Лекция 19. Речная гидрология.

19.1. Бассейн реки.

Рекой называется поверхностный водный поток сравнительно больших размеров, протекающий в вытянутых понижениях земной поверхности по разработанному им руслу. Река питается стоком атмосферных осадков и движется под воздействием силы тяжести. В зависимости от величины и физико-географических условий поверхностные водотоки могут быть постоянно или временно действующими.

Система постоянно и временно действующих водотоков, озер и болот, находящихся на данной территории, образуют гидрографическую сеть суши. Речная сеть, образованная постоянно и временно действующими водотоками, является частью гидрографической сети. Для изучения реки необходимо знать ее элементы.

Бассейном реки называется часть земной поверхности. включая толщину, почво-грунтов, откуда происходит сток вод в отдельную реку или речную систему (рис. 1.1). Бассейн каждой реки включает в себя поверхностный и подземный водосборы, границы которых, как правило, не совпадают (рис. 2). В силу затруднений в определении границы подземного водосбора, за величину бассейна принимают поверхностный водосбор. Площадь речного бассейна ограничена водоразделом. Водосборная площадь обозначается буквой F и вычисляется в квадратных километрах.

По величине площади водосбора реки принято делить на большие, средние и малые.

К большим относят реки, протекающие в нескольких географических зонах с площадью водосбора более 50 тыс. км², к средним – протекающие в пределах одной географической зоны с площадями от 2 до 50 тыс. км² и к малым – с площадью водосбора в пределах 1–2 тыс. км² и менее.

Рис. 19.1.Схема бассейна реки

Начало реки называется истоком. Исток может быть в виде ряда ручьев, ключей, небольшой речки, болота или озерца (р. Волга), в виде крупной реки (р. Ангара, вытекающая из озера Байкал). В горных условиях истоком реки может быть ледник.

Устьем реки называется место впадения этой реки в другую реку, озеро или море. У бессточных рек, теряющих свой сток в пустыне, устье реки меняется из года в год. Реки, впадающие в море несколькими рукавами, образуют дельту. Примером дельты может быть устье Волги при ее впадении в Каспийское море или устье Дуная при впадении его в Черное море.

Долиной реки называется относительно узкое, вытянутое в длину, обычно извилистое углубление в земной поверхности. Речные долины характеризуются общим наклоном дна от одного конца к другому, а также тем, что долины, встречаясь между собой, никогда не пересекаются, а сливаясь вместе, образуют одну общую систему (рис. 1.2).

1 – дно долины; 2 – русло реки; 3 – пойма; 4 – склон долины; 5 – аллювий: УВВ – уровень высоких вод; УMB — уровень меженных вод

Рис. 19.2. Поперечный профиль долины реки:

19.2 Геологическая деятельность рек.

Реки производят огромную денудационную и аккумулятивную работу, существенно преобразуя рельеф. Мощные водные потоки производят большую эрозионную, переносную и аккумулятивную работу. Способность рек производить работу называют энергией реки, или ее живой силой. Она пропорциональна массе воды и скорости течения.

В образовании речных долин главная роль принадлежит эрозии. Различают эрозию донную, или глубинную, направленную на врезание потока в породы, слагающие дно русла, и боковую, ведущую к подмыву берегов и, в целом, к расширению долины. Соотношение глубинной и боковой эрозии меняется на разных стадиях развития долины. В начальных стадиях преобладает глубинная эрозия, когда водный поток стремиться выработать свой продольный профиль, который характеризуется значительными неровностями. Река стремиться сгладить эти неровности применительно к уровню моря или озера, в которые впадает река. Уровень бассейна, куда впадает река, определяет глубину эрозии речного водного потока и называется базисом эрозии. Он является общим для всей речной системы. Постепенно в нижнем течении реки уклон продольного профиля уменьшается, приближаясь к горизонтальной линии, уменьшается скорость течения и, следовательно, затухает глубинная эрозия.

Одновременно с эрозией реки при своем движении захватывают продукты разрушения (при выветривании или эрозии) горных пород и переносят их волочением по дну, во взвешенном состоянии, и в растворенном виде, называются твердым стоком рек.

Грубый обломочный материал усиливает донную эрозию, но и сам измельчается, истирается и окатывается, образуя гальку, гравий, песок.

Одновременно с эрозией и переносом происходит и отложение обломочного материала. Уже на первых стадиях развития реки при явном преобладании процессов эрозии и переноса на отдельных участках частично откладывается обломочный материал. Отложения, накапливающиеся в речных долинах в результате деятельности водного потока, называются аллювиальными отложениями или аллювием.

В процессе размывающей и аккумулятивной деятельности реки в коренных породах вырабатывают вытянутые, корытообразные углубления, которые носят название речных долин.

Строение речных долин. Долины рек разнообразны по формам, размерам и строению (рис. 1.3). Бывают симметричные и асимметричные долины.

Рис.19.3. Элементы строения долины рек:

1 – коренные породы; 2 – склон; 3 – русло; 4 – пойма; 5 – первая надпойменная терраса; 6 – вторая надпойменная терраса; 7 – старица; 8 – дно долины.

Долины включают следующие элементы:

Дно – наиболее низкая по отметкам часть долины. Русло – часть долины, занятая водным потоком. Пойма – часть долины, заливаемая водой в период паводка. Поймы бывают низкие (заливаются ежегодно) и высокие (заливаются раз в 10-15 лет). Старицы – изолированные старые русла рек, в которых вода не движется. Тальвег – условная линия, соединяющая наиболее глубокие (на низших отметках) точки дна долины.

Террасы – уступы на склонах долин (рис. 1.4). Поперечные террасы располагаются поперек долины рек, образуя водопады. Их появление связано с пересечением рекой пород различной прочности.

Продольные (надпойменные) террасы располагаются вдоль склонов в виде горизонтальных площадок их называют.

Отсчет надпойменным террасам ведут снизу вверх (I надпойменная, II надпойменная и тд.). Терраса измеряется высотой и шириной.

Продольные террасы по слагающему их материалу подразделяют на:

Эрозионные террасы, которые вымываются рекой в коренных породах долины и возникают в начальной развития реки или в ее верхнем течении.

Цокольные террасы- эрозионные террасы перекрытые маломощным аллювием.

Аккумулятивные террасы (рис. 1.5) полностью сложены из аллювиального материала и наиболее типичны для долин большинства рек. Они подразделяются на вложенные и наложенные. Формирование вложенных террас происходит следующим образом. Вначале река образует долину в коренных породах, далее река заполняет долину аллювиальными наносами, при новом усилении эрозионной деятельности дно долины углубляется, но это происходит в ранее отложившемся аллювии.

Рис. 19.4. Типы надпойменных террас.

а – эрозионные; б – цокольные; в – аккумулятивные; 1 – русло; 2 – пойма; 3 – первая надпойменная терраса; 4 – вторая надпойменная терраса; 5 – коренные породы.

Рис. 1.5. Виды надпойменных аккумулятивных террас

а – вложенные; б – наложенные; 1 – русло; 2 – пойма; 3-5 – надпойменные террасы; 6 – коренные породы.

Часть аллювия, прислоненная к коренному склону, сохраняется в виде надпойменных террас. Последующие циклы накопления наносов образуют новые надпойменные террасы, причем каждая последующая моложе предыдущей. Наложенные террасы образуются несколько иначе. Усиление эрозионной деятельности приводит лишь к частичному размыву ранее отложившегося аллювия. Аккумуляция новых наносов происходит поверх более древних аллювиальных отложений