Меню

Работа реки это в географии

Работа рек

Основы общего землеведения.

Различные виды работы рек. Отличительной особенностью текучих вод является их поступательное движение по наклонной плоскости. Это непрерывное поступательное движение текучих вод обусловливает их работу, которая находится в прямой зависимости от скорости течения и массы воды. Работа текучих вод выражается переносом (или транспортом) материалов, а также размывом горных пород, слагающих ложе реки или потока. Переносимый материал в конце концов где-то должен отложиться. Поэтому, кроме переноса и размывания, работа текучих вод выражается также и отложением (или аккумуляцией).

Все три процесса могут иметь место в любом участке реки. Однако в верхнем участке реки, где скорость течения наибольшая, обычно преобладает эрозия, а в нижнем участке, где скорость наименьшая,— аккумуляция. В зависимости от преобладания того или другого процесса характер различных участков реки бывает различен. Последнее обстоятельство служит даже некоторым основанием выделения в каждой реке трех основных участков: верхнего, среднего и нижнего. В верхнем участке, обычно отличающемся более быстрым течением, преобладает эрозия и особенно глубинная эрозия, что приводит к углублению русла. В среднем участке размывание и отложение приблизительно уравновешивают друг друга. В нижнем участке отложение явно преобладает над эрозией. Остановимся на каждом из отмеченных нами процессов несколько подробнее.

Перенос. Переносная сила воды (при прочих равных условиях) определяется скоростью течения. Мельчайшие частички ила переносятся водой при самом незначительном течении. Пески требуют уже более сильного течения, а крупные гальки перекатываются или переносятся водой только при значительных скоростях течения. Приложенная таблица дает достаточно яркое представление о характере переносной силы текучих вод.

Большинство рек имеет скорость у дна около 0,50 м/сек и, следовательно, могут переносить только ил, песок. Горные потоки имеют скорость 7—10 м/сек и даже больше, что дает им возможность переносить валуны в 15 кг и больше.

Ил переносится во взвешенном состоянии. При помощи восходящих водоворотов он может поддерживаться очень долго. Песок перемещается главным образом путем перекатывания по дну. Во время половодья он переносится очень неправильно, в виде «облаков» во взвешенном состоянии. Галька почти исключительно перекатывается или по отдельности, или массами, что зависит от скорости течения. В горных речках по дну катится обыкновенно целый поток гальки, производящий особый шум. Так же перекатываются крупные камни, производя довольно сильные удары при столкновениях.

Количество взвешенного материала, переносимого крупными реками, значительно больше количества перекатываемой гальки, Если количество переносимой гальки принять за 1, то количество взвешенных материалов будет от 10 до 50. Впрочем, для различных рек оно различно, что зависит не только от скорости течения, но и от наличия взвешенного материала.

Количество взвешенных материалов, переносимых реками в море вообще говоря, очень велико. Приведем некоторые примеры.

Наконец, считаем необходимым сказать, что реки переносят не только различные рыхлые материалы, но и огромное количество веществ, растворенных в воде. Так, например, согласно подсчетам река Миссисипи ежегодно вносит в море 380 млн. т различных рыхлых материалов и 136 млн. г веществ в растворах. Небезынтересно отметить, что из 380 млн. т рыхлых материалов 40 млн. т переносится путем волочения по дну, а 340 млн. т — во взвешенном состоянии. Во взвешенном состоянии, как уже говорилось, реки могут переносить только очень мелкие частицы. Все же более крупные материалы переносятся только путем волочения по дну. Согласно закону Эри, масса отдельных твердых тел (М), передвигаемых волочением в водной среде, прямо пропорциональна шестой степени скорости течения ( v ):

где k — некоторый постоянный множитель. Так, если, например, скорость потока увеличилась вдвое, то размеры передвигаемой потоком гальки увеличиваются в 64 раза.

Эрозия. Вода, двигаясь по поверхности Земли, может отрывать частицы горных пород и уносить их с собой. При этом возможны два случая. Вода может течь по широкой поверхности и уносить рыхлые материалы. Примером может служить сток дождевой воды по наклонной поверхности, равномерно закрепленной растительностью. Этот процесс носит название плоскостного смыва (или абляции). Но та же дождевая вода, сливаясь струйками, может образовать поток. Поток, протекая по определенному месту, производит размыв по определенной линии. Этот линейный размыв, производимый потоком или рекой, носит название эрозии.

Различают два вида эрозии: глубинную, связанную с углублением дна русла, и боковую, связанную с расширением русла. Но оба эти процесса по большей части протекают одновременно. Так, например, при образовании оврага в рыхлых породах идет одновременно и углубление и расширение оврага.

В результате эрозионной деятельности потока всегда получается желобообразное углубление, которое в зависимости от формы и размеров носит различные названия (рытвина, овраг, долина).

Эрозия вызывается как механическим, так и химическим действием текучих рек. Химическое действие имеет сравнительно малое распространение (при встрече с легко растворимыми» породами). Механическое действие, наоборот, следует считать преобладающим.

Сила текучей воды, преодолевая силу тяжести частичек породы, может их отрывать и уносить с собой. Но этот вид эрозии может давать заметные результаты только в тех случаях, когда поток прокладывает путь в толщах рыхлых пород. Но потоки прокладывают русла и в твердых породах. А горные потоки пропиливают узкие ущелья даже в самых твердых породах. Здесь решающую роль играет не вода потока, а тот обломочный материал, который поток катит по дну своего русла. Камни различных размеров и форм царапают и выскабливают дно и бока русла. При этом угловатые камни постепенно округляются, образуя речные валуны, гальку и т. д.

Подобная работа стирания, шлифования и царапания производится не только горными потоками, но и реками равнин. Здесь главным материалом, обусловливающим эту работу, является песок, гравий и галька. Во многих случаях образующиеся мелкие вихревые движения воды вызывают вращение гальки и мелких камней, попавших в небольшие углубления твердой породы. В результате высверливаются значительные углубления.

Базис эрозии. Представьте себе, небольшую возвышенность, сложенную песчано-глинистыми породами, один из склонов которой переходит в плоскую равнину. Представьте дальше, что по склону сбегает быстрый поток и на ваших глазах врезается в толщу грунта. Чем круче склон, тем быстрее движение потока и тем быстрее идет его врезание. Все смытые потоком рыхлые материалы выносятся на равнину и там отлагаются. Подобную картину можно наблюдать на каждом дождевом потоке, который со склона выходит на равнину. В результате работы потока во всех случаях мы будем наблюдать образование рытвины или оврага. И чем быстрее поток, тем значительнее его работа по углублению русла.

Весенние талые воды и летние ливни снова и снова продолжают углублять овраг. Однако процесс углубления оврага не может продолжаться беспредельно.

Мы уже говорили о том, что при устье оврага происходит накопление отложений. Это накопление отложений связано с тем, что скорость потока на равнине резко уменьшается и наконец, приходит к нулю. Ясно, что ни о каком углублении потока в пределах плоской равнины не может быть и речи.

Отмеченная нами поверхность плоской равнины оказывается тем пределом, глубже которого при данных условиях поток врезать свое русло не может. Эта горизонтальная поверхность, являющаяся пределом врезания потока в глубину, называется базисом эрозии данного потока.

Если поток впадает в озеро (или реку), то поверхность озера или реки также будет базисом эрозии потока.

Река, длина которой измеряется сотнями и тысячами километров, протекает через местности с различным геологическим строением и различными формами рельефа. При этих более сложных условиях каждая река будет иметь не один, а несколько базисов эрозии и каждый базис эрозии будет определяться теми же признаками, что и базис эрозии нашего потока. Так, например, если участок реки с большим падением сменится участком с малым падением, то процессы глубинной эрозии сразу же прекратятся. Стало быть, на границе этих участков мы будем иметь базис эрозии.

Приблизительно то же получится в том случае, когда на пути реки встречается участок с более крепкими, трудно размываемыми породами. Однако если река будет производить свою работу в течение долгого времени, то она в конце концов прорежет и крепкие породы, что приведет к выравниванию русла. Таким образом, из всех базисов эрозии реки неизменным остается только тот, который определяется уровнем того водного бассейна, куда в конце концов река впадает. Для подавляющего большинства рек этим базисом эрозии является уровень океана. В отличие от других базисов эрозии, подверженных хотя и медленному, но непрерывному изменению, уровень океана является наиболее постоянным. В отличие от других базисов эрозии реки он называется основным базисом эрозии.

Для притоков конечным базисом эрозии служит уровень поверхности той реки, в которую приток впадает. Однако этот базис эрозии нельзя назвать основным, потому что он также изменяется в связи с углублением русла главной реки.

Пятящаяся эрозия. Представьте себе, что мы, пройдя от устья до вершины вдоль русла потока, сделали соответствующие измерения высот и начертили продольный профиль нашего оврага. Потом, спустя несколько лет, снова проделали ту же работу и начертили продольный профиль в том же масштабе. Сопоставляя новый профиль со старым, мы видим, что вершина оврага значительно передвинулась от устья вверх. Производя подобные же наблюдения и дальше, мы заметим, что вершина оврага все время продвигается дальше вверх по склону.

Но может ли наш овраг удлиняться беспредельно? Оказывается, нет. Врезаясь постепенно в склон возвышенности, овраг достигает водораздела. При этих условиях атмосферные воды, выпадающие по другую сторону водораздела, будут питать не наш овраг, а другие овраги, находящиеся по ту сторону водораздела. Стало быть, линия водораздела будет пределом дальнейшего врезания нашего оврага.

Однако, строго говоря, водораздел не является непреодолимым. Если базис эрозии нашего оврага окажется ниже базиса эрозии, расположенного по другую сторону водораздела, то наш овраг в конце концов может перехватить верховье другого оврага. То же самое может произойти и с верховьями рек (рис. 120).

Суммируя наши наблюдения, мы приходим к следующим выводам:

1) длина долины потока из года в год в результате эрозии увеличивается;

2) нарастание длины долины идет в направлении от устья к вершине, т. е. регрессивно или, говоря иначе, путем пятящейся эрозии;

3) пределом пятящейся эрозии является водораздельная линия (но, строго говоря, и этот предел не может считаться непреодолимым).

Исследования самых различных речных систем земного шара показали, что отмеченные нами положения относятся не только к потокам, но и к рекам. Разница заключается лишь в том, что при огромных размерах рек геологическое строение и рельеф местности могут быть весьма различны. Отсюда и условия нарастания длины долины будут значительно сложнее.

Отложение. Мы уже говорили о том, что процессы эрозии и переноса неразрывно связаны с процессом отложения. Говорили и о том, что количество и качество рыхлых материалов, переносимых текучими водами, зависит главным образом от количества воды и скорости течения. Естественно, что всякое замедление течения совершенно неизбежно будет приводить к отложению тех рыхлых материалов, которые при уменьшившейся скорости течения уже не могут переноситься далее. Всякий поток и всякая речка замедляет свое течение в нижней своей части и главным образом при устье. Отсюда понятно, почему нижняя часть реки и в особенности устье являются главным местом отложений,

Все отложения, производимые современными текучими водами, называют аллювиальными наносами или просто аллювием. Аллювий отлагается по всей длине потока, но характер его в различных частях потока неодинаков. В верхней часта, где скорость течения наибольшая, отлагаются наиболее крупные обломочные материалы (камни, валуны, галька); в нижней, наоборот,— мелкие (пески, ил).

Реки, текущие в пределах равнин, обычно несут только мелкий обломочный материал. В верхнем течении этих рек преобладают галька и гравий, в среднем течении — песок и гравий и в нижнем течении — песок. При этом всякая прибыль или убыль воды в реке сейчас же сказывается на характере отложений. При малых водах и медленном течении отлагаются мелкие пески, при больших водах и при более ускоренном течении — крупные пески и галька. В результате получается хорошо выраженная слоистость, причем слои более крупных и более мелких обломочных материалов обычно чередуются.

Пески, покрывающие дно равнинных рек, движутся очень своеобразно. Они, как уже говорилось, «волочатся» по дну и создают песчаные волны, напоминающие дюны. Эти песчаные волны образуют систему гряд, гребни которых ориентированы под острыми углами к берегу. При меженном уровне они частично выступают на поверхность, образуя систему песчаных мысиков, скошенных вниз по течению. Размеры гряд, вообще говоря, различны. На Волге (ниже устья Оки) высота их достигает 1 м при длине в 30—35 и более метров. На реках меньших размеров они обычно бывают меньше. У гряд (как и у дюн) склоны, обращенные навстречу течению, отлоги, а противоположные круты (около 30°).

Читайте также:  Словосочетания с прямым значением быстрая река

Песчаные волны постепенно смещаются вниз по течению, подобно тому как перемещаются дюны. Песок, влекомый течением, движется по отлогому склону гряды, переваливает гребень и сваливается по крутому склону. Таким путем возникает круто наклонная вниз по реке слоистость.

Средняя скорость движения песчаных гряд на Волге около 0,4 м в сутки. Передвигаясь, одна система гряд обычно отлагается на другую. Периодически повторяющиеся отложения, размывания и новые отложения материалов придают речному аллювию то своеобразное строение, которое носит название диагональной слоистости. Диагональная слоистость очень типична и характерна для отложений именно речных вод.

Иной характер носит аллювий горных рек. Здесь определенно преобладает галечник и валуны. Сортировка выражена слабо, и диагональная слоистость отсутствует. В горных потоках обломочный материал значительно крупнее.

Если быстрый горный поток выходит на равнину, то он сразу теряет свою первоначальную скорость. При этих условиях обломочный материал, приносимый потоком, так же сразу отлагается при самом выходе потока на равнину. Эти накопления неотсортированных крупных камней, щебня и мелких обломочных материалов имеют обыкновенно вид широкого конуса, носящего название конуса выноса (рис. 121). Размеры конусов выноса очень различны. В одних случаях диаметр их измеряется десятками метров, в других — километрами. В последних случаях на конусах выноса располагаются целые селения с полями и садами. Величина конусов выноса зависит прежде всего от величины водосборной площади, от геологического строения местности, а также и от условий климата. В пустынных странах, при интенсивном физическом выветривании и редко выпадающих ливнях, воды выносят огромное количество обломочного материала. Воды подобных ливневых потоков поглощаются толщами накопившихся прежде наносов конуса и весь принесенный материал отлагают здесь же на месте. Так возникают огромные конусы с крутыми склонами. В тех же случаях, когда приток вод более или менее постоянен, возникают конусы выносов с отлогими склонами, по поверхности которых текут разбившиеся на рукава потоки. Последние, конечно, наиболее пригодны для человеческих поселений. В долинах высоких гор, где главными поставщиками воды являются горные снега и льды, конусы выносов являются наиболее удобными местами для поселений.

Нередко конусы выносов соседних потоков соединяются своими основаниями и образуют пролювиальный шлейф или ложную террасу. Поверхность таких террас отличается меньшей равнинностью. Ложные террасы чаще всего образуются у подножий склонов долин крупных рек, имеющих высокие паводки.

Русло и его формирование. Часть речной долины, по которой осуществляется речной сток, называется руслом реки. Гидрологи различают малое, или меженное, русло и полое русло, или пойму. По малому руслу сток проходит в течение всего года, полое же русло покрывается водой лишь в периоды разливов. Между малым и полым руслом обыкновенно бывает резкая грань. Она выражается в резком переходе от крутых берегов к плоской поверхности поймы, а также резкой разницей в растительности.

В горных условиях, где реки нередко текут в узких ущельях, пойма может отсутствовать вовсе или она очень мало отличается от меженного русла.

В разговорной речи и литературе под именем русла подразумевают именно малое, или меженное, русло. Поймой же называют ту часть речной долины, которая затопляется водой во время половодья. Более точные наблюдения и лабораторные опыты показали, что в прямолинейных участках русла, помимо общего поступательного движения воды (вниз), существуют еще две поперечные циркуляции. На поверхности — это движение по направлению к стрежню, а в придонной части — от стрежня к берегам (рис. 122). В результате поступательное движение потока приобретает характер двух винтообразных течений, которые в плане можно упрощенно изобразить так, как на рис. 122. При этих условиях, т. е. при наличии двух поперечных циркуляции, унос материала происходит в центральной части русла, а отложение в прибрежной. Теоретически можно представить прямолинейный отрезок подобного русла, на обоих берегах которого идет равномерное отложение осадков (рис. 123). Однако в природе подобных случаев не бывает. Достаточно небольшого замедления течения в одном из прибрежных участков, чтобы отложение материалов здесь усилилось. Причинами подобного замедления могут быть: неоднородный состав пород, слагающих берега, выносы дождевых потоков и многое другое. Усиление отложений на данном участке приведет к образованию отмели, а наличие отмели сейчас же отразится на положении стрежня (рис. 124). Возникший незначительный изгиб в плане стрежня неизбежно приведет к образованию новых изгибов вниз по течению реки. В конечном итоге у нас получится «шахматное» распределение отмелей и слегка извилистое направление. В дальнейшем это приведет к возникновению небольших извилин русла, кривизна которых будет все время увеличиваться.

Остановимся очень коротко на образовании! песчаных мелей и островов на середине крупных рек.

В более широких прямых участках рек возможно существование не одного, а двух (а иногда и более) стрежней. При данных условиях отложение рыхлых материалов возможно не только у берегов, но и в середине реки. С этими отложениями связано образование островов посредине реки. Подобные острова носят название «осередков». Осередки можно видеть на большинстве крупных рек и особенно Волге. Осередки имеют вытянутую вдоль течения реки форму. Для большинства из них характерно постепенное смещение вниз по реке благодаря размыву верхового конца и нарастания низового.

Меандры. Все равнинные реки отличаются своей извилистостью. Эта извилистость совершенно закономерна. Мы только что говорили о том, что любой прямолинейный участок равнинной реки неизбежно должен превратиться в извилистый, и кривизна извилин будет увеличиваться. В результате река приобретает те змеевидные изгибы, которые носят название меандров, или излучин.

На изгибах русла (в плане) в результате центробежного ускорения стрежень потока смещается в сторону вогнутого берега меандра (рис. 125). При этом возникает поверхностное поперечное течение в сторону вогнутого берега и обратное течение (в сторону выпуклого берега) в придонной части потока. Иначе говоря, здесь вместо двух поперечных циркуляции, характерных для спрямленных участков русла, мы имеем одну. Понятно также, что и вместо двух винтообразных течений здесь будет также одно, но значительно сильнее выраженное. В результате вогнутые (в плане) берега меандров, во-первых, испытывают более сильные удары струй потока (в результате центробежности) и, во-вторых, сильное воздействие винтообразного течения. При создавшихся условиях эрозия вогнутых берегов меандра и перенос материалов в сторону выпуклых берегов (в плане) значительно усиливается. Последнее приводит к тому, что вогнутые (в плане) берега меандра становятся крутыми и около них возникают значительные глубины. Что же касается выпуклых (в плане) берегов, то они, наоборот, становятся отлогими и вдоль них располагаются отмели.

Стадии развития меандров. Мы уже говорили о том, что извилины реки под влиянием той же боковой эрозии непрерывно изменяются. Эта изменение выражается прежде всего в развитии кривизны и размеров меандров. Вначале, когда кривизна меандра еще незначительна, процесс нарастания кривизны протекает очень медленно. Потом по мере увеличения кривизны, а вместе с этим и увеличения центробежного ускорения течения и интенсивности поперечной циркуляции рост меандра ускоряется. Однако по мере увеличения меандра уклон русла постепенно уменьшается, а следовательно, уменьшается и скорость течения. Наконец, должен наступить момент, когда дальнейший рост меандра становится невозможным. К этому времени меандры обычно приобретают вид сильно изогнутой петли.

Изучение меандров различных рек дает основание полагать, что предельные размеры их для различных рек различны. Так, например, на реках Цне и Мокше (притоках Оки) ширина меандрового пояса колеблется приблизительно около 1,5 км, для Оки же она увеличивается до 3—4 км, а для Волги (выше Ульяновска) —5—9 км. На основании данных можно предполагать, что предельная величина меандров находится в зависимости от величины (ширины) рек.

После того как меандр достиг своего полного развития, создаются условия для его прорыва. Прорыв происходит обыкновенно в периоды наиболее крупных паводков. При этом река в течение нескольких лет может проложить себе новое русло иногда на расстоянии нескольких километров от старого. После прорыва меандра и образования нового русла, меандр в верхней своей части отделяется от реки пересыпью и становится заливом, открытым вниз по течению. Заливы подобного рода носят название затонов. Потом постепенно путем образования мелей, кос и зарастания нижняя часть затона отделяется и затон превращается в старицу. В зависимости от формы, величины и условий образования нового спрямленного русла- старицы по форме и размерам бывают очень различны (рис. 125).

Плесы и перекаты. При переходе от одного меандра к другому образуются небольшие участки спрямленного русла. Условия эрозии и отложений здесь уже иные. Стрежень реки, отступая от вогнутого (в плане) берега меандра, оказывается снова в средине потока, а потом постепенно приближается к вогнутому берегу следующего (ниже по течению) меанд pa . Если в первом меандре шло подмывание одного берега, то во втором меандре идет подмывание другого берега. Но характер поперечного профиля остается приблизительно тот же. На спрямленном участке русла (при наличии двух поперечных циркуляции) идет отложение по обоим берегам. При этих условиях глубины спрямленных участков обыкновенно значительно меньше глубин меандров.

В практике судоходства эта особенность речных русел учтена очень давно. Глубокие участки реки, обычно приуроченные к наиболее изогнутым частям меандров, получили название плесов, а мелкие, приуроченные к переходам от одного меандра к другому,— название перекатов. Переход глубин от плесов к перекатам и от перекатов к плесам обыкновенно бывает плавным.

Закономерность в распределении плесов и перекатов была подмечена еще в середине прошлого столетия французским инженером Л. Фаргом. На основании наблюдений Фарг установил, что: 1) самая глубокая часть плеса и самая мелкая часть переката сдвинуты по отношению к точкам наибольшей и наименьшей кривизны русла вниз по течению приблизительно на четверть длины; (под длиной подразумевается расстояние между вершинами двух последовательных вогнутостей плесов); 2) чем больше кривизна вогнутого берега, тем больше и глубина плеса; 3) плавному изменению кривизны соответствует также плавное изменение глубин. Положения, установленные Фаргом, нередко в литературе называют «законами Фарга». Однако положения эти пока еще не подтверждены математически и являются лишь закономерностями эмпирическими. Тем не менее правильность положений Фарга не подлежит сомнению.

Фарватер. Линия наибольших глубин реки носит название фарватера. Ввиду того что вогнутые (в плане) берега меандров подмываются сильнее, глубины плесов перемещены в сторону вогнутых берегов. В результате фарватер реки попеременно прижимается то к одному, то к другому берегу. При этом естественно, что кривизна фарватера больше кривизны геометрической оси русла.

В практике судоходства различают два вида перекатов: нормальные и сдвинутые. При наличии нормальных перекатов глубины фарватера больше и направление его остается прежним. При наличии же сдвинутых перекатов глубины их меньше и направление фарватера меняется. Отсюда нормальные перекаты с точки зрения судоходства называют хорошими, а вторые — дурными перекатами.

В условиях гор (в условиях большей сложности рельефа и геологического строения) очертания рек в плане много сложнее. Поэтому закономерности, присущие руслам равнинных рек, здесь уже не имеют места. В горных реках направление русла нередко имеет вид ломаной линии, обусловленной рельефом и геологическим строением. Глубины здесь также меняются скачками. Вместо перекатов на горных реках часто бывают пороги.

Перемещение русла. Из всего, что говорилось о развитии меандров, спрямления русел и образовании стариц ясно, что процесс этот протекает непрерывно. Кроме того, необходимо отметить, что участки вогнутых (в плане) берегов меандров, расположенных ниже по течению, размываются сильнее. В результате меандры постепенно перемещаются вниз по течению. Все это вместе взятое создает условия для непрерывного перемещения русел как в стороны, так и вниз по течению. Этот процесс, известный под названием блуждания реки, как раз и обусловливает расширение речной долины. В течение исторического периода блуждания реки обычно совершаются главным образом в пределах поймы. В течение же более длительных периодов (в геологическое время) река может выходить далеко за пределы не только террас, но и коренных берегов. Значительным препятствием для боковой эрозии рек служат горы и возвышенности. Но в конечном итоге и эти пределы не являются вечными. Если бы земная кора потеряла свою подвижность, т. е. способность создавать новые неровности, то реки могли, бы уничтожить все горы и возвышенности, обратив поверхность суши в предельную равнину. Но этого, как мы знаем, не бывает, потому что земная кора под влиянием внутренних сил Земли создает все новые и новые неровности.

Читайте также:  Сплавы по равнинной реке

Пойма. Поймой мы условились называть ту часть речной долины, которая затопляется рекой во время разлива. Поймы чаще всего располагаются на выпуклых (в плане) частях речных извилин. Размеры пойм (как и размеры меандров) очень различны. На одной и той же реке в верхней ее части ширина пойменного пояса может измеряться сотнями метров, а в нижних частях реки десятками километров.

Чтобы яснее представить строение и рельеф поймы, остановимся вкратце на истории развития пойм.

На первых стадиях развития речной долины, когда она имеет еще V -образную форму, все ее дно занимается руслом. В дальнейшем, по мере расширения долины у того или у другого берега накапливается аллювий, образуя так называемую прирусловую отмель. При дальнейшем расширении долины, обычно связанном с развитием меандров, на месте покинутого русла образуется более или менее широкая площадка, которая затопляется лишь во время половодья. Это уже зачаточная форма поймы. Далее при значительном расширении долины ширина поймы настолько увеличивается, что превосходит ширину реки во много раз. При большой ширине поймы высота подъема воды при разливах уменьшается, а вместе с этим уменьшается и скорость ее течения. Последнее обстоятельство приводит к тому, что на поверхности поймы развивается растительность (кустарник, травы и деревья). Растительность, увеличивая шероховатость поверхности, еще в большей степени снижает скорость течения полых вод над поверхностью поймы. При столь резком снижении скорости течения донные наносы, влекомые рекой (пески, гравий, галька), уже не могут выноситься за пределы речного русла и отлагаются в узкой прирусловой полосе. Что же касается более мелких взвешенных материалов, то они медленно осаждаются на поверхности поймы, образуя слои мелких песков, песчанистых глин и ила. Нетрудно видеть, что отложения поймы существенно отличаются от речных отложений.

В периоды разливов пойма покрывается медленно текущими водами, из которых, как уже говорилось, осаждается пойменный аллювий (песчано-глинистые илы). При спаде вод гривы обнажаются и осаждение илов продолжается в понижениях между гривами. В дальнейшем пониженные участки становятся разрозненными бассейнами стоячих вод, на дне которых продолжают отлагаться осадки уже озерного типа. Таким образом в периоды разливов происходит как бы «выравнивание» поверхности поймы.

После спада вод в пределах поймы остается еще большое количество всякого рода мелких озер и стариц. Все они постепенно зарастают. Мелкие озеровидные образования зарастают быстрее, а более крупные участки старого русла сохраняются значительно дольше.

Очень большую роль в развитии поймы играет растительность.

Река и человек. Реки использовались людьми с глубокой древности. Они давали человеку воду и рыбу, служили наиболее удобными и дешевыми транспортными путями, приводили в движение мельничные жернова. Используя реки, человек в какой-то мере всегда оказывал на них свое влияние. Это влияние заметно сказывалось даже в самые древние периоды, особенно в таких странах, как Китай, Индия, Месопотамия и Египет. Здесь с древнейших времен (за тысячи лет до начала нашей эры) уже сооружались плотины для задержания вод во время разлива и использования их в целях повышения урожая (осаждение плодородного ила, орошение). Широко применялись сооружения всякого рода каналов и дамб в целях предохранения от губительных разливов.

Еще в большей степени изменились реки под воздействием человека в последние исторические периоды. Во всех промышленных странах быстро вырастала сеть судоходных каналов, соединяющих речные системы (вспомните каналы, соединяющие систему Волги с системами соседних рек, а также каналы Западной Европы).

Но еще никогда человечество не ставило таких грандиозных задач реконструкции рек, какие поставлены теперь у нас в СССР. Вот перед нами карта-схема Волги, Дона и Днепра до создания крупных строек, а рядом карта этой же территории после завершения строек (рис. 126). На последней карте мы видим обширное водохранилище, созданное Куйбышевской плотиной, Цимлянское водохранилище и сеть каналов, связанных с этими водохранилищами. Сооружение судоходного Волго-Донского канала имени В. И. Ленина завершено в 1952 г. Сооружение же всех остальных водохранилищ и каналов будет завершено в ближайшие годы. Кроме того, мы имеем уже ряд давно законченных сооружений каналов и водохранилищ. В природных условиях некоторые изменения совершаются на протяжении сотен тысяч лет. У нас колоссальные изменения природы совершаются в течение нескольких лет. Кроме того, создаваемые сооружения отвечают тем требованиям, которые предъявляются нашим хозяйством. А ведь это значит, что хозяйственная ценность таких сооружений неизмеримо выше ценности природных речных систем.

Говоря об этих грандиозных сооружениях, изменяющих географические условия огромных областей, мы должны помнить, что они возможны только в странах победившего социализма. Частновладельческая система капиталистических стран исключает подобные возможности.

Половинкин, А.А. Основы общего землеведения/ А.А. Половинкин.- М.: Государственное учебно-педагогическое издательство министерства просвещения РСФСР, 1958.- 482 с.

Источник

РАБОТА РЕК

Процессы работы рек, возникающие при этом отложения и формы рельефа называются аллювиальными.

Эрозионная деятельность наиболее активно проявляется на первых этапах развития речных долин, а также в верхней части русла. Выделяют два главных вида движения воды: ламинарное и турбулентное. Ламинарное (параллельно-струйное, без перемешивания) движение наблюдается лишь при очень низких скоростях течения в выровненном русле, в реках встречается редко, эрозионная роль его минимальна. Турбулентное (неупорядоченное, перемешивающее) движение, взмучивающее осадки и удерживающее их во взвешенном состоянии, является главенствующим эрозионным фактором. Существует два типа речной эрозии: донная и боковая.

Донная эрозия, ведущая к углублению речной долины,преобладает в начале развития речной долины и всегда сочетается с пятящейся эрозией. Объясняется это тем, что, при одинаковом уклоне русла (а значит и скорости течения) в низовьях и верховьях, в силу большей массы воды близ устья здесь и эрозия будет максимальна. Следовательно, выработка профиля равновесия происходит от устья к истоку. В результате вертикальных движений земной коры и разной прочности размываемых пород в русле могут возникать пороги и водопады, которые получают роль местных (локальных) базисов эрозии. Относительно них река разбивается на самостоятельно развивающиеся участки, и единый для всего русла профиль равновесия сформируется только после срезания местных базисов эрозии. Вследствие донной эрозии возникает V-образный поперечный профиль речной долины.

Боковая эрозия, заключающаяся в размыве берегов, наибольшее развитие получает в поздние этапы жизни речной долины, когда с приближением к профилю равновесия уменьшится скорость течения в нижней и средней частях русла. Основными причинами ее возникнове­ния являются турбулентность течения и ускорение Кориолиса. Благодаря боковой эрозии русло изгибается, появляются излучины (меандры). Вогнутые берега излучин активно размываются, дно под ними углубляется. Близ противоположного выпуклого берега скорость потока минимальна, поэтому здесь происходит отложение переносимого рекой материала и формируются прирусловые отмели. Под действием боковой эрозии речная долина расширяется, ее поперечный профиль приобретает U-образную или корытообразную форму.

Транспортирующая работа рек по переносу горных пород осуществляется тремя способами. Во-первых, волочением или скольже­нием обломков по дну. Во-вторых, переносом во взвешенном состоянии. В-третьих, перемещением в растворенном виде. Два первых способа переноса формируют твердый сток реки, и они же являются главнейшими факторами эрозионной работы. В результате соударения пе­реносимых обломков друг с другом, а также с породами стенок и дна русла, происходит их абразионное истирание и уменьшение в размерах. Очевидно, что способ транспортировки зависит от живой силы реки и от состава размываемых пород. Соответствующее этим способам переноса соотношение объемов пород, выносимых реками горными и равнинными, можно представить следующим образом:

– горные реки: 0,9 : 7 : 1 (господствует твердый сток);

– равнинные реки: 0,05 : 0,6 : 1 (преобладает перенос в растворенном виде).

Аккумулятивная работа играет все большую роль по мере приближения реки к профилю равновесия, что объясняется снижением скорости потока. Накопление аллювия происходит в устье, русле и, во время половодий, на пойме. Поскольку выработка профиля равновесия начинается в нижней части русла, то здесь же начинается и аккумуляция, постепенно продвигающаяся все выше по течению. Под воздействием абразионного истирания переносимые и отлагаемые обломки подвергаются избирательной сортировке – от верховий реки к устью их размер последовательно уменьшается. По той же причине крупные обломки приобретают окатанную форму. Для минерального состава аллювия характерно абсолютное господство устойчивых к истиранию и растворяющему действию воды зерен, среди которых пальма первенства принадлежит кварцу. Необходимо различать четыре главных фации аллювия равнинных рек: устьевую, русловую, пойменную. Особенностью аллювия горных рек является абсолютное господство грубообломочных (валуны, гальки) отложений русловой фации при почти полном отсутствии осадков пойменной фации.

Таким образом, очевидно, что по мере развития речной долины изменение протекающих в ней геологических процессов сопровождается изменением строения самой долины. Такая закономерная последовательность называется стадийностью развития речных долин.

Стадия юности свойственна начальному этапу развития, когда скорость течения высока. Господствуют глубинная эрозия и вынос обломков. Продольный профиль реки не выработанный, обилие порогов и водопадов, русло спрямленное. Поперечный профиль речной долины имеет V-образную форму: долина узкая и глубокая. Водоразделы широкие, притоков пока еще мало. Аккумуляция осадков на стадии юности минимальна, она представлена только в русле, где отлагаются самые крупные обломки, а в наибольших объемах накопление аллювия происходит в устье. Устьевая фация (или фация дельт и эстуариев) сложена самыми мелкими минеральными обломками (от песков до алевритов и глин), часто обогащена легкими органическими останками. В ее составе можно встретить слои и линзы пород самого разного генезиса: принесенные реками аллювиальные, возникшие на месте стариц озерные и болотные, оставленные приливами морские. Отложения обладают диагональной слоистостью. Дельты возникают в режимах тектонического покоя или воздымания дна бассейна, в который впадает река, либо когда скорость речной аккумуляции превышает скорость погружения дна бассейна. Эстуарии формируются при большой скорости погружения, превышающей скорость осадконакопления, а также, если имеется сильное параллельное берегу течение или активные приливно-отливные движения, уносящие поставляемый рекою аллювий.

Стадия зрелости начинается при приближении продольного профиля реки к профилю равновесия. Скорость течения уменьшается, большую роль начинает играть боковая эрозия – идет образование излучин, речная долина расширяется. Благодаря меандрированию прирусловые отмели увеличиваются по площади, приподнимаются над водой, а затем сливаются друг с другом, что ведет к началу формирования поймы. В составе отложений поймы максимальный объем принадлежит главной фации аллювия – русловой. Русловая фация аллювия представлена самыми крупными обломками (гравийно-песчаный материал, мелкая галька), диаметр которых по разрезу уменьшается снизу вверх. Таким образом, наиболее грубый состав отмечается в основании русловой фации, поскольку накопление его происходило во время глубинного врезания реки. Соответствующий слой называют горизонтом размыва, или базальным горизонтом. Для руслового аллювия характерна косая слоистость, слои в которой наклонены по направлению течения. Со временем речные излучины приобретают петлеобразные очертания, узкие перешейки между ними могут прорываться водой, тогда русло спрямляется, а отсеченная от него излучина превращается в старицу. Старичный водоем проходит в своем развитии этапы от речного русла до проточного, а затем и бессточного озера и даже до болота. Соответственно этим этапам на дне бассейна накапливается своеобразный комплекс отложений старичной фации: на дне лежат косо слоистые песчано-гравийные аллювиальные русловые осадки; выше они сменяются горизонтально слоистыми озерными алевритами или глинами; на самом верху могут залегать болотные торфа. Таким образом, стадии зрелости речной долины характерны следующие черты: умеренная скорость течения; большое значение боковой эрозии; меандрирующее русло; порогов мало; долина широкая, U-образная, предельно глубоко врезанная; водоразделы узкие и высокие; максимально разветвленная сеть притоков; накопление аллювия ведет к образованию поймы.

Стадия старости начинается при выработке рекой профиля равновесия. Скорость течения минимальна; пороги отсутствуют; преобладает боковая эрозия, донная представлена только в верхнем течении; русло сильно меандрирует; долина мелкая и очень широкая; водоразделы низкие и узкие; притоков уже немного, но все они крупные; накопление аллювия идет в русле и на пойме. Пойменная фация аллювия накапливается при разливах реки. Скорость течения вод, затапливающих пойму, мала, они переносят и отлагают только мелкие минеральные частицы и легкие органические останки. В итоге, на поверхности слагающего пойму руслового аллювия, формируются горизонтально слоистые алевритово-глинистые, часто заиленные породы, иногда содержащие прослои и линзы мелкозернистых песков. Благодаря процессам почвообразования, отложения пойменной фации могут быть гумусированными.

Читайте также:  Как используется в хозяйстве река конго

Цикличностью развития речных долин называют повторение стадий развития, когда долина из стадии старости или зрелости возвращается к стадии юности. Это происходит в результате увеличения уклона русла, после чего река стремится выработать новый профиль равновесия. Следовательно, возобновляется донная эрозия, и река врезается в дно долины, размывая ранее созданную пойму. С приближением нового продольного профиля к кривой равновесия, опять начнет формироваться пойма, только уже на меньших абсолютных высотах. От прежде существовавшей поймы сохранятся лишь горизонтально вытянутые ступени на склонах речной долины – надпойменные террасы. Количество надпойменных террас свидетельствует о числе циклов вреза реки. В строении террас выделяют ряд элементов:

– площадка – горизонтальная поверхность террасы;

– уступ – вертикальная поверхность (склон) террасы;

– бровка – место перегиба площадки в уступ;

– коренной берег (цоколь) – территория, сложенная породами неаллювиального происхождения; коренные (цокольные) породы лежат в основании всей территории, занятой речной долиной;

– тыловой шов – место сочленения террасы с ниже- или вышележащей террасой или коренным берегом.

В зависимости от происхождения слагающих пород выделяют три типа надпойменных террас.

1. Эрозионные (скульптурные) – целиком сложены коренными породами. Возникают тогда, когда новый цикл врезания произошел в стадию юности речной долины.

2. Аккумулятивные – полностью сложены аллювиальными породами. Возникают, когда новый цикл врезания приходится на стадию старости, то есть когда река успела уже накопить большую мощность аллювия.

3. Эрозионно— аккумулятивные (цокольные, смешанные) – сложены как коренными породами, обнажающимися в нижней части уступа, так и аллювиальными, слагающими площадку террасы. Возникают, когда интенсивность размыва в новом цикле была выше интенсивности аккумуляции в предыдущем.

Причины перехода работы реки от аккумулятивной к эрозионной и обратно, а также причины образования надпойменных террас можно разделить на климатические и тектонические.

Климатический фактор определяет массу воды в русле реки. При уменьшении годовой суммы атмосферных осадков обводненность, а значит, и живая сила потока снижаются. Река не может уже донести до устья всю массу разрушенных ею в верхнем течении горных пород. Следовательно, в средней и нижней частях долины усиливается аккумуляция, ведущая к накоплению избыточных масс аллювия. Наоборот, при увеличении количества атмосферных осадков энергия реки возрастает, а значит, активизируются эрозия и вынос горных пород. Подобные явления происходили в четвертичном периоде, когда в ледниковые эпохи количество атмосферных осадков уменьшалось (замерзал океан), а в межледниковые возрастало.

Тектонический фактор обуславливает изменение уклона русла, следовательно, скорости течения реки, а поэтому является наиболее распространенной причиной образования надпойменных террас. В случае тектонического погружения бассейна, в который впадает река, понижается базис эрозии, и новый цикл вреза начинается от устья реки. Поэтому относительная высота образующейся террасы будет уменьшаться от низовий к верховьям реки. При тектоническом воздымании истока реки врез начнется в верхнем течении, и высота надпойменной террасы будет уменьшаться вниз по течению.

Источник



РЕКИ И ИХ РАБОТА

date image2015-05-26
views image3257

facebook icon vkontakte icon twitter icon odnoklasniki icon

Посмотрите на физическую карту полушарий. Вы видите большое количество темно-синих извилистых линий. Это реки. Только в России насчитывают более 200000 рек. Река — это естественный постоянный водоток в понижении рельефа, имеющего уклон. Условно реку отличают от ручья, под которым понимают водоток, не представляющий препятствия для пешехода (обычно длина его не больше 20 км, ширина до 3 м).

Начало рекам дают источники, ключи, выходящие на земную поверхность, многие реки берут начало в озерах, болотах, склонах гор и из-под ледников.

Временные потоки, ручьи и реки образуют на поверхности текучие воды, роль которых очень велика в формировании рельефа (оврагов, балок, речных долин). Текучие воды сносят продукты разрушения горных пород в пониженные места, заполняют их и в конечном итоге выравнивают поверхность. Значение текучих вод велико в хозяйственной деятельности человека, так как родники, ручьи и реки — основные источники водоснабжения. Вдоль рек расположены населенные пункты, реки используют как пути сообщения, для ловли рыбы, получения электроэнергии. В засушливых областях вода рек идет для орошения.

Каждая река имеет исток — место, где она берет начало; русло — углубление, по которому течет река; устье — место впадения в другую реку, озеро, море. Главная река со всеми ее притоками образует речную систему. Главную реку обычно характеризуют большая длина, водность, более старый геологический возраст долины. Но не всегда эти признаки проявляются, у некоторых из них название «главная» сложилось и закрепилось исторически, например Волга несет воды меньше, чем Кама при впадении в нее. Но Волга заселена раньше, чем Кама. У других рек некоторые притоки длиннее главной реки: Миссури длин­нее Миссисипи, Иртыш — Оби.

Каждую речную систему характеризуют протяженность всех составляющих ее рек, площадь бассейна, густота речной сети и извилистость рек. Под бассейном речной системы понимают площадь, с которой реки получают питание. Бассейны рек отде­лены друг от друга водоразделами. Линии водоразделов чаще всего проходят по возвышенностям, в отдельных случаях по равнинным заболоченным местам.

Питание реки осуществляют за счет подземных вод, которые выходят на поверхность в виде родников и ключей, а также от атмосферных осадков: дождем и снегов. В горных областях реки в основном питаются водами от таяния ледников. Итак, по спосо­бам питания реки земного шара можно подразделить на получа­ющие питание от дождей — реки экваториального, тропического и субтропического поясов (Амазонка, Конго, Нил, Янцзы и др.); получающие питание от таяния снегов и ледников — реки, беру­щие начало в высоких горах и протекающие по районам Крайне­го Севера (Амударья, Сырдарья, Кубань, Юкон); реки, получаю­щие питание от подземных вод и, со склонов гор в засушливом поясе (небольшие реки северного склона Тянь-Шаня); реки сме­шанного питания в умеренном поясе с ярко выраженным устойчи­вым снежным покровом (Волга, Днепр, Обь, Енисей и др.).

От характера питания зависит уровень воды в реках. Наибольший подъем воды в большинстве рек на территории на­шей страны наблюдается при таянии снега во время весенне­го половодья. Например, Волга, Енисей и др. Амур имеет два разлива: весенний, менее мощный, и сильный в конце лета, во время муссонных дождей. Летний разлив имеют реки и райо­нов Крайнего Севера, так как снега в этих местах тают летом. Большинство рек Средней Азии и Кавказа, берущих начало в го­рах, разливаются тоже летом, за счет усиленного таяния в это время снегов и ледников на высоких горах.

Наблюдения за уровнем рек позволили выделить периоды с наиболее высокой и низкой водой. Они получили названия «ме­жень», «половодье» и «паводок». Межень — наиболее низкий уровень воды в реке. В средней полосе России межень наблюда­ется в конце лета, а также в конце зимы ввиду отсутствия поверх­ностного питания. Половодье — ежегодно повторяющийся подъем воды, вызывающий разлив рек в один и тот же сезон. Паводок — кратковременный непериодический подъем воды в реках, например при сильных продолжительных дождях.

В нашей стране проведены грандиозные работы по урегули­рованию стока и наличия воды в реках по временам года. На реках построены огромные водохранилища, которые вмещают вешние и паводковые воды. Это позволяет экономно расходовать воду в течение всего года. Водохранилища построены почти на всех крупных реках России.

Работа реки проявляется в эрозии, т.е. разрушении (размыве), пород, по которым протекает река, в переносе рыхлого материала, в его аккумуляции (накопление в каком-нибудь ме­сте).

Эрозию различают глубинную, направленную на углубле­ние русла, и боковую, направленную на разрушение берегов реки. Русла рек извилистые. Один берег подмывается, разруша­ется, другой намывается, нарастает. Этот процесс постоянен. Рых­лый материал река переносит и отлагает. В верховьях рек преоб­ладает глубинная эрозия. Отложение начинается при замедлении течения реки. Сначала отлагается более крупный материал — камни, галька, крупный песок, а ниже по течению — мелкий — песок и ил.

В устьях рек происходит накопление принесенного материала. Образуются острова, мели, протоки между ними. Такие образо­вания называют дельтами (Волга, Лена, Нил и др.). Есть реки, не имеющие дельт. Они впадают в море в виде расширяющегося устья без наносов. Такие устья называют воронкообраз­ными или эстуариями (Темза, Рейн, Енисей и многие дру­гие реки, впадающие в Северный Ледовитый океан).

В результате работы реки образуются речные долины — извилистые вытянутые понижения с определенным наклоном, по дну которых протекает река.

В речных долинах различают следующие элементы: русло, пойму, террасы, коренные склоны. Русло — наиболее пониженная часть долины, по которой протекает река. Пойма — часть долины, заливаемая в половодье, во время паводков. Поверхность ее неровная, обширные вытянутые понижения чередуются с не­большими песчаными возвышенностями. Чаще наиболее высокие места наблюдаются вдоль берегов (береговые валы), обычно они покрыты богатой растительностью. Террасы представляют собой выровненные площадки, тянущиеся вдоль долины в виде ступенек. Это бывшие поймы реки, когда-то протекавшей на более высоком уровне. На крупных реках наблюдают по нескольку террас. Счет их ведется от поймы (первая, вторая и т.д.). На Волге прослеживаются 4 террасы, а на реках Восточной Сиби­ри до 20.

Итак, речная долина создана рекой. На формирование ее оказывают влияние многие факторы: тектонические процессы, определяющие направление, а иногда и форму долины; горные поро­ды, их состав, положение пластов; выветривание горных пород, смыв атмосферными осадками рыхлых материалов, сползание грунтов и т.п. Поэтому формы речных долин разнообразны.

Теснины (ущелья) созданы почти одной глубинной эрозией. Эти долины имеют отвесные склоны, сложенные обычно прочны­ми горными породами. Дно долины во всю ширину занято руслом реки. Распространены они в высокогорных странах на Кавказе, Памире, в Альпах, Андах и в других горах.

Каньоны — глубоко врезанные узкие долины, дно которых во всю ширину занято руслом, но они отличаются от теснин сту­пенчатыми склонами. Такие долины обычно формируются в стра­нах с горизонтальным залеганием пластов различной прочности. Каньоны и каньонообразные долины встречают в Дагестане, Ар­мении, Крыму. Самый глубокий каньон имеет река Колорадо (США, штат Аризона), глубина которого доходит до 2 км.

Пойменные долины отличаются наличием широкой поймы, а русло занимает только часть ее. Такие долины широко распространены на равнинах. Ширина пойм у крупных рек дости­гает десятков километров, а вся долина с террасами иногда име­ет ширину в 100 км и более. Ширина поймы нижней Волги до­стигает 40 км, а Амазонки — более 100 км.

Источник

Работа реки

Движущаяся вода обладает известным запасом кинетической энергии, пропорциональным массе текущей воды и квадрату скорости течения.

Скорость же, в свою очередь, зависит частично от массы, но также и от уклона и формы ложа, по которому вода струится. Энергия тратится на преодоление трения, но она же позволяет реке производить размыв горных пород и переносить различные материалы в растворе, во взвешенном состоянии и волочением по дну. Миссисипи ежегодно выносит в море 136 млн. т вещества в растворе, 340 млн. г в виде взвесей и 40 млн. т путём перекатывания и волочения. Когда запас энергии иссякает, река отлагает переносимый материал.

Работа рек на Земле равна весу стекающей воды, умноженному на высоту падения до уровня стока. Так как годовой сток с суши составляет 36 тыс. куб. км, то общий вес воды, вливаемой за год в Мировой океан, равен 3,6 X 10 13 кг. Приняв среднюю высоту суши в 875 м, получим, что работа рек на Земле близка к 3 X 10 16 кгм. В СССР около 120 тыс. рек (в том числе около 2500 рек длиной свыше 200 км), потенциальная энергия их исчисляется более чем в 300 млн. квт.

Раз способность рек производить работу определяется массой воды и скоростью течения, то всё, влияющее на водоносность и быстроту потока, влияет и на продуктивность его работы. Поэтому не только в разных климатах реки работают различно, но одна и та же река в течение года проявляет себя неодинаково.

Работа реки слагается из процессов размыва, переноса и аккумуляции, протекающих всегда вместе и одновременно, хотя и проявляющихся в каждой точке с различной интенсивностью, что и позволяет выделять среди них ведущий процесс, как бы подчиняющий себе остальные.

Источник

Adblock
detector