Флювиальные процессы и формы рельефа

Флювиальный рельеф образован временными и постоянными водными потоками. Они осуществляют эрозию (лат. erodere - разъедать), транспортировку и аккумуляцию наносов, образуют эрозионные и аккумулятивные формы рельефа, объединяющиеся в водосборы или бассейны разного порядка. Водные потоки являются основными агентами денудации суши - они перемещают в океан более 40% всего объема денудации.

Некоторые общие закономерности работы водотоков и развития

эрозионно-аккумулятивного процесса

Эрозия и аккумуляция многократно сменяют друг друга по длине водо­тока в связи с изменением факторов. Это единый сложный процесс. На него влияет система одновременно действующих факторов: расход потока скорость течения, уклон русла и т. д.

I. Расход воды. Живая сила - энергия потока F = my²/2, где m - мас­са воды, а y - скорость течения. Из этой формулы следует, что чем больше расход (масса) воды, тем больше живая сила и способность водотока осуществлять эрозию и транспортировку наносов.

2. Скорость течения. Поскольку живая сила зависит не только от массы, но и от скорости, то с увеличением скорости энергия водотока воз­растает, и возрастает его способность осуществлять эрозию и транспортировку наносов.

3. Уклон русла (тальвега). I = Н/l - отношение падения к длине. При возрастании уклона увеличивается скорость течения и способность водотока к эрозии.

4. Шероховатость русла. Основную часть энергии водотоки тратят на перемещение самих себя. Эта величина увеличивается или уменьшается в зависимости от шероховатости и сечения русла - от них зависят потери на трение». Коэффициент шероховатости входит в формулу скорости потока.

5. Поперечное сечение русла. Отношение живого сечения ложа потока к смоченному параметру его ложа (н) входит в формулу расчета скорости. Гидравлически наивыгоднейшее русло имеет ширину в 2 раза больше глубины. Если искусственно сузить русло, то освободившаяся энергия будет расходоваться на эрозию, и русло может углубиться. Русло Рейна в ХIХ в. было сужено на 75% - река углубила русло, и ее пойма превратилась в террасу высотой 5-7 м.

6. Режим стока: равномерный, неравномерный. Реки с неравномерным стоком способны эродировать и транспортировать наносов больше, чем ре­ки с равномерным стоком. Нева„ Эльба - равномерный сток, Днепр, Салгир - неравномерный, с паводками и половодьями, когда расход возрастает в де­сятки и сотни раз.

7. Количество транспортируемых наносов. На их перемещение затрачи­вается много энергии. Мало наносов - энергия тратиться на эрозию, много - на транспортировку.

8. Состав и свойства горных пород. Сопротивляемость пород эрозии зависит противоэрозионной устойчивости: кристаллизационных связей, цементационных связей, крупности обломков. Отмостка – прелювий.

9. Кумулятивный эффект. При слиянии водотоков транспортирующая способность водотока возрастает (в большей степени, чем расход воды) - он способен перемещать материал при меньшем уклоне русла сверху вниз по течению реки.

10. Гидродинамические особенности потока - отклонение водных струй вбок или вниз (угол атаки). Эффект Лейгиш - смыт Нукус во время ВОВ. Ложе и берега Амударьи сложены легко размываемыми мелкопесчаными грунтами. За сутки река может размыть берет на 30-40 м,. а за год на 500-700 м. Мелепробивная машина купца Бехтеева - искусственно созданный эффект Лейгиш.

Все факторы влияют на поток и определяют смену эрозии и аккумуляции вдоль его русла.

Понятие о видах эрозии, базисе эрозии и продольном профиле водотока

Виды эрозии рек и временных водотоков: глубинная (донная), в результате которой русло смещается в вертикальном направлении – вниз; и боковая - происходит размыв берега и смещение русла в горизонтальном направлении. Оба вида эрозии сосуществуют, но какой-то из них преобладает, Глубинная эрозия может распространяться регрессивно - вверх по течению, и трансгрессивно - вниз по течению. Регрессивная эрозия связана с локальным увеличением уклона (пример Ниагарского водопада – отступал), трансгрессивная - с освобождением части энергии, например, в результате освобождения потока от наносов (конфликт между Мексикой и США в 40-е годы ХХ в. после постройки водохранилища). Характерна регрессивная эрозия.

Врезание русла водотока не может происходить бесконечно. Оно лимитируется не только живой силой потока и противоэрозионной стойкостью пород ложа, но и уровнем воды бассейна, в который впадает водоток. Базис эрозии – уровень, на котором водоток прекращает работу и теряет способность углублять свое русло. Главный (общий) и местные базисы эрозии. Местные базисы - уровни рек, озер, искусственные плотины, выход твердых горных пород… Длительно существующие и временные базисы.

Водоток вырабатывает продольный профиль своего русла - гипсометрический профиль, проведенный вдоль русла от истока до устья. Водоток стремится образовать идеальный профиль ложа, который бы соответствовал изменению живой силы от истока к устью и обеспечивал бы минимальные потери энергии. Продольный профиль рек во влажном климате и однородном геологическом строении обычно вогнутый - его уклон уменьшается от истока к устью. Идеальный теоретический профиль - выработанный профиль - плавная вогнутая кривая. Существующие профили отличаются от теоретического и являются невыработанными. Они имеют прямую, вогнутую, выпуклую, выпукло-вогнутую или ступенчатую форму, т. к. на нее влияют многие изменяющиеся факторы: геологическое строение, тектонические движения, сток, деятельность человека, время… Саморазвитие профиля - стремится к профилю равновесия.

Схемы.

Модель формирования продольного профиля глубинной регрессивной эрозией. Заложение первичной эрозионной формы в нижней части склона, где концентрируется склоновый сток - близок к профилю исходного склона. Преобразование его в вогнутую линию, близкую к параболе - увеличение уклона в верхней части и регрессивное перемещение с одновременным уменьшением уклона в нижней части - больше расход и возраст. Постепенное снижение скорости регрессивной эрозии и ее прекращение из-за уменьшен площади водосбора и расхода воды.

Флювиальные формы рельефа, созданные временными водотоками

Временные водотоки образуются во время дождей и снеготаяния в горах и на равнинах в условиях разного климата. Формы, образуемые ими, особенно хорошо представлены в аридных и семиаридных условиях - в полупустынях, степях, лесостепях. Противоречие между незначительным количеством осадков и сильной эрозией: неравномерное выпадение осадков и слабая защищенность поверхности растительностью. Эрозионные и акку­мулятивные формы.

Эрозионные формы

Начинают формироваться на склоне при достаточной величине склонового стока - в результате слияния струй и ручейков. Предшествующие эрозионные формы - эрозионные борозды, ложбины, делли глубиной менее 1 м. Эрозионная борозда - глубина до 0,3 м, поперечный профиль как у склона. Она углубляется, удлиняется и преобразуется в промоину (рытвину) - мелкая форма глубиной до 2 м с продольным профилем, как у склона. В результате дальнейшего развития некоторые промоины превращаются в овраг - мезоформу глубиной более 2 м, продольный профиль которой отличается от профиля склона. Склоновые, береговые и донные овраги. В лесостепной и лесной зонах ВЕР 75% всех оврагов связаны с деятельностью человека - распашкой земель, выпасом скота, прокладкой дорог. Овраги растут вершиной чаще всего до 1-3 м/год, на орошаемых землях - до 165 м в год. В процессе эволюции некоторые овраги переходят в балку: продольный профиль становится положе, склоны выполаживаются, появляется днище, ослабевает эрозия, балка зарастает. Длина балок достигает нескольких десяткв км. Некоторые овраги и балки могут преобразоваться в речную долину или долину временного водотока. В разных странах эрозионные формы, созданные временными водотоками, имеют другие названия: сай„ лог, вади, узбой, крики..

Аккумулятивные формы

Конусы выноса, пролювиальные шлейфы и сухие дельты.

Конусы выноса - треугольные в плане аккумулятивные формы, образо­ванные там, где временный водоток распластывается и теряет скорость. Вершина находится в нижней части эрозионной формы. Перекрывают терра­сы, поймы, пляжи. Крупные и мелкие, неразмываемые и размываемые. Про­дольный профиль обычно вогнутый, а поперечный - выпуклый (рисунок на доске). Сложен пролювием /лат. пролюо - сносить потоком).

Строение крупных конусов выноса: вершинная, средняя и периферическая зоны, которым соответствуют потоковая, веерная и застойная фации пролювия (рисунок). На мелких конусах выноса зоны и фации выделить трудно, хотя и на них крупность пролювия уменьшается от вершины к основанию конуса. Мелкие конусы имеют длину в десятки, а крупные - в сотни метров.

Конусы выноса соседних оврагов сливаются и образуют пролювиальный шлейф (фото). У пересыхающих рек аридной зоны образуются сухие дельты - более крупные образования, состоящие из мощного аллювия и пролювия (Мургаб).

Эрозионные и аккумулятивные фермы рельефа, созданные временными водотоками, образуют типы рельефа: овражный, бедленд, овражно-балочный, балочный, долинно-балочный, пролювиальных аккумулятивных равнин.