ЕРОЗІЯ, АКУМУЛЯЦІЯ І ТРАНСПОРТ НАНОСІВ
6.1. Механізм ерозії, акумуляції та транспорту наносів як єдина система
Механізм ерозії, транспорту та акумуляції наносів, необхідно розглядати як єдину саморегулюючу систему«басейн - водний потік - русло».
Вода, що стікає по земній поверхні, під дією сили тяжіння безперервно проводить роботу. Кількість цієї роботи (енергія потоку) залежить від маси стікаючої води і падіння річки в межах ділянки, що розглядається.
Бпробільша частина енергії потоку витрачається на подолання внутрішнього опору руху води, що виникає внаслідок тертя частинок між собою. Решта, меньша частина енергії потоку, що представляє в даному випадку больший інтерес, витрачається на переміщення (транспорт) продуктів розмиву з більш підвищених місць басейну в більш знижені.
Таким чином, цією енергією обумовлюються всі процеси денудації, а саме: 1) змив частинок ґрунту з поверхні (ерозія); 2) перенесення (транспорт) частинок вниз за течією; 3) акумуляція (відкладення) частинок.
У свою чергу, форми рельєфу русла, що утворюються в результаті ерозійно-акумулятивних процесів, самі впливають на зміну гідравлічних параметрів потоку (величину і розподіл швидкостей по глибині і ширині, співвідношення між глибиною і шириною, розподілу ухилів водної поверхні і т.д.).
Процеси ерозії та акумуляції зазвичай можуть мати місце одночасно протягом усього річки. Однак ерозійно-акумулятивним процесам, що відбуваються в різних фізико-географічних умовах, притаманні деякі загальні риси та закономірності.
У верхових ділянках річки, де швидкість течії значна, ерозія (денудація) переважає над акумуляцією (відкладенням наносів) тарусло річки поступово заглиблюється. При цьому розмив русла в глибину (глибинна ерозія) переважає над розмивом русла у плані (бічна ерозія).
У середній течії процеси ерозії та акумуляції взаємно врівноважуються, внаслідок чого поздовжній профіль річки на цій ділянці зазвичай знаходиться у станірівноваги.
У низовій ділянці річки акумуляція переважає над ерозією, зумовлюючи поступове підвищення дна русла. Русловий процес тут проявляється головним чином формі бічної ерозії. Підйом дна русла в нижній течії внаслідок річкових відкладень біля річок, що несуть велику кількість наносів, може бути значним. На гірських річках, які виходять рівнину, формуються конуси виносу (дельти).
Характер, інтенсивність та спрямованість ерозійно-акумулятивних процесів тісно пов'язані з фізико-географічними умовами: особливостями клімату, гідрологічного режиму річки, рельєфу, ґрунтів, рослинності водозбору та ін., а також господарською діяльністю.
Клімат(величина атмосферних опадів, інтенсивність дощів та сніготанення, температура та вологість повітря) визначає кількість, інтенсивність та розподіл опадів за площею водозбору та в часі, а також водність та режим потоків, робота яких сприяє змиву та транспорту твердих частинок вниз за течією.
Рельєфсприяє посиленню або ослабленню швидкостей течії води, що рухається по поверхні водозбору, а, отже, і посиленню або ослабленню розмиву. Велике значення має величина ухилів та довжина окремих схилів поверхні як елемент, що визначає в основному швидкість руху та інтенсивність дії поверхневих вод.
Грунти, будучи об'єктом ерозії, містять матеріал розмиву та змиву,що надходить в руслову мережу, але в той же час вони впливають на інтенсивність руху води, зменшуючи різною мірою (залежно від водно-фізичних властивостей, ерозійної стійкості) кількість води, що рухається по поверхні води за рахунок просочування і створюючи різний опір її руху, що , зрештою, позначається і формах руслових утворень.
Рослинний покрив, збільшуючи своєю кореневою системою зв'язність ґрунтів, тим самим перешкоджає інтенсивному розвитку ерозійних процесів та оберігає поверхню ґрунту від руйнування. Знищення природного рослинного покриву шляхом розорювання поверхні водозбору або іншими засобами, якщо воно проводиться безсистемно та без належної боротьби за збереження ґрунтового покриву, призводить до змиву родючого ґрунтового шару.
Основними видами господарської діяльності, що впливають на ерозійно-акумулятивні процеси, є: днопоглиблювальні роботи з метою підтримки судноплавних глибин; гідротехнічне будівництво (водосховища, водозабори); зведення лісів та розорювання схилів; зрошення та осушення земель, та інші заходи на водозборах та в руслах річок.
Одні з перерахованих фізико-географічних факторів – зональні, інші – азональні. До зональних відносяться клімат, величина і розподіл стоку, рельєф, до азональних - ґрунти, рослинність, гідрогеологічні умови та ін. Такий поділ факторів дуже умовний і залежить від розміру та особливостей розглянутого регіону (водозбору). Так, наприклад, для Білорусі, як зазначено вище, характерне зменшення модуля стоку з півночі та північного сходу на південь та південний схід за рахунок зменшення зволоженості атмосферними опадами, розчленованості рельєфу тощо.
Перенесення продуктів розмиву, залежно від нихваги та швидкості течії річки, здійснюється у вигляді зважених та донних (залучених по дну) наносів.
6.2. Загальна характеристика та класифікація річкових наносів
Річкові наноси ― тверді мінеральні частинки, що переносяться водним потоком і формують руслові та заплавні відкладення. Вони утворюються з продуктів денудації гірських порід та ерозії ґрунтів. Залежно від характеру руху у водному потоці річкові наноси поділяються назважені ідонні (залучені). Проміжним типом єсальтуючі наноси, рухаються стрибкоподібно в придонному шарі; наноси цієї проміжної групи умовно поєднують з донними.
Такий підрозділ річкових наносів носить умовний характер, оскільки залежно від крупності наносів та швидкості течії ті чи інші тверді частинки можуть перебувати у зваженому стані або переміщатися дном русла. Більшість зважених наносів є транзитної і переноситься течією руслом річки до гирла. Більша частина донних наносів затримується на окремих ділянках річки і бере участь у формуванні русла.
Найбільш важливими характеристиками річкових наносів є: гранулометричний склад, середня геометрична крупність, питома вага (щільність), гідравлічна крупність.
Гранулометричний склад - розподіл наносів за розмірами частинок (фракцій). При цьому прийнята наступна шкала (мм):
Середня геометрична крупність (dср), або середньозважений діаметр частинок, розраховується за формулою:
(6.1)
деdср - середній діаметр частинок;
Pi― вага даної фракції у відсотках від загальної.
Питома вага (у деяких джерелах -щільність) - вага частки в одиниці об'єму (г/см 3);для річкових наносів змінюється у вузьких межах і зазвичай приймається рівним 265 г/см 3 .
Гідравлічна крупність (w) - швидкість осадження частинок у нерухомій воді (мм/с). Вона залежить від діаметра частинок та температури води (табл. 6.1).