7 лет назад
Нету коментариев

Водотоки или, как их называют, русловые потоки, подобно другим экзогенным агентам, производят разрушительную работу — эрозию, перенос материала и его аккумуляцию и созда­ютвыработанные (эрозионные) и аккумулятивные формы релье­фа, И те и другие теснейшим образом связаны друг с другом. Размыв и аккумуляция материала часто сменяют друг друга во времени и пространстве, поэтому не существует геоморфологиче­ских комплексов, где были бы развиты исключительно формы од­ного из этих двух типов. Можно только различать области пре­обладающей эрозии и преобладающей аккумуляции. Однако на суше эрозионные формы рельефа пользуются большим развитием и распространением, чем аккумулятивные. Обусловлено это тем, что значительная часть обломочного материала, переносимого постоянными и временными водотоками, выносится в моря и океа­ны и откладывается на дне, образуя толщи морских осадочных пород.

Эрозионная работа водотока осуществляется за счет живой силы потока, корразии (воздействия на дно и берега влекомыми потоком обломками) и химического влияния на породы, слагаю­щие дно и берега реки.

Наибольшее значение имеет живая сила, или энергия потока, которая может быть выражена формулой:

F=mv2/2, где F — энергия потока, т — масса воды, и —ско­рость течения.

Следует отметить, что масса воды пропорциональна расходу потока, скорость течения выражается формулой Шези:

F_1

где с — коэффициент, зависящий от шероховатости русла, R — гидравлический радиус (отношение площади живого сечения во­дотока к смоченному периметру русла), i — уклон. Таким образом, чем многоводнее поток и круче уклон, тем больше живая сила и эродирующая способность потока. Однако поток будет эродиро­вать лишь в том случае, если не вся живая сила текучей воды расходуется на перенос твердого материала и на преодоление сопротивления. В противном случае в русле потока будет проис­ходить аккумуляция.

В эрозионной работе водотоков различают глубинную (донную) эрозию, направленную на углубление речной долины, и боковую эрозию, ведущую к ее расширению. В работе любого водотока почти всегда можно обнаружить признаки обоих видов эрозии. Однако интенсивность их меняется в зависимости от уклона русла, геологического строения территории, по которой протекает водо­ток, стадии развития водотока (его возраста) и ряда других при­чин. Преобладание того или иного вида эрозии накладывает отпе­чаток прежде всего на морфологию (форму) долин русловых потоков. Узкие, глубокие и относительно спрямленные долины свидетельствуют об интенсивной глубинной эрозии текущих по ним водотоков. Широкие, плоскодонные долины с прихотливо изви­вающимися руслами водотоков говорят о преобладании боковой эрозии.

Ширина долины водотока зависит от его величины, состава пород, прорезаемых водотоком, уклона местности и ряда других факторов. Углубление русла водотока также происходит не бес­предельно. Оно ограничивается прежде всего уровнем водного бассейна (озера, моря), куда впадает водоток. Этот уровень назы­вается базисом эрозии. Общим базисом эрозии для русловых водотоков является уровень Мирового океана. Наряду с ним разли­чают местные базисы эрозии, которые могут располагаться на любой высоте. Возникновение местных базисов эрозии чаще всего определяется геологическим строением ложа (русла) потока. Выходы прочных пород, пересекающих русло, неизбежно вызы­вают замедление врезания, поэтому в течение какого-то отрезка времени профиль русла на участке выше выхода прочных пород будет приспосабливаться к этому временному базису.

Поскольку уровень воды в реке является базисом эрозии для впадающих в него притоков, местным базисом эрозии часто назы­вают уровень дна долины по отношению к прилегающей поверх­ности водосбора, который она дренирует.

Выше базиса эрозии водоток углубляет свою долину до тех пор, пока не сформирует профиль, в каждой точке которого живая сила потока окажется уравновешенной сопротивлением подстила­ющих пород размыву, а транспортирующая способность потока окажется выровненной по всей его длине. Такой профиль назы­вается выработанным продольным профилем или предельным профилем равновесия. Предельный профиль равновесия (плавная вогнутая кривая, рис. 51, I) может быть выработан только в опре­деленных условиях: 1) при однородном составе пород, размывае­мых водотоком на всем его протяжении, 2) при постепенном увеличении количества воды по направлению от истока к устью. В природной обстановке поверхность, по которой течет водоток, обычно сложена породами разного состава, а следовательно, и разной устойчивости к размыву. Породы более податливые раз­мываются легче, менее податливые задерживают глубинную эро­зию. В таком случае продольный профиль водотока приобретает вид сложной кривой, характеризующейся чередованием участков с разными уклонами (рис. 52, II). Предельный профиль равнове­сия теоретически может быть достигнут каждым водотоком, одна­ко сложность и изменчивость    географических    и геологических условий, в которых происходит выработка русла, практически де­лает недостижимым такое состояние.

Профили равновесия рек

Профили равновесия рек

Невыработанный продольный профиль потока характеризуется наличием водопадов, порогов, быстрин. Водопадом называют мес­то, где ложе потока образует уступ, с которого вода падает вниз. Различают несколько видов водопадов: 1) ниагарский, когда масса воды низвергается широким фронтом, а ширина водопада равна или больше высоты; 2) иосемитский, иликаскадный, — во­да падает сравнительно узкой струей, иногда с громадной высоты (высота водопада Энджей в Венесуэле 980 м), причем струя не­редко разбивается на ряд каскадов, соответствующих отдельным уступам; 3) карельский, или падун, — крутой (до 40°), но не от­весный участок русла (водопад Иматра на реке Вуоксе и др.). Ряд уступов, образующих серию небольших водопадов, называют катарактами, небольшие положительные неровности русла — порогами. Участки русла с более крутым падением и более высо­кими скоростями течения получили название быстрин. Генезис уступов в продольном профиле потоков может быть различным: либо они связаны с неровностями «первичного» рельефа, генезис которых также может быть различным; либо с препарировкой стойких пород (в результате глубинной эрозии потока или роста тектонической структуры на его пути), либо с загромождением русла обвальными массами или выносом материала из боковых долин.

Среди общих закономерностей работы водотоков следует от­метить регрессивную эрозию, в результате которой водотоки, заложившиеся на склонах речных долин, имеют тенденцию продви­гаться своими вершинами в глубь междуречий.

Общая особенность эрозионной работы водотоков — ее избира­тельный, селективный характер. Вода при выработке русла как бы выявляет наиболее податливые для врезания участки, приспосаб­ливаясь к выходам более легко размываемых пород или к тем участкам, где сопротивляемость пород ослаблена тектоническими причинами: к осевым зонам складок, к тектоническим трещинам, разломам, зонам дробления пород.

Материал, полученный в результате эрозионной работы посто­янных водотоков, переносится вниз по течению. Транспортировка его осуществляется различными способами: 1) волочением облом­ков по дну, 2) сальтацией, 3) переносом мелких частиц во взве­шенном состоянии, 4) в растворенном виде, 5) в виде обломков, вмерзших в лед. Состав обломочного материала и его соотношение с веществами, находящимися в растворенном состоянии, зависит от характера водотока   (равнинный или   горный), состава пород, слагающих бассейн руслового потока, от климата и источника питания водотока. Несмотря на слабую минерализацию вод, по­давляющее число постоянных водотоков (рек) переносят миллио­ны и десятки миллионов тонн растворенных веществ. Так, река Енисей ежегодно выносит в море 30 млн. т растворенных веществ, Волга — 46,5 млн. т и т. д. Взвешенный материал переносится ре­ками также в огромном количестве. Тот же Енисей ежегодно выносит в море около 12 млн. т взвесей, Нил — 88 млн. т. Инд — 400 млн. т и т. д. По данным разных авторов, твердый сток с суши составляет от 11 до 20 млн.т/год. Движение донных наносов нахо­дится в строгой зависимости от скорости течения.

Максимальная масса частицы, которую может переносить по­ток, пропорциональна шестой степени скорости течения. Эта зависимость выражается формулой Эри:

Pm=Av6

где Рт — масса частицы, А — коэффициент, зависящий от уклона дна, формы частицы, ее массы и глубины потока, v — скорость течения. Формула Эри дает возможность объяснить большую разницу в размерах обломков, переносимых горными и равнинны­ми реками или одной и той же рекой в межень и в половодье, когда с увеличением массы воды увеличивается и скорость ее течения.

Отложения, формируемые постоянными водными потоками (ре­ками), называются аллювиальными или просто аллювием. Аллю­вий заметно отличается от других генетических типов континен­тальных отложений (склоновых, ледниковых и др.) прежде всего сортированностью и окатанностью обломков. Сортировка и ока­тывание обломочного материала, слагающего аллювий, начина­ются сразу, как только обломки попадают в водный поток и продолжаются в течение его транспортировки. Окатывание облом­ков происходит вследствие ударов и трения их друг о друга, а также о дно и берега водотока. В результате глыбы превраща­ются в валуны, щебень — в гальку, дресва — в гравий. В процессе переноса обломки не только окатываются, но и истираются. По­этому с течением времени валуны переходят в гальку, галька в гравий, гравий в песок. Следовательно, вниз по течению аллюви­альные отложения становятся все более и болеемелкозернистыми если в описанный процесс не вмешиваются посторонние факторы — поступление крупнообломочного материала в результате обвалов берегов, вынос временных водотоков и т. п. Меняется вниз по те­чению и состав аллювия. Происходит это вследствие того что менее прочные минералы и породы истераются быстрее, чем более прочные, а также за счет воздействия воды на растворимые поро­ды и минералы. В процессе транспортировки происходит сортиров­ка обломков по массе и величине.