Формы рельефа, создаваемые деятельностью постоянных водотоков и их характеристика
Основной формой рельефа постоянных водотоков являются речные долины или относительно узкие длинные ложбины, образованные реками и имеющие уклон в соответствии с их течением от верховьев к низовьям. Речные долины широко распространены на суше, а в гумидном климате их сочетание создает специфический долинный тип рельефа, основу которого составляют речные долины и водоразделы между ними.
Долина (речная) - отрицательная, линейно вытянутая форма рельефа с однообразным падением. Образуется обычно в результате эрозионной деятельности текучей воды [13]
К элементам речных долин относятся: русло; пойма; речные террасы; дельта. водоток рельеф эрозия аккумуляция
Русло реки - это наиболее углубленная часть речной долины, по которой река протекает в межень (фаза малой водности реки, в промежутке между паводками). Русло - это та часть речной системы, которая соответствует смоченному периметру водотока. В русле каждой реки чередуются перекаты и плесы. Речные перекаты - мелководные участки русла. Они бывают аккумулятивными, сложенными аллювием, и каменистыми, сложенными выходами коренных пород.[4]
Плёсами называются глубокие участки русла (плёсовые лощины) с более ламинарным и медленным течением в промежутках между перекатами. У рек, русло которых образует излучины, плёсы приурочены к вогнутым в плане берегам, прирусловые отмели располагаются у противоположных, выпуклых в плане берегов, а перекаты протягиваются от одной прирусловой отмели к другой, соответствуя участкам русла с минимальной плановой кривизной.[3]
К аккумулятивным русловым формам относятся и сложенные аллювием острова. Они образуются там, где скорость течения и, следовательно, транспортирующая способность водотока резко уменьшаются. В результате часть твердого стока тут же выпадает в осадок, и на стрежени реки (где перенос твердого материала наибольший) вырастает осередок.
Рисунок 2.1. Элементы излучин L - шаг излучины, r - радиус излучины, h - стрела прогиба, B - ширина пояса меандрирования, b - ширина русла.[12]
Руслам рек присуща извилистость. Отдельные изгибы называются излучинами, или меандрами. Полная излучина состоит из двух колен, каждое из которых имеет свои вершину и крылья (рис. 2.1).[4]
Проекция излучины на продольную ось долины - шаг излучины. Радиус излучины обратно пропорционален ее кривизне, а стрелой прогиба называют расстояние от вершины колена до продольной оси долины. Удвоенная величина стрелы прогиба соответствует ширине пояса меандрирования, который ограничен касательными к вершинам излучин. В плане форма излучин сильно различается (рис. 2.2.).
Рисунок 2.2. Формы излучин: А - сегментарные, Б - синусоидальные, В - сундучные, Г - омеговидные, Д - заваленные, Е - сложные [12]
Для крупных равнинных рек характерны сегментные излучины, для малых равнинных рек - омеговидные. Основание шпоры (участок суши внутри колена) этих рек сужено и называется шейкой излучины. Распространены также излучины синусоидальные (у рек в пределах возвышенностей) и сложные, имеющие вторичные изгибы. Излучины сундучные и заваленные встречаются реже.
Пойма - это часть днища речной долины, приподнятая над меженным уровнем реки и регулярно затопляемая в половодье (рис. 2.3).
Рисунок 2.3. Строение поймы [13]
Поймы разного строения имеются у рек как равнинных, так и горных. Главное условие их существования - сезонные колебания уровня воды. Лишь в наиболее узких частях речной долины, где русло занимает все ее днище, пойма отсутствует. Нет поймы также у рек с постоянным зарегулированным стоком. Например, короткая (74 км) река Нева имеет очень маленькую площадь собственного водосбора, и почти весь ее сток формируется водами крупнейшего в Европе Ладожского озера. Наряду с низкой поймой, затопляемой ежегодно, иногда выделяют высокую пойму, затопление которой происходит раз в несколько лет во время аномально высоких половодий.[4]
Различают поймы по образованию: эрозийные (цокольные), аккумулятивные; по рельефу: сегментные параллельно-гривистые, обвалованные.
Речные террасы - это ступенеобразные формы рельефа на склоне речной долины, сформированные деятельностью реки. Каждая речная терраса состоит из четырех геометрических элементов (рис. 2.5): двух поверхностей - субгоризонтальной площадки и склона (уступа) и разделяющих их двух структурных линий - бровки (линия выпуклого перегиба) и тылового шва (линия вогнутого перегиба).
Рисунок 2.5. Строение речной долины.[12]
Бровка и тыловой шов не всегда выражены четко. В целом преобладают плавные перегибы. Террасу можно рассматривать как ступень выпуклую (тогда площадку объединяют с нижележащим склоном), так и вогнутую (тогда площадку объединяют с вышележащим склоном). В первом случае террасу понимают как форму, созданную при решающем участии аккумуляции, следствием чего является аллювий, который почти всегда присутствует в строении речных террас. Во втором случае главную роль в образовании террас играет эрозия. Речные террасы - это остатки плоского пойменного днища эрозионной долины, которое перестало затопляться в половодье в результате продолжающегося врезания реки.
Различают эрозионные, эрозионно-аккумулятивные и аккумулятивные террасы. У эрозионных террас мощность аллювия невелика и он представлен русловой фацией. Иногда аллювий может совсем отсутствовать в результате последующего смыва. Поверхность цоколя - коренного ложа аллювия наклонена в сторону русла, как и бывший бечевник. Эрозионные террасы представляют собой остатки эрозионных пойм рек горных стран и возвышенных равнин.
У эрозионно-аккумулятивных террас (их также называют цокольными) мощность аллювия больше. Он слагает значительную часть склона, внизу которого выходят коренные породы. Поверхность цоколя таких террас близка к горизонтальной. Эрозионно-аккумулятивные террасы развиваются из пойм равнинных рек.
Склоны аккумулятивных террас полностью сложены аллювием. Комплексы аккумулятивных террас также могут иметь разную структуру. Необходимо отметить, что и при их формировании важнейшая роль принадлежит эрозии - именно ею создаются склоны террас, т.е. собственно ступенчатая структура.
Различают теснины, ущелья, или каньоны, U-образные, ящикообразные и корытообразные долины (рис. 2.6).
Рисунок 2.6. Типы долин.[14]
Термины "теснина" и "ущелье" иногда используют как синонимы, однако часто их разделяют. Теснинами называют молодые глубоко врезанные долины с отвесными или почти отвесными склонами. В иностранной литературе теснине соответствует термин клямм. Об ущельях говорят, когда склоны долины, хотя и крутые, но не отвесные, а поперечный профиль долины U-образный. Обе эти разновидности образуются в условиях преобладания глубинной эрозии, когда река с большим уклоном интенсивно врезается в горные породы. Днище теснин и ущелий полностью занято руслом, часто с порогами и водопадами, свойственными стадии невыработанного продольного профиля реки. Каньоны (от исп. слова "труба") представляют собой узкие крутостенные глубоко врезанные долины. U-образной формой обладают троги - долины горных рек, претерпевшие длительную ледниковую обработку.
Ящикообразные долины имеют широкое нетеррасированное днище с достаточно низкими и очень крутыми склонами. Такие долины характерны для областей перехода от горных ландшафтов к равнинным.
Корытообразные долины характерны для равнинных рек с хорошо развитым террасовым комплексом.
По отношению к геологическому строению различают речные долины нейтральные, продольные и поперечные.
Продольный профиль русла
В зрелой разработанной долине продольный профиль русла, проводимый по тальвегу реки, имеет тенденцию к уменьшению уклона в низовьях и увеличению в верховьях. Это придает профилю более или менее плавную гиперболическую форму. Однако практически профиль русла всегда имеет ступенчатое строение, что объясняется следующими причинами.
1. Неравномерным изменением расходов по длине реки в результате впадения притоков, что ведет к усилению эрозии и углублению русла на нижележащем участке. То же самое происходит при вскрытии подземных вод или неравномерном выпадении атмосферных осадков в разных частях бассейна реки.
2. Разным составом пород, слагающих ложе реки, т. е. их различной сопротивляемостью размыву. Там, где имеются податливые породы, река легче углубляется, а сталкиваясь с выходами устойчивых пород, она мелеет или образует пороги.
3. Тектоническими особенностями бассейна реки: дифференциальным движением земной коры по длине реки, наличием разломов, сбросов, зон дробления.
4. Закономерным чередованием углублений и возвышений дна реки, связанным с расположением плесов и перекатов, которые характерны для любых речных систем и даже сухих русел.
5. Физико-географическими особенностями данной природной зоны. В равнинной степной зоне, например, реки имеют более или менее плавный, с равномерным уклоном профиль, в пустынных районах – выпуклый, в горах – ступенчатый и т. д.
6. Возрастом реки. Если она молодая, то профиль невыработанный, если зрелая – более или менее плавный.
Возможны и другие причины, влияющие на профиль реки. Например, селевые потоки, карстовые процессы, участки вечной мерзлоты. В результате тесной взаимосвязи указанных факторов вырабатывается очень сложный, разнообразный на разных участках профиль русла. В местах с крутым падением русла эрозия протекает более энергично, чем на пологих участках. Там, где уклон очень слабый, река, частично распластываясь.
разбивается на рукава, теряя скорость, начинает откладывать аллювиальный материал. Следовательно, в одних местах углубляя, в других поднимая дно долины, река постоянно выравнивает свой продольный профиль, стремясь придать ему вид более или менее плавной вогнутой линии. Правда, если учесть огромную протяженность равнинной части большинства рек земного шара, то эта вогнутость ощутима лишь в их верховьях, расположенных на возвышенностях или в горах. Здесь профили рек обычно сложные, всюду наблюдаются уступы, небольшие водопады, углубления.
На равнине профили рек становятся пологими, особенно в нижнем течении, где падение их измеряется единицами сантиметров на километр, но тем не менее и здесь имеются чередующиеся ямы и гряды или плесы и перекаты. В аридных условиях даже возможен здесь выпуклый профиль в связи с накоплением аллювия в русле и поднятием его над поймой (Сырдарья в районе Кзыл-Орды). При всех условиях в русле всегда имеются большие и малые неровности. Хорошо известно, что в долинах рек, переживающих позднюю стадию своего развития (Ишим, Нура в Центральном Казахстане), или даже высохших рек (Узбой), наблюдаются довольно глубокие плесовые котловины (до 10 – 15 м глубины) и перекаты.
