Общие закономерности
Одним из важнейших экзогенных факторов, преобразующих поверхность Земли, является деятельность текучих вод, движение которых направлено обычно из мест более высоких в понижения земной поверхности. Текучие воды — талые снеговые, дождевые, ледниковые, ручьевые, речные производят огромную разрушительную (эрозионную), транспортирующую и накопительную (аккумулятивную) работу, величина которой зависит от целого ряда природных факторов. Согласно данным, собранным в период Международного гидрологического десятилетия 1965-1974 годов, все реки земного шара ежегодно выносят в море в среднем приблизительно 20 миллиардов тонн минеральных осадков (твердый сток), что соответствует сносу с поверхности суши слоя в 3 сантиметра толщиной каждую тысячу лет. Средний по земному шару сток взвешенных наносов рек соответствует сносу 201 тонны материала с каждого квадратного километра суши.
Текучие воды образуют нерусловой и русловой сток. Нерусловые потоки растекаются по наклонной поверхности сплошным водным слоем во время выпадения ливневых осадков или интенсивного таяния снега (плоскостной смыв). При небольших, но длительных осадках, особенно ранней весной, когда еще сохраняется мерзлый зимний слой, возникает струйчатый смыв, формирующий на наклонной поверхности сеть временных микроборозд. Плоскостной и струйчатый смыв наиболее активен на относительно пологих и крутых склонах, не задернованных растительностью, сложенных водоупорными грунтами. В равнинных странах слой смытых таким образом почв составляет 1,5 — 2 миллиметра в год и приводит в верхней части склона к образованию смытых (скелетных), а в нижней части — намытых бесструктурных почв.
Накопленный слой смытого рыхлого материала в горных странах в виде конусов выноса временных потоков образует особую породу — пролювий (лат. proluo— сношу течением), в равнинных же странах формируется делювий, покрывающий плащом нижние части склонов.
Русловой процесс представлен временными и постоянными потоками. Деятельность всех русловых потоков подчиняется определенным законам, проявление которых наблюдается как в больших реках, так и в малых ручьях, поэтому изучать их деятельность можно на небольших искусственных моделях. В основном эти законы сводятся к следующему.
1. Внешнее сходство русловых потоков в плане, поперечном и продольном профилях; все русловые водотоки расположены в линейно вытянутых углублениях – долинах, они никогда не пересекаются, а при встрече сливаются друг с другом.
2. Работа производимая русловым водотоком, зависит от его «живой силы», т. е. кинетической энергии, которая определяется по формуле:
Р=mv2/2
Где Р – живая сила, m – масса воды, v – скорость течения. Таким образом, работа водотока пропорциональная массе воды в нем квадрату скорости, т.е. величине уклона. Если масса воды увеличивается, например, в 4 раза, то во столько же раз увеличивается работа; если же в 4 раза повысится скорость, то живая сила, а следовательно, разрушительная деятельность, возрастет в 16 раз. Вот почему горные реки при относительно небольших массах воды, но небольших скоростях отличаются мощной эрозионной деятельностью. Масса воды пропорциональна расходу водотока и зависит от ряда природных условий: климата, рельефа, геологического строения, выходов грунтовых вод, характера растительности и т.д. Скорость же является в первую очередь функцией уклона, а также зависит от формы шерховатости русла и определяется по формуле Шези:
v=c√Ri
где с – коэффициент шероховатости русла, обуславливающий силу трения, R – гидравлический радиус (отношение площади живого сечения водотока к смоченному периметру русла), i — уклон.
3. Способность водотока проявлять эрозионную или аккумулятивную деятельность, в конечном счете, зависит от соотношения между живой силой реки Р и грузом переносимого ею обломочного материала L,. Если Р >L, преобладают процессы эрозии, Р = L — наблюдается равновесие между эрозией и аккумуляцией, Р < L — преобладает аккумуляция.
4. В эрозионной деятельности водотока выделяют донную, или глубинную, и боковую эрозии, соотношение между которыми определяет общий облик долины как основной формы рельефа, созданной текучими водами. Долинами принято называть полые, линейно вытянутые формы рельефа с однообразным, часто неравномерным падением тальвега. Глубинная эрозия направлена на углубление (врезание) русла, а боковая — на подмыв берегов и расширение долины в целом. Обычно на ранних стадиях деятельности водотоков проявляется глубинная эрозия, а долины отличаются значительной глубиной при небольшой ширине. Преобладание боковой эрозии выражается в расширении долины, выполаживании ее продольного профиля, развитии излучин и меандр.
5. В развитии долин рек и временных водотоков различаются стадии молодости, зрелости и старости, каждая из которых характеризуется особенностями поперечного и продольного профиля. Смена стадий развития выражается в стремлении водотока выработать профиль равновесия, т.е. плавную кривую движения воды, на которой сглаживаются все неровности продольного профиля, и устанавливается равновесие между живой силой потока, грузом влекомого им обломочного материала и сопротивлением ложа размыву. Возможность вырабатывать профиль равновесия тесно связана с положением базиса эрозии, т.е. наиболее гипсометрически низкой точкой в продольном профиле (или в его отрезке), ниже которого водоток не может углубиться. Общий базис эрозии любого потока — место впадения в океан, озеро, главную реку.
Работа каждого водотока происходит по всей его длине, но начинается от основного или местного базиса эрозии. Конечный базис всех процессов эрозии и денудации — уровень океана — служит тем пределом, до которого теоретически может понижаться суша в процессе денудации. Однако подвижность литосферы и уровня океана нарушает формирование профиля равновесия рек и процесс выравнивания земной поверхности. Поэтому флювиальный рельеф развивается непрерывно, стадия "предельного" выравнивания практически недостижима.
В начальной стадии развития профиля равновесия при неподвижном базисе эрозии преобладает глубинная эрозия, которая носит регрессивный характер, т.е. продвигается снизу вверх,— пятящаяся, или попятная, эрозия. С ее помощью долины удлиняются (растут) вверх по склону. В зрелой стадии наблюдается сполаживание продольного профиля в нижней части и происходит накопление аллювия. Этот процесс постепенно распространяется вверх по профилю. Изменение положения базиса эрозии— основная причина нарушения кривой профиля равновесия в сторону его омоложения (при понижении базиса эрозии) или старения (поднятие базиса эрозии) (рис. 21). 6. Аккумулятивная деятельность водотока начинается с того момента, когда вся его живая сила тратится на перенос материала и преодоление трения. В результате накапливается особый вид континентальных отложений — аллювий (лат. alluvio — нанос, намыв), различают речной (пойменный, террасовый, русловой, старичный) аллювий, мощность которого может достигать многих метров, и овражный, балочный, аллювий. Этот вид отложений отличается сложностью и сортированностью материала. Последний может быть представлен как мелкими илисто-глинистыми или песчаными осадками в равнинных реках, так и грубым гравийно-галечниковым и глыбовым материалом — в горных реках.
Рис.21 Блок-диаграмма продольного профиля молодой речной долины (по У. Дейвису)
ГЛАВА 8.
Дата добавления: 2016-12-16; просмотров: 518;