Вихре­вые движения

Помимо поперечных циркуляции, в потоке наблюдаются вихре­вые движения с вертикальной осью вращения (рис. 9). Одни из них подвижны и неустойчивы, другие стационарны и отличаются боль­шими поперечными размерами. Чаще они возникают в местах слия­ния потоков, за крутыми выступами берегов, при обтекании неко­торых подводных препятствий и т. д. Условия формирования ста­ционарных вихрей пока не исследованы. Вероятно, образованию устойчивого локализован­ного вихря способствует значительная глубина потока и сущест­вование восходящего течения воды. Эти вихри в потоке, извест­ные под названием водоворотов, напоминают воздушные ви­хри — смерчи.

Рис. 9 Схема вихрей с вертикальными осями (по К. В. Гришанину).

Поперечные циркуляции, вихревые движения играют большую роль в транспортировании наносов и формировании речных русел.

Основные закономерности структуры гидрографической сети. Густота речной сети.В зависимости от характера грунтов бассейна, рельефа местности, растительного покрова и количества выпадающих осадков русловая сеть обычно имеет различную разветвленность. В условиях легко проницаемых грунтов большая часть выпадающих осадков достигает речного русла подземным стоком, вследствие чего в этом случае русловая сеть менее развита. В горных районах, где осадков обычно больше, чем на равнине, а грунты ме­нее проницаемы, густота русловой сети больше, чем в равнинных.

В лесных районах вследствие более благоприятных условий для фильтрации воды наблюдается несколько меньшая густота русло­вой сети, чем в безлесных.

Следует учитывать, что в изолированном виде трудно устано­вить влияние какого-либо одного из указанных факторов; в боль­шинстве случаев они совместно определяют условия развития рус­ловой сети, хотя нередко какой-либо из них оказывает наибольшее воздействие. Это иногда приводит к противоречивым оценкам роли отдельных факторов в формировании речной сети.

Так, например, в гидрологической литературе встречаются утверждения, что по­вышенное развитие речной сети наблюдается на заболоченных тер­риториях, в озерных котловинах и в других местах, где грунтовые воды находятся близко к земной поверхности, в то же время отме­чается, что рельеф местности сравнительно мало влияет на плот­ность русловой сети.

Густота русловой сети обычно определяется как отношение длины всех водотоков данной площади, выраженной в километрах, к величине этой площади, выраженной в квадратных километ­рах, т. е.

Из определения понятия густоты русловой сети ясно, что число­вые значения густоты русловой сети будут сравнимы между собой для отдельных районов, если они получены по данным карт одних и тех же масштабов и съемкам одной и той же степени полноты. Действительно, на картах мелких масштабов очень малые водотоки не могут быть показаны и, следовательно, общая длина водотоков окажется меньше, чем в том случае, когда определение длин произ­водилось по картам более крупных масштабов.

Чем крупнее масштаб, тем точнее определяется густота русло­вой сети.

Наиболее часто определение густоты русловой сети произво­дится следующим образом: рассматриваемая территория разбива­ется на сеть равновеликих квадратов и измеряется суммарная длина водотоков, находящихся в пределах каждого квадрата.

Разделив найденное значениена площадь квадрата, полу­чим густоту речной сети в пределах этого квадрата.

Иногда степень развитости русловой сети характеризуют рас­члененностью рельефа, определяя величину площадей, ограничен­ных двумя соседними реками и линией, проводимой между их исто­ками.

Густота русловой сети характеризует и средние расстояния между смежными водотоками. Справедливость этого вытекает из следующих рассуждений.

Представим себе, что какая-то часть территории равномерно покрыта водотоками (в том числе и пересыхающими), причем на всей площади F число таких водотоков п и длина каждого L. Тогда можно считать, что к каждому водотоку длиной L будет примыкать площадка f=F/n.

Для густоты русловой сети d имеем

а отсюда

Но отношение площади примыкающего к водотоку участка к длине участка равно ширине участка, т. е. расстоянию от дан­ного водотока до ближайшего.

Для случая неравномерногораспределения русловой сети вели­чина l/d, очевидно, есть среднее расстояние между водотоками, а величина l/2d характеризует среднюю ширину склонов, с кото­рых вода поступает в водотоки.

Учитывая, что тальвег водотока обычно начинается не от водо­раздела, а лишь на некотором расстоянии от него, среднюю ширину склона иногда рекомендуют вычислять по соотношению b = l/2,25d

Склоновая эрозия.Помимо основной гидрографической сети, образуемой системой ложбин, лощин, суходолов, малых рек, ручьев и реками средних и больших размеров, на поверхности земли имеется многочисленная сеть мельчайших борозд, промоин и ложбинок, распределенных в соответствии с микрорельефом мест­ности. Поэтому поверхностный сток дождевых, ливневых и та­лых вод происходит обычно не сплошным слоем, а струями различ­ной величины. Указанное струйчатое строение склонового стока обусловливает смывание верхнего слоя почвы. Этот процесс смы­вания почв поверхностным стоком носит название плоскостной эрозии.

При больших уклонах поверхности и на длинных склонах мель­чайшие струйки сливаются в более крупные ручейки, которые со­здают более крупные струйчатые, или ручейковые, размывы-рыт­вины, или ложбины. Если глубина этих ложбин не препятствует обычной обработке почвы и ложбины могут быть сглажены при очередной вспашке, то эта стадия разви­тия называется струйчатым подтипом плоскостной эрозии. В тех случаях, когда ложбины и размывы, созданные концентрирован­ными потоками талых и ливневых вод, не могут быть сглажены обычной обработкой почвы, возникает новый тип водной эрозии — овражная эрозия. Овражная эрозия является следующим этапом развития струйчатой эрозии.