Геологическая деятельность рек

Река – постоянный водоток, в который стекаются все временные ручьи.

Бассейн реки– площадь, с которой стекает вода к данной реке.

Основные этапы геологической деятельности реки:

– эрозия(разрушение),

– переноспродуктов разрушения,

– переотложение (аккумуляция).

Линейная эрозия – временные ручейки дают жидкость более крупным, т.е. в свою очередь речкам. Образуется – река. Очевидно, что разрушительная работа текучих вод тем больше, чем больше масса воды и чем быстрее ее течение, которое пропорционально крутизне ложа, по которому она течет, движение воды может быть ламинарным или турбулентным.

В руслах рек оно всегда турбулентно. Так вот эти завихрения, вращения создают подъемную силу, которая переносит (мелкие и тонкие), волочатся по дну (крупные), а также переносит часть веществ в растворенном виде. Тем самым водный поток производит разрушающую дно силу – эрозия, эродирует – линейная эрозия. Итак, результатом деятельности водных потоков является образование эрозионных долин или просто речных долин. Впечатляющий пример – гранд-каньон (USA, Колорадо) глубина 2 км (рис.25).

Рис. 25 Большой каньон (фото с сайта http://www.countryofcanyons.ru)

Но, протекая в долине, река, кроме глубокой эрозии, подмывает (размывает) и берега долины – это называется боковая эрозия. Отсюда: глубинная эрозия вырабатывает продольный профиль, а боковая – поперечный профиль.

Базис эрозии и профиль равновесия.

Невыработанный профиль – сильный уклон. Сильное течение. Выработанный профиль – наши основные реки, особенно в Зауралье. Спокойное течение. Выработка профиля продолжается до тех пор, пока не устанавливается динамическое равновесие потока, т.е. соглашение между эрозией, аккумуляцией и мощностью водного потока. Это профиль равновесия. То есть профиль равновесия – это нижняя граница, до которой может идти врезание долины при данных геологических условиях, данном гидрогеологическом режиме потока и при данном положении общего базиса эрозии. Энергия потока ослабевает, донная эрозия уменьшается и река начинает размывать берега – боковая эрозия.

Базис эрозии есть как общий, для всей речной системы, так и местный – по профилю самой реки и сама река для ее притоков.

Речные долины подразделяются на симметричные и ассиметричные.

Классификация форм речных долин: каньон (ущелья), U-образная, V-образная, корытообразная.

Элементы долины реки.

Рис. 26 Элементы долины реки

1 – коренные породы, 2 – склон, 3 – русло, 4 – пойма, 5 – первая надпойменная терраса,

6 – вторая надпойменная терраса, 7 – старица, 8 – дно.

Русло – часть долины, занятая водным потоком;

Пойма– часть долины, заливаемая водой во время весеннего паводка (низкая – ежегодно, высокая – раз в 10 лет);

Надпойменные террасы – уступы на склоне долины реки (продольные вдоль склонов долин в виде горизонтальных площадок, поперечные – порождают водопады). По слагаемому материалу террасы делятся: эрозионные (характерны для горных рек), цокольные (покрытые небольшим слоем аллювия) и аккумулятивные или аллювиальные (вложенные и наложенные);

Старица – изолированная часть русла реки;

Дно низшая часть долины.

Тальвег – условная линия, соединяющая самые глубокие точки дна.

При изысканиях для проектирования сооружений одним из обязательных условий является определение уровней воды:

Расчетный горизонт высоких вод – средний из наибольших уровней по многолетним наблюдениям;

Наивысший горизонт – выше не поднимался 10–15 лет;

Меженный – самый низкий.

Кроме эрозии (углубления) река еще и производит откладывание материала – это аккумуляция (накопление). Т.е. в развитие долины (реки) есть цикл эрозия – аккумуляция и т.д. Таким образом, развитие циклично. В основе всего тектоника – изменение общего базиса эрозии. Теперь эта река аккумулирует: чередование высокой и нижней воды – половодье (паводок) – межень. Наибольшая работа в паводок в русле (скорость большая) осаждается только галька, гравий, песок: русло переполняется водой и выходит из берегов, несет много мелких частиц, которые осаждаются, образуя слоистые супеси, суглинки.

Река извивается: это называется меандрирует. Меандра – старица – озерцо – болотце – глины – торф.

Аллювиальные отложения (аQ) – отложения, сформированные постоянными водными потоками (реками).

В русле – пески, гравий, галечник, валуны – русловой аллювий(фация);

В пойме – суглинки, супесь (во время половодий) – пойменный аллювий(фация).

В старице – глины, торф, илы с растительными остатками – старичный аллювий(фация).

Река ведет боковую эрозию. Старый аллювий (террасы) уничтожается и большей частью долины асимметричные.

Строительные свойства аллювиальных отложений

Русловой (а) – хорошие основания для тяжелых сооружений и мостов.

Если русловой (а) перекрывается пойменным и старичным – свайные основания.

Древний пойменный (а) – просадочные свойства.

Современный пойменный (а) (высокая влажность) – низкая несущая способность.

Старичный (а) – слабые грунты (песчаные подушки, сваи).

Особенность аллювиальных отложений – неоднородность толщ, наличие линз (грунты с различной сжимаемостью).

Инженерно-геологические характеристики (физико-механические свойства) аллювия различны: ряд – русловые (r) – пойменные (pr) – старичные (st). Скажем при строительстве моста – быкидолжны опираться, естественно, лучше всего на коренные породы, в крайнем случае (если мощность большая) на r-аллювий. Далее – подмыв берегов – это прогноз, чтобы мост устоял. От подмыва – укрепления, дамбы, берегоукрепительная стена и пр.

Полезные ископаемые – весь спектр стройматриалов – песок, гравий, глины, суглинки. Кроме того: Au, Pt, алмазы, циркон, агаты и многое другое.