Цикличность развития речных долин

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.

Речные системы и их системы

Река - это естественный водный поток, текущий по одному и тому же месту постоянно или с перерывами в сухой сезон (пересыхающие реки). Место начала реки называется ее истоком. Истоком могут служить озера, болота, источники, ледники. Место впадения реки в море, озеро или другую реку называется устьем. Река, впадающая в другую реку, называется притоком.

Устья рек могут быть дельтами и эстуариями. Дельты возникают на мелководных участках моря или озера в результате накопления речных отложений, имеют в плане форму треугольника. Русло реки здесь ветвится на множество рукавов и проток, располагающихся обычно веерообразно. Эстуарии - однорукавные, воронкообразные устья рек, расширяющиеся в сторону моря (устья Темзы, Сены, Конго, Оби). Обычно прилегающая к эстуарии часть моря имеет большие глубины, а речные наносы удаляются морскими течениями. Немноговодные пустынные реки иногда оканчиваются слепыми устьями, т.е. не доходят до водоема (Мургаб, Теджент, Куперс-Крик).

Главная река со всеми притоками образует речную систему. Территория, с которой река собирает поверхностные и подземные воды, называется бассейном. У каждой реки свой бассейн. Крупнейшие бассейны имеют реки Амазонка (более 7 млн. км²), Конго (около 4 млн. км²), в России - Обь (около 3 млн. км²). Граница между бассейнами рек называется водоразделом.

Текучая вода реки за длительное время вырабатывает длинные и сложные речные долины. Речная долина - вогнутая извилистая форма рельефа, которая тянется от истока до устья и имеет уклон в сторону устья. Она состоит из русла, поймы, террас.

Русло - углубление в речной долине, по которому постоянно текут воды реки. Пойма - часть речной долины, которая заполняется водой в период половодья. Над поймой обычно поднимаются склоны долины, часто ступенчатой формы. Эти ступени называются террасы. Они возникают в результате размывающей деятельности (эрозии) реки. Речное русло в плане обычно имеет извилистую форму и характеризуется чередованием более глубоких участков (плесов) с более мелкими (перекатами). Извилины реки называются излучинами, или меандрами, линии наибольших глубин - фарватером.

Все приведенные характеристики реки - ее природные характеристики. Кроме них - и не менее важным - является комплекс расчетных характеристик, которые тесно связаны, а иногда и перемежаются с природными.

Важными характеристиками реки служат ее падение, уклон, скорость течения, расход и сток. Падение реки - превышение ее истока над устьем (разность высот двух пунктов). Уклон русла - отношение падения к длине реки - geoglobus.ru. К примеру, высота истока Волги 226 м, устья -28 м, длина 3530 км. Тогда ее уклон будет равен: 226 - (-28) / 3530 = = 7,2 см/км. Так же вычисляются падения и уклоны отдельных участков реки, если известны их высота и длина. Падение и уклоны, как правило, уменьшаются от истоков к устью, от их величины зависит скорость течения, они характеризуют энергию потока.

Каждая река имеет верхнее, среднее и нижнее течения. Верхнее течение отличается значительными уклонами и большой размывающей деятельностью, нижнее - наибольшей массой воды и меньшей скоростью.

Скорость течения водного потока измеряется в метрах в секунду (м/с) и неодинакова в различных ее частях. Она последовательно увеличивается от дна и стенок русла к средней части потока. Измеряется скорость различными способами, например, гидрологическими поплавками или гидрометрическими вертушками.

Водный режим реки характеризуется расходом воды и стоком. Расход - это количество воды, проходящее по руслу реки в одну секунду, или объем воды, протекающий через поперечное сечение потока в единицу времени. Обычно расход выражается в кубических метрах в секунду (м³/с). Он равен площади поперечного сечения потока умноженной на среднюю скорость течения. Расход воды за длительное время - месяц, сезон, год - называется стоком. Количество воды, которое несут реки в среднем за год, называется водоносностью.

Самая многоводная река земного шара - Амазонка. Ее средний расход - 20 тыс. м³/с, годовой сток около 7 тыс. км³. В нижнем течении ширина Амазонки в некоторых местах доходит до 80 км. На втором месте по водности стоит р.Конго (расход - 46 тыс. м³/с), затем Ганг, Янцзы. В России наиболее многоводные реки Енисей (расход 19,8 тыс. м³/с) и Лена (17 тыс. м³/с). Самая длинная река в мира - Нил (с Кагерой) - 6671 км, в России - Амур (с Аргунью) - 4440 км.

Реки в зависимости от рельефа разделяются на две большие группы: равнинные и горные. Многие реки в верховьях - горные, в среднем и нижнем течении - равнинные. Горные реки имеют значительные падения и уклоны (до 2,4 и даже до 10 м/км), быстрое течение (3-6 м/с), обычно текут в узких долинах. Участки рек с бурным течением, приуроченные к местам выходов на поверхность трудно размываемых пород, носят название порогов. Падение воды с отвесного уступа в русле реки называется водопадом. Самый высокий водопад на Земле - Анхель (1054 м) на р.Карони (приток Ориноко, Ю.Америка); водопад Виктория на р.Замбези (Африка) имеет высоту 120 м, а ширину - 1800 м. Равнинные реки характеризуются незначительными падениями и уклонами (10-110 см/км), медленным течением (0,3-0,5 м/с), обычно текут в широких долинах.

Значительную часть водного потока составляют растворенные соли и твердые вещества. Весь переносимый рекой твердый материал называют твердым стоком. Выражают его массой или объемом материала, который переносит река за определенное время (сезон, год). Это чрезвычайно большая работа рек. Средний годовой твердый сток, например, Амударьи составляет около 100 млн. т твердого материала. Речные наносы засоряют оросительные системы, заполняют водохранилища, затрудняют работу гидротурбин. От объема твердого стока зависит мутность воды, которая измеряется в граммах вещества, содержащегося в 1 м³ воды. На равнинах мутность речных вод наименьшая в лесной зоне (в тайге - до 20 г/м³), а наибольшая - в степной (500 - 1000 г/м³).

Важнейшей характеристикой рек является их питание. Выделяются четыре источника питания: снеговое, дождевое, ледниковое, подземное. Роль каждого из них в разные сезоны года и в разных местах неодинакова. Большинство рек имеет смешанное питание. Дождевое характерно для рек экваториальных, тропических и муссонных областей. Снеговое питание отмечается у рек умеренных широт с холодными, снежными зимами. Ледниковое питание получают реки, начинающиеся в высоких, покрытых ледниками горах. Почти все реки в той или иной мере питаются подземными водами. Благодаря им реки не пересыхают летом и не иссякают подо льдом.

От питания в значительной мере зависит режим рек. Режим рек - это изменение величины расхода воды по сезонам года, колебание уровня, изменение температуры воды. В годовом водном режиме рек выделяются периоды с типично повторяющимися уровнями, которые называются меженью, половодьем, паводком.

Межень - наиболее низкий уровень воды в реке. В межени расход и сток рек незначительны, главный источник питания - подземные воды. В умеренных и высоких широтах бывает летняя и зимняя межень. Летняя межень наступает в результате поглощения осадков почвой и сильного испарения, зимняя межень - в результате отсутствия поверхностного питания.

Половодье - высокий и длительный подъем уровня воды в реке, сопровождающийся затоплением поймы. Наблюдается ежегодно в один и тот же сезон. В половодье реки имеют наибольшую водность, на этот период приходится большая часть годового стока (до 60-80%). Половодья вызываются весенним таянием снега на равнинах или летним таянием снега и льда в горах и в полярных областях. Нередко половодья вызывают длительные и обильные дожди в теплый период года.

Паводок - быстрое, но кратковременное поднятие уровня воды в реке. В отличие от половодья паводок возникает нерегулярно. Образуется обычно от дождей, иногда от быстрого таяния снега или сбросов воды из водохранилищ. Вниз по реке паводок распространяется волной, которая постепенно затухает.

Наводнения - наиболее высокие подъемы воды, затопляющие местности, расположенные в речной долине, и прилегающие низинные территории. Наводнения образуются в результате обильного притока воды в период снеготаяния или ливней, а также вследствие загромождения русла льдом в период ледохода - geoglobus.ru. В Калининградской области (р.Преголя) и Санкт-Петербург (р.Нева) они связаны также с ветровым нагоном воды со стороны моря и подпора речного потока. Наводнения часты на реках Дальнего Востока (муссонные дожди), на Миссисипи, Огайо, Дунае, Ганге и др. Они причиняют большой вред.

Реки холодных и умеренных широт в холодный период года замерзают и покрываются льдом. Мощность ледяного покрова может достигать 2 м и более. Однако некоторые участки рек не замерзают, например, на мелком участке с быстрым течением, или при выходе рек из глубокого озера, или на месте большого количества источников. Эти участки называются полыньями.

Вскрытие реки весной, при котором наблюдается движение разломанных льдин вниз по течению реки, называется ледоходом. Ледоход нередко сопровождается заторами и зажорами. Заторы - скопление плывущего льда, вызванное какими-либо препятствиями. Зажоры - скопление внутриводного льда. Те и другие вызывают резкий подъем уровня воды, а при прорыве - быстрое ее движение вместе со льдом.