1.5.3. Ієрархія вододілів

Властивості мережі вододілів подібні, але не тотожні мережі тальвегів. Порівняння показує, що мережі тальвегів властива вища, ніж вододілам, організація, що полягає в її орієнтованості, обумовленій функціональним значенням тальвегів як середовища впорядкованого стоку до гирла основної ріки. Орієнтованість існує об‘єктивно й абсолютно, тобто незалежно від детальності розгляду мережі. Різним є характер наростання порядків тальвегів і вододілів: у першому випадку переважає бінарне дерево, у другому – певне число дерев різних порядків із загальним "коренем". За термінологією теорії графів - це "ліс".

Головні відмінності мереж тальвегів і вододілів полягають у наступному.

1. Мережа тальвегів орієнтована, вододілів - не орієнтована. Тому лінійні елементи системи тальвегів мають топологічно загальний напрям, мережі вододілів - ні.

2. У мережі вододілів немає чіткої залежності поміж рангом вершини і порядком ребер, що у ній сходяться (у термінах теорії графів). В одному вузлі можуть бути безладно поєднані вододіли різних порядків, на той час у мережі тальвегів переважає дихотомія. В ієрархії вододільних ліній відсутня дихотомія як норма.

3. Ієрархія вододілів залежна від ієрархії долин, тому що останні первинні в структурному відношенні: вони задають структуру рельєфу, будучи прогресивними елементами; вододіли консервативні.

5. Оскільки ієрархія вододілів визначається ізоморфізмом щодо мережі долин, визначення їхніх порядків доцільно здійснювати за залежною схемою за правилом, запровадженим В.П. Філософовим ³⁷: поміж двома тальвегами будь-яких порядків існує один вододіл, порядок якого відповідає порядкові топологічно молодшого тальвегу.

1.5.4. Лінії перегину схилів

Лінії перегинів схилу утворені точками параболічного виду. Поняттям "перегин схилу" поєднуються три види ліній: власне перегини схилу, бровки і підошви схилів.

Власне перегин схилу - це лінія нульової кривизни схилу. Якщо розітнути схил профілями в хрест простягання, то перегинові схилу буде відповідати точка, у якій увігнута й опукла частини схилу зчленовуються. Стосовно кривої можна говорити про знак кривизни.

В увігнутої частини схилу він від‘ємний, в опуклої - додатний, у точки їхнього зчленування є нульова кривизна. Лінії бровки і підошви в перетині профілем не характеризуються нульовою кривизною на відміну від споріднених до них ліній перегину. Навпаки, по відношенню до перегинів схилу, кривизна лінії профілю в точках перетину ним бровки і підошви максимальна.

На рис. 1.4 зображені лінії перегину схилу на опукло-увігнутому схилі. Угорі (див. рис. 1.4, а) наведений фрагмент гіпсометричної карти схилу, за якою приблизно відбиваються бровка і підошва схилу. По лінії ab складений профіль.

На рис. 1.4, б показаний профіль схилу. На ньому виділені точки максимальної кривизни: точка верхнього перегину (k_m1), чи бровка, точка нижнього перегину (k_m2), чи підошва схилу, і точка нульової кривизни - середнього перегину опукло-вгнутого схилу (k₀).

На рис. 1.5, а показаний складний схил з декількома перегинами схилу. 1, 2,..., 9 - поперечні профілі схилу.

На рис. 1.5, б ті ж поперечні профілі побудовані проектуванням на вісь абсцис точок перетинання ліній профілів з горизонталями рельєфу. Видно, що профілі змінюють свій вигляд від прямого (1), опукло-вгнутого (2-5) до складного з двома увігнутостями (7-9). Знаком "плюс" позначені лінії перегину додатного, "колечком"- від‘ємного значень кривизни. З рис. 1.5, б видно, що лінії перегину схилу можуть зникати, тобто вони не становлять зв'язну мережу. Таким чином, вони не мають тих властивостей, що притаманні деревоподібним мережам тальвегів і вододілів.

Рис. 1.4. Лінії перегину схилу. Рис. 1.5. Перспективне зображення

складного схилу.

Позначення на обох рисунках: а - планове зображення схилу балки (в ізогіпсах); б – профіль (в абсолютних висотах); k_m1 - верхній перегин (бровка), k_m2 - нижній перегин (підошва), k₀ - середній перегин (лінія нульової кривизни)

Переривчасто-фрагментарна мережа перегинів схилу, утворена різнорідними лініями - бровками, підошвами схилів і лініями нульової кривизни - топологічно несхожа з іншими мережами.

Узагальнимо властивості ліній перегину схилу:

1. Сукупність наявних у флювіальному рельєфі перегинів схилу незв'язна, тобто не створює суцільної мережі. На складних схилах можливі локальні мережі перегинів скатів. На плоских схилах немає ліній нульової кривизни, тому що тут лінія вироджується у площину. Вона ж знову відроджується в місцях переходу плоского схилу в опукло-увігнутий. На опуклих і увігнутих схилах лінії перегину відсутні.

2. Локальна мережа перегинів схилу циклічна на складних схилах.

З. У локальних мережах перегинів схилу немає природної ієрархії, котру можна було б використовувати як об‘єктивну основу їхнього упорядкування.

Лінії та їх мережі є границями або упорядниками різних процесів, бо вони організують флювіальний геоморфогенез у цілому, надаючи потокам речовини-енергії односпрямованого руху. При цьому самі ці потоки сприяють самозбереженню інваріантних ліній чи їхньому новоутворенню. Водночас, в умовах антропогенного тиску на природну поверхню мають місце й протилежні процеси реградації структурних мереж. У одній з найбільш фундаментальних вітчизняних робіт з екологічної геоморфології І.П. Ковальчук переконливо (на достовірному й досконало опрацьованому фактичному матеріалі) і наочно (за допомогою топологічних схем) показав, що протягом 100 років один з річкових басейнів Поділля (р. Золота Липа) втратив від 30 до 65 % тальвегів нижчих порядків, через що відбулося пониження рангу тальвегів високих порядків.

Сукупність сталих, інваріантних ліній поверхні земного рельєфу утворює його топологічний інваріант. Виявлення останнього достатнє для того, щоб відтворити сам рельєф, що використовується в моделюванні рельєфу і відтворенні палеорельєфу по окремих фрагментах. Характерні лінії рельєфу створюють його морфологічний вигляд. "Малюнок рельєфу" служить засобом виявлення його походження, історії розвитку, використовується для діагностики сучасних процесів.

Перераховані елементи рельєфу водночас складають каркас його внутрішньої метрики. За допомогою математичних процедур ці елементи можна однозначно вичленувати, якщо є модель рельєфу. Основна властивість елементів внутрішньої метрики - їхня стійкість. Вони зберігають незмінність взаємного положення, тобто топологічної інваріантості, при будь-яких переміщеннях давніх рельєфів, наприклад, тектонічних підняттях чи опусканнях, деяких деформаціях поверхні, її згинаннях без розриву (у геометричному змісті) і перекосів. Такі деформації бувають обумовлені регіональною тектонікою, гляціодислокаціями, ізостатично нерівномірними переміщеннями блоків літосфери і т.ін.

Елементарний тальвег рано чи пізно зустрінеться з іншою ерозійною формою. У залежності від порядку останньої, в точці зустрічі відбудеться впадання (молодшого тальвегу у старший) чи злиття. Будемо розглядати другий випадок, тобто злиття, що відбувається між однопорядковими формами (у даному випадку 1-го порядку).

У точці злиття утвориться вузол 1-го порядку. З цього вузла виходить нова ерозійна форма – тальвег 2-го порядку. Це трійник. Він - найбільш характерна елементарна система в складній системі ерозійного розчленовування, бо тут уперше відбувається саморегулювання.