борозна → вибоїна (рівчак) → яр → балка → річкова долина (рис 4).

Ерозійні борозни - елементарні перехідні форми від площинного до лінійного розмиву земної поверхні, які виникають і розвиваються в період найбільшого зволоження в результаті схилового стоку дощових і поталих вод.

Вибоїни (рівчаки) розвиваються з найбільш великих борозен, розташовуючись один від одного на відстані перших десятків метрів.

Яри утворюються з найбільш великих і швидко зростаючих вибоїн у процесі їхнього поглиблення й розширення й мають профіль, відмінний від профілю схилу.

Балки - ерозійні форми, що часто утворяться з ярів на рівнинах платформних областей - в умовах незначного поглиблення відбувається розширення яру, вироблення плоского дна, пологих схилів й їхнє закріплення рослинністю.

Річкові долини - найбільш типова й розповсюджена флювіальна форма. Історія розвитку кожної річкової долини зафіксована в її морфології, розмірах, пухких відкладах, що заповнюють її дно й вкривають схили. Основні риси рельєфу найбільш чітко виражені в будові поперечного й поздовжнього профілів долини, у нерівностях корінного ложа, глибоких ерозійних балках на поверхні терас і схилах.

Ріка в процесі своєї діяльності виробляє від’ємну лінійну форму рельєфу, що називається річковою долиною. Це відносно вузьке , витягнуте в довжину звивисте заглиблення в земній поверхні, що утворене потоком води і має нахил від верхів’я до гирла. Основні елементи рельєфу річкової долини – русло, заплава, надзаплавні тераси.

Найнижчу точку поздовжнього профілю ріки називають базисом ерозії. Це рівень, нижче якого ріка не може поглибити свого русла. Висотне положення цього рівня буває досить різним залежно від того, куди впадає ріка (в океан, море, озеро, іншу річку). Точка впадіння ріки в океан, море називається головним, або абсолютним, базисом ерозії. Це те місце, де динаміка руслового потоку затухає і змінюється динамікою хвильових процесів. Крім голов-ного, є ще місцеві, або тимчасові, базиси ерозії, які можуть розташовуватись у будь-якому пункті поздовжнього профілю ріки. ними можуть бути місця впадіння приток, пороги тощо.

У розвитку долин рік і тимчасових водо токів розрізняють такі стадії (рис. 5):

1) юності (молодості), 2) зрілості, 3) старості. Кожна з цих стадій характеризується особливостями поперечного і поздовжнього профілю.

1. Стадія юності – русло річки поступово врізається в підстилаючі породи, але в його поздовжньому профілі ще залишаються численні нерівності (пороги, водоспади).

2. Стадія зрілості – подальше врізання веде до вироблення увігнутого поздовжнього профілю, поглиблення долини змінюється її розширенням за рахунок розмиву берегів, починає формуватися заплава (переважає не ерозія, а транспортування уламкового матеріалу).

3. Стадія старості (дряхлості) – транспортуюча діяльність ріки слабне і переважає нагромадження алювію; колишні меандри перетворюються в стариці, річка вільно блукає, течія стає уповільненою, а русло дуже звивистим.

В ерозійній роботі водотоків розрізняють два типи ерозії: донну або глибинну, спрямовану на поглиблення русла та бічну, роль якої полягає в розширенні долини ріки шляхом підмивання берегів, утворення звивин (меандр) і міграції русла. (рис. 6).

На початкових стадіях розвитку ріки переважає донна ерозія, яка триває до досягнення базису ерозії, тобто рівня басейну, куди впадає річка. Саме базис ерозії визначає розвиток всієї річкової системи – головної ріки та її приток усіх порядків. Первинний профіль дна русла ріки, здебільшого, характеризується численними виступами, спричиненими наявністю виходів у руслі різних за стійкістю до розмиву гірських порід, наявністю на шляху ріки невеликих озер тощо. В процесі ерозії ріка, поглиблюючи русло, прагне подолати всі нерівності та виступи, які з часом згладжуються. Так поступово виробляється рівна витягнута крива, або профіль рівноваги. Його формування починається на ранній стадії розвитку ріки і є результатом регресивної ерозії.

При однаковому нахилі русла ріки на всьому її простяганні (відрізок АБ на рис. 7) максимальна ерозія буде відбуватися в нижній його частині (відрізок аБ) і з часом на цій ділянці профіль дна набуде ввігнутої форми (абБ). Одночасно на ділянці русла аб, завдяки збільшенню кута його нахилу швидкість течії води зросте і розмивання порід вище точки а посилить-ся. Це призведе до поглиблення русла на ділянці а – а1, і дно ріки займе положення а1б1Б. В подальшому посилиться ерозія вище точки а1 і т.д. В кінцевому результаті русло поглибиться настільки, що замість первинного прямолінійного профілю (АБ), виробиться плавна крива лінія (Аб2б1бБ), яка і є профілем рівноваги.

Тобто, ріка має тенденцію до вирівнювання свого падіння шляхом ерозії та акумуляції. Коли такий стан настає, вважається, що ріка виробила нормальний профіль, або профіль рівноваги.

Профіль рівноваги — уявна ввігнута крива від витоку до гирла річки, яка відображає рівновагу між ерозійною здатністю водного потоку та опором гірських порід, що складають русло – у кожній точці русла не відбувається ні врізання, ні акумуляція, а вся енергія річки витрачається на транспортування.

Ідеальний п.р. (плавна ввігнута крива) може бути виробленим лише за певних умов:

1) за однорідного складу порід, які піддаються розмиву на всій довжині водотоку;

2) за поступового збільшення кількості води від витоку до гирла.

Ідеальний п.р. теоретично може бути досягнутий кожним водотоком, але складність та мінливість географічних і геологічних умов, у яких формується русло (рис. 8, 9), практично унеможливлює це.

Зазначимо, що поняття профіль рівноваги скоріш за все – теоретичне, бо ріка:

- по-перше, ніколи його не виробляє внаслідок багатьох причин,

- по-друге, навіть коли б вона його виробила, він швидко порушився б через тектонічні рухи чи інші процеси.

Розрізняють кілька типів поперечних профілів долин (рис. 9).

Поздовжній профіль русел річок, особливо гірських, нерівний і на ньому досить часто трапляються бистрини, пороги та водоспади.

Бистрини – це ділянки русла, де стрімкість дна зростає, і течія стає швидшою.

Пороги – це скельні виступи корінних порід у руслі.

Водоспади – місця, де ложе ріки утворює в поздовжньому профілі крутий уступ певної висоти, з якого падає вода.

Походження уступів може бу-ти різним.

Наприклад, внаслідок різного літоло-гічного складу порід, по яких про-тікає ріка, тектонічні тріщини та ін.. Багаті водоспадами і порогами ріки кристалічних щитів (Балтійського, Канадського, Бразильського та ін.) і гірські ріки.

Серед водоспадів виділяють такі типи:

1) водоспади (рис 10), в яких горизонтальні розміри переважають над вертикальними, називають типом Ніагари;

2) водоспади, в яких висота переважає над шириною (напр. водоспад Йосемітський в Каліфорнії);

3) карельський тип (падун) – не стрімкий уступ (крутизна до 40º, водоспад Іматра на р. Вуоксе та ін.).

У дислокованих областях можна виділити поздовжні і поперечні річкові долини.

Поздовжні, в свою чергу, поділяються на декілька типів (рис. 11):

а) синклінальні, б) антиклінальні, в) моноклінальні,

г) долини, що заклались уздовж ліній розломів,

д) долини-грабени.

Синклінальні долини закладені вздовж синклінальних складок, тобто їх морфологічні особливості залежать від особливостей самої складки. Шари порід падають в напрямі русла, і по обох берегах простежуються джерела.

Антиклінальні долини спостерігаються вздовж антиклінальних складок. Шари порід в такій долині падають назовні по обидва боки від долини, схили можуть мати східчастий вигляд. Виходів джерел в такій долині немає. Утворюються антиклінальні долини в місцях дрібних тріщин, що виникають під час формування складки і пізніше.

Долини, сформовані вздовж розломів – несиметричні: один берег високий і стрімкий, а протилежний – низький та пологий.

Долини-грабени утворились на місці грабенів, напр. Рейнський грабен, річкові долини Забайкалля.

Часто ріка не відхиляється під впливом геологічної структури, що стоїть на перепоні, а перетинає її впоперек, утворюючи так звані наскрізні, або поперечні долини. В плані поперечні долини часто мають чоткоподібну форму, тобто розширені ділянки чергуються із завуженими. Взагалі поздовжній профіль поперечних долин менш вироблений, аніж поздовжніх.

За характером профілю річкові долини поділяються на кілька основних типів (рис. 12).

Ущелина – долина, утворена виключно глибинною ерозією. Це дуже вузькі долини з вертикальними скелястими берегами і вузьким дном, повністю зайнятим водним потоком. Глибина ущелин (тіснин) в багато разів перевищує ширину. Ущелини коротку й відкриваються в якусь долину. Багато ущелин трапляється в горах.

V-подібні долини – це долини з з трикутним профілем, утворюються в районах з достатнім зволоженням.

Каньйон – це крутостінна, глибоко врізана долина зі східчастими схилами, дно якої повністю зайняте руслом. Каньйони як правило поширені в зонах з аридним (засушливим) кліматом, де ерозія ще не встигла згладити схили. Найбільший каньйон світу на р. Колорадо має глибину 1500 м і середню ширину 14 км.

Коритоподібні долини – це долини з плоским дном, яке в десятки разів ширше ніж русло. Часто таку долину називають заплавною.

Неясно виражена долина – долина з дуже пологими схилами, які поступово зливаються з прилеглою територією. Межу дна долини визначити важко. Ці долини характерні для рівнинних заболочених річок.

Річкові перехоплення і перебудова гідросітки

Будова річкових систем і місцезнаходження вододілів змінюється під впливом діяльності рік. Це явище називають боротьбою за вододіл.

Річковими перехопленнями називають процес обезголовлення однієї річки іншою, тобто перехоплення однією річкою стоку сусідньої. Це відбувається в тому випадку, коли ріка, яка має більш глибоко врізану долину, досягає шляхом відступаючої (задкуючої або регресивної) ерозії русла іншої ріки в її головній частині (головне перехоплення), або ж в будь-якій іншій часині течії (бічне перехоплення) і спрямовує водний потік перехопленої ріки в своє русло.

Розрізняють такі типи перехоплень (рис. 13, 14):

1) бічне (бокове), 2) верхівкове, 3) дотичне.

Бічне – найвиразніші ознаки бічного перехоплення проявляються в утворенні коліноподібного вигину ріки.

Верхівкове– наприклад ріки Західного Кавказу володіють активною регресивною ерозією завдяки вологому клімату і низькому базису ерозії. в результаті боротьби за вододіл вони перехопили верхів’я багатьох річок східного схилу Кавказу, в результаті чого лінія вододілу змістилася від найвищого Головного хребта на більш низький Бічний хребет.

Дотичне – це коли долини двох сусідніх річок, в результаті бічної ерозії, можуть зіткнутися одна з одною, і, як наслідок, річка, що має глибше врізану долину, перехопить воду річки, днище якої розташовується на більш високому гіпсометричні рівні. Прикладом такого типу перехоплення може бути р. Волга, яка з’єдналась із своєю правою притокою Свіягою, котра текла в протилежному напрямку. Завдяки розмиву обома ріками правих схилів відбулось їх з’єднання системою балок і ярів. Теоретично легко собі уявити стикання долин Волги і Дону в районі Волгограда. У цьому випадку Волга обезглавить нижню течію Дону, так як днище її долини в передбачуваному місці дотику лежить приблизно на 30 м нижче днища долини Дона.

Основною умовою для перехоплень є різниця гіпсометричних рівнів рік.

В усіх типах перехоплень виникають так звані мертві долини.

Типи ерозійного рельєфу

Ерозійний рельєф характеризується значним різноманіттям, яке залежить від геологічної будови, тектонічного режиму та фізико-географічних умов. Оскільки форми рельєфу, які є результатом діяльності постійних і тимчасових водотоків, піддаються впливові інших екзогенних процесів, головно силових, то правильніше говорити не про ерозійні, а про ерозійно-денудаційні типи рельєфу.

Ерозійно-денудаційний рельєф розповсюджений у всіх природних зонах і кліматичних поясах, окрім арктичного і антарктичного, де головними рельєфотворними агентами є сніг і лід та низовинних рівнин аридних і семіаридних областей, де панівна роль у формуванні рельєфу належить вітру. Хоча й тут ерозійні форми мають місце, але вони не є визначальними.

Розглянемо найпоширеніші типи ерозійно-денудаційного рельєфу:

1) плоскогірний – він формується в умовах столової (горизонтальної або близької до неї) структури за наявності стійких (бронюючих) пластів порід (Ставропольська височина) (рис. 15).

2) ярково-балковий – він поширений в південній частині лісостепової і в степовій зонах в межах пластово-денудаційних рівнин, складених рихлими, легкорозчинними породами (лес, лесоподібні суглинки). Цей тип може розвиватись і на щільних корінних породах. Крім річкових долин і дрібних ерозійних форм, основними формами рельєфу є яри і балки, які часто утворюють сильно розгалужені системи (Подільська височина, Приволзька височина). У передгірях Середньої Азії такі густо розчленовані поверхні називають адирами (адирний тип рельєфу).

3) долинно-балковий – характерний для рівнин південної часини лісової, лісостепової і рідко степової зон, складених суглинками та глинами. Добре виражений в межах пластово-денудаційних рівнин (північна частина Середньоруської і Приволзької височин). Цей тип ще називають сирт (від тюркського сирт – височина) – найтиповіший цей тип для височини Общий Сирт в сухих степах басейну Волги. Характерні риси – горбистий рельєф, завдяки чергуванню річкових долин і балок з витягнутими горбами з плоскою або злегка випуклою вершинною поверхнею.

4) куестовий – утворюється в моно-клінальнозалягаючих пластах різної стійкості (рис. 16). Системою трьох куест – південною, середньою і північною – є наші Кримські гори. Північне передгір’я Кавказу утворюють три куестових хребти: Лісистий, Пасовищний і Скелястий. Висота останнього досягає 2000 м. При великих нахилах залягання порід формується так званий шатровий тип рельєфу (Передкавказзя, Крим).

5) гривистий – поєднання широких річкових долин, витягнутих в субширотному напрямку паралельно один одному і невисоких плоских вододілів. Цей тип трапляється в південній частині Західного Сибіру в межиріччі Обі і Іртиша.

Література:

Основна:

1. Леонтьев О.К., Рычагов Г.И. Общая геоморфология. - М.: Высш. шк., 1988. Гл. 14. – С. 145-155; 175-187.

2. Щукин И.С. Общая геоморфология. Т.2. – М.: МГУ, 1964. – 562 с.

3. Якушко О.Ф. Основы геоморфологии. – Минск: Выш. шк., 1986. Гл. 3. – С. 52-63; 90-98.

Додаткова:

1. Дедков А.П., Мозжерин В.И. Эрозия и сток наносов на Земле. – Казань: КГУ, 1984.

2. Овражная эрозия / Под ред. Р.И.Чалова. – М.: МГУ, 1989.

3. Якушова А.Ф. Динамическая геология. – М.: Просвещение, 1970.

Дата добавления: 2022-01-22; просмотров: 24; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

Мы поможем в написании ваших работ!