Эрозионные явления
Подмыв и разрушение берегов рек
Эрозионные явления проявляются в подмыве и размыве (разрушении) берегов и русла водными потоками реки, размыве и разрушении склонов и водоразделов потоками дождевых и талых вод. Эти явления формируют и изменяют рельеф и строение речных долин.
Строение речных долин.
Речные долины формируются под влиянием явлений смыва, размыва (эрозии), переноса рыхлого материала и его разложения (аккумуляции).
Соотношение всех этих явлений на разных участках речной долины, так же, как и во времени, неодинаково на разных стадиях ее формирования. В конечном счете они формируют продольный и поперечный профили речной долины, от них зависят главные особенности ее строения.
При формировании речных долин ведущее значение имеет донная и боковая эрозия.
Донная эрозия проявляется в размыве русла реки, во врезании речного потока на глубину.
Боковая в подмыве и разрушении берегов и в целом в разработке долины в ширину.
Обычно, боковая эрозия постепенно сменяет донную, это связано с неотектоническими и другими процессами.
Донная эрозия приводит к выработке нормального профиля равновесия реки, т. е. к образованию плавной кривой поверхности дна русла, крутонаклонной в верховьях и почти горизонтальной к устью. При приближении к базису эрозии.
Формирование нормального профиля реки достигается размывом ее русла в одних местах и накоплением рыхлого материала в других. Однако, такой нормальный продольный профиль имеют только в схеме, при детальном же изучении можно выделить участки выполаживания и участки с крутым наклоном.
Выполаживание продольного профиля рек обычно происходит на участках:
Сложенных слабыми горными породами, более легкоразмываемыми по сравнению с участками долины, сложенными породами более стойкими, расположенными выше по течению (рис III-1 и III-2)
Испытывающих погружение в связи с новейшими тектоническими движениями
Интенсивного накопления рыхлого материала вследствие резкого изменения скорости течения реки при ее подпоре образовавшимися обвалом, оползнем или селевыми выносами притоков, расположенными ниже по течению
Понижений и котловин, располагающихся на закарстованных участках.
Увеличение крутизны продольного профиля рек обычно происходит на участках:
Сложенных прочными коренными породами, трудноразмываемыми
Испытывающих поднятия в связи с новейшими тектоническими движениями (рис III-3)
Образовавшихся завалов русла реки обвалами, оползнями, селевыми выносами и др
Долины рек на участках выполаживания продольного профиля более широки, боковая эрозия здесь преобладают над донной. Именно здесь река образует излучины, меандры, подмывает и разрушает берега. Склоны долины на таких участках более пологие, террасированные, одностороннего или двустороннего развития, мощность рыхлых отложений повышенная или большая. Долины рек часто сложены мощными толщами рыхлых отложений.
Долины рек на участках увеличения уклона обычно более узкие, часто каньонообразные. Преобладает донная эрозия, мощность рыхлых отложений мала, река часто непосредственно размывает коренные породы. На таких участках встречаются водопады, пороги, перекаты, шиверы, в руслах преобладает грубый, а на горных реках крупнообломочный и валунно-глыбовый материал. Склоны высокие, крутые, террасы отсутствуют или слабо развиты.
Таким образом, изучение продольного профиля реки позволяет выявлять характерные закономерности в строении речной долины.
Поперечный профиль речной долины может быть каньонообразным, одностороннего или двустороннего развития. Основными признаками для типизации являются:
Морфология долины, отражающая стадию развития
Мощность четвертичных отложений
Однородность состава коренных пород
Сочетание этих признаков позволяет выделить минимальное число основных типов строение речных долин (рис 4)
Наличие террас указывает на непрерывно-прерывистый характер развития эрозионных процессов, на смену эрозионных циклов циклами аккумуляции аллювия, на необратимый поступательный процесс формирования речной долины. Счет террас и определение их высоты ведется от уровня поймы – самой низкой террасы, заливаемой водами реки при половодьях и паводках.
По происхождению и строению речные террасы (аккумулятивные и эрозионные) следует отличать от скульптурных
При формировании эрозионных террас река прорезает толщу аллювия и врезается в коренные породы.
Факторы, определяющие эрозионную деятельность рек.
Всем рекам присуща эрозионная деятельность, развиваемая преимущественно вдоль их русел и берегов.
В периоды меженных уровней и расходов поток сосредоточен в глубоководной части русла – меженном русле.
В периоды половодий и паводков речной поток заполняет русло реки целиком и разливается на пойму. В эти периоды в наибольшей степени развивается эрозия, при которой происходит интенсивное, резко поступательно разрушение берегов.
Работа реки на том или ином ее участке определяется следующими основными условиями: особенностями гидрологического режима, строением речной долины, т. е. ее геоморфологическими особенностями, составом и свойствами горных пород, слагающих русло и берега, и развитием сопутствующих геологических процессов. На отдельных участках большое влияние может оказывать также деятельность человека.
Из особенностей гидрологического режима рек, влияющих на развитие эрозионных процессов, надо учитывать их уровенный режим и изменения расходов (массы воды), а также скорость течения речного потока, изменение которой связано с особенностями гидрологического режима реки и существующим продольным уклоном ее тальвега на том или ином участке.
В реках, где доминирует снеговое питание, весенний сток составляет 50-70% от годового. В этот период на таких реках наблюдается половодья и интенсивное развитие эрозии.
На реках, где питание за счет дождевых вод, половодье и паводки в летнее и осеннее время в периоды продолжительных и интенсивных дождей. Интенсивное развитие эрозии, сопровождающееся катастрофическим разрушением берегов, затоплениями и другими явлениями, наблюдается именно в эти периоды года.
На реках, где питание от интенсивного таяния ледников и снежников в горах, в периоды резкого потепления и дождей, паводки с увеличением расходов в десятки и сотни раз, формируются селевые потоки, наблюдаются в летнее время.
На реках северного полушария, особенно текущих на север или на юг, правый берег в большей степени подвергается боковой эрозии, чем левый, и поэтому он более крутой и высокий. В южном полушарии это характерно для левого берега. Такое явление объясняют особенностями движения тел по поверхности вращающейся Земли (закон Бэра).
Особенно большое влияние на развитие эрозионных процессов в речных долинах оказывают региональные и местные особенности их геологического строения.
Из геологических факторов, влияющих на развитие эрозионных процессов и явлений, большое значение имеют состав и состояние горных пород, слагающих русло и берега реки. На участках, сложенных легко размокаемыми и размываемыми горными породами, эрозионные процессы проявляются резко и развиваются интенсивно.
При оценке и прогнозе развития эрозионных процессов обычно сравнивают существующие скорости течения реки или возможные в периоды половодий и паводков с допустимыми (неразмывающими) скоростями для пород, слагающих тот или иной участок берега и русла реки.
Если существующие или возможные скорости больше допустимых для рассматриваемых горных пород (Vфакт > Vдоп ), подмыв и разрушение берегов и русла неизбежны.
Так же имеет значение условия залегания горных пород, современные тектонические движения (берега поднятия и погружения) и сопутствующие им экзогенные геологические процессы (выветривание горных пород, оползни, суффозия, вынос рыхлого материала из оврагов и притоков и др .).
Сопутствующие геологические процессы либо подготавливают условия для подмыва и разрушения берегов, либо создают преграды, их защищающие (выносы и накопления рыхлого материала).
Важнейшим фактором, влияющим на режим рек и их живую силу, является хозяйственная деятельность человека. Она проявляется как в регулировании стока рек путем строительства плотин и создания водохранилищ, так и в проведении различных мероприятий в руслах, на берегах рек и на площадях водосборных бассейнов. Дноуглубительные работы, расчистка русел, разработка рыхлого материала на берегах, островах и в руслах рек для строительных нужд, устройство струенаправляющих и берегоукрепительных сооружений, устройство мощных водозаборов и т. д. существенно влияют на изменение гидрологического режима рек и соответственно на их эрозионную деятельность. Большое влияние оказывают мероприятия, осуществляемые в пределах водосборных бассейнов: уничтожение или насаждение лесов, осушение болот, постройка прудов, снегозадержание на полях, орошение полей и другие комплексные агротехнические и гидромелиоративные работы.