Основи геології

Автори: Н.В.Короновський, А.Ф.Якушова

6.3. ДІЯЛЬНІСТЬ РІК

Потужніводні потоки річок,розчленовують величезні простори суші, виробляють значну ерозійну, переносну та акумулятивну діяльність. Це найбільш динамічні системи, що перетворюють рельєф. Інтенсивність роботи річок визначається їх живою силою, тобто кінетичною енергією, що дорівнюєmv 2 /2,деm- маса води;v -швидкість течії. Остання залежить від ухилу поздовжнього профілю і визначається за формулою Шезі:v= с, де с -коефіцієнт,який залежить від шорсткості русла;R - гідравлічний радіус,рівний відношенню площі живого перерізу водотоку до змоченого периметру;i - ухил.

Під ухилом розуміється величина перепаду висот, поділена на відстань по горизонталі, де спостерігається цей перепад.

На інтенсивності процесів у річкових долинах позначаєтьсятурбулентний характер течії,коли молекули води рухаються безладно або по траєкторіях, що перехрещуються, спостерігаються різні завихрення, що викликають перемішування всієї маси води від дна до її поверхні. Найбільші швидкості спостерігаються в приповерхневій частині потоку на стрижні, менше біля берегів і в придонній частині, де потік зазнає тертя породи, що складають русло. Уздовж річки швидкість течії також змінюється, що пов'язано з наявністю перекатів та плесу, що порушують рівномірність ухилу.

Залежно від характеру та інтенсивності живлення змінюються режим річок, кількість та рівень води, а також швидкість її течії. Відповідно до зміни рівня води в річці говорять провисокий горизонт,відповідний повінь, інизький межовий горизонт,або межені, що настає після спаду повені. Крім цього, у річках спостерігаютьсяперіодичніпаводки,відповідні короткочасному підвищенню рівня води від затяжних дощів.

Річкова ерозія. Виділяють два типи ерозії:

1)донна,абоглибинна,спрямована на врізання річкового потоку в глибину;

2)бічна,що веде до підмиву берегів і в цілому до розширення долини.

ерозії
Мал. 6.4. Вироблення поздовжнього профілю рівноваги річки на різних стадіях регресивної ерозії

Співвідношення донної та бічної ерозії змінюється на різних стадіях розвитку долини річки. У початкових стадіях розвитку річки переважаєдонна ерозія,яка прагне виробити профіль рівноваги стосовнобазису ерозії -рівню басейну, куди вона впадає. Базис ерозії визначає розвиток усієї річкової системи – головної річки з її притоками різних порядків. Початковий профіль, у якому закладається річка, зазвичай характеризується різними нерівностями, створеними до утворення долини. Такі нерівності можуть бути зумовлені різними факторами: наявністю виходів у руслі річки неоднорідних за стійкістю гірських порід (літологічний фактор); озера по дорозі руху річки (кліматичний чинник); структурні форми – різні складки, розриви, їх поєднання (тектонічний фактор) та інші форми. У процесірегресивної ерозіїрічка, поглиблюючи своє русло, прагне подолати різні нерівності, які з часом згладжуються, і поступово виробляється більш плавна (увігнута) крива, абопрофіль рівноваги річки(рис. 6.4 ). Вважається, що цей вирівняний профіль відповідає кожному відрізку долини динамічному рівновазі за даних гідрологічних умов і постійному базисі ерозії.

Мал. 6.5. Канадська частина Ніагарського водоспаду тавідступ його (за С. К. Гільбертом)

Аналіз розвитку річкових долин, як у рівнинних, і у гірських областях показує, що у виробленні профілю рівноваги річки грають велику роль якголовний базис ерозії,а ймісцеві,чилокальні, базиси,до яких відносяться різніуступи,абопороги.На місці порога, або уступу, виникають водоспади, які розмивають дно уступу, а з іншого боку підмивають його основа внаслідок виникаючих вир. В результаті уступ руйнується та відступає (рис. 6.5). Так, наприклад, сумарне відступання відомого Ніагарського водоспаду, що скидається з висоти близько 50 м, з 1875 склало близько 12 км, що відповідає приблизно швидкості відступу близько 1,0-1,2 м/рік. Такий уступ із водоспадом є локальним (місцевим) базисом ерозії.

Частина річки, розташована вище уступу, буде розвиватися регресивно стосовно нього, а нижче розташована частина річки - до головного базису ерозії. Тільки після знищення уступу розвиток профілю долини контролюватиметься головним базисом ерозії. Такими місцевими базисами можуть бути озера, розташовані в депресіях первинного рельєфу. Доки це озеро не буде спущене або заповнене опадами, верхня частина річки буде розвиватися стосовно озера. Таким чином, поздовжній профіль річки перетворюється на єдиний у міру вирівнювання кривої поздовжніх ухилів місцевих базисів ерозії.

У міру вироблення поздовжнього профілю, що наближається до стадії динамічної рівноваги, закономірно змінюється форма поперечного профілю долини. На ранніх стадіях її розвитку, при значній перевазі глибинної ерозії річки виробляються крутостінні вузькі долини, дно яких майже повністю зайняте руслом потоку. Поперечнийпрофіль долини представляє або каньйон з майже вертикальними, іноді ступінчастими схилами і ступінчастим поздовжнім профілем дна, або має V-подібну форму (подібно до латинської літери v) з похилими схилами. Ця перша стадія розвитку річки називаєтьсястадією морфологічної молодості.Такі форми особливо добре виражені в межах молодих гірських споруд (Альпи, Кавказ та ін.) та високих плоскогір'їв, де глибина річкових долин досягає сотень метрів, а місцями 1 - 2 км.

Бічна ерозія. У міру вироблення профілю рівноваги та зменшення ухилів русла донна ерозія поступово слабшає і все більше починає позначатися бічна ерозія, спрямована на підмив берегів та розширення долини. Це особливо проявляється в періоди повінь, коли швидкість та ступінь турбулентності руху потоку різко збільшуються, особливо в стрижневій частині, що викликає поперечну циркуляцію. Вихідні вихрові рухи води в придонному шарі сприяють активному розмиву дна в стрижневій частині русла, і частина донних наносів виноситься до берега. Нагромадження наносів призводить до спотворення форми поперечного перерізу русла, порушується прямолінійність потоку, у результаті стрижень потоку зміщується одному з берегів. Починається посилене підмивання одного берега і накопичення наносів на іншому, що викликає утворення вигину річки. Такі первинні вигини, поступово розвиваючись, перетворюються на закрути, що грають велику роль у формуванні річкових долин.