1.6.5. Відносини в елементарних системах

Елементарна ложбина стоку (тальвег) рано чи рано пізно зустрінеться з іншою подібною формою. У залежності від співвідношень їхніх порядків, у точці зустрічі відбудеться чи впадання (якщо порядки різні), чи злиття (порядки однакові). 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 похідний тальвег на порядок більший за вхідні. Сполучення трьох тальвегів - двох 1-го й одного 2-го порядку, об'єднаних (зв'язаних) вузлом, утворить трійник. Трійник - найбільш характерна елементарна система в складній системі ерозійного розчленовування, що вже зазначалось нами вище.

Розглянемо більш прискіпливо ті відносини, що у трійнику виникають. Насамперед, у трійнику відбувається додавання двох потоків і утворення третього. При цьому просте подвоєння водності (з розумінь рівності водозборів елементарних балок стоку, статистично виправданого в однакових зовнішніх умовах) призводить до нелінійного збільшення живої сили і ерозійної здатності потоку нижче вершини, тобто у вихідному потоці 2-го порядку, тому що збільшується глибина потоку, відповідно, зменшуються площа змоченого периметра поперечного перерізу потоку і дисипація енергії на тертя.

У той же час, у трійнику губиться індивідуальність кожного з вихідних елементів. Якщо через різні причини (крутість чи експозицію схилів, неоднаковий характеру покриття поверхні рослинністю й інші) власні ритми стоку в початкових ланках 1-го порядку різні, то нижче точки їх злиття вони втрачають ці відміни.

Завдяки нелінійній залежності ерозійної здатності від порядків тальвегів, що сходяться у трійнику, виникає можливість ефективного настроювання у вузлі трійника ухилів ерозійних форм, тобто формується первинна ланка саморегулювання ерозійно-акумулятивного процесу.

Отже, у трійнику виникають і реалізуються наступні відносини:

- порядку: злиття двох тальвегів одного порядку утворює тальвег більш високого порядку;

- породження - у вузлі трійника виникає ерозійна форма наступного порядку;

- витрат: речовини, кінетичної енергії потоку, тобто динамічні, в умовах додавання двох потоків;

- організації : виникнення й само підтримування способа взаємодії і саморегулювання;

- інформації: взаємного впливу структур, наприклад, структури підстелюючої поверхні, розбіжностей режиму й обсягу стоку кожного з елементів.

Якими є відносини у вузлі, утвореному нерівнозначними ерозійними формами? За наведеними поняттями, це є точка впадіння. Такий вузол виникає, якщо порядок нового потоку дорівнює k, а другого - k + т, де т = 1,2,... Як показав М.В. Куценко (див.¹⁵,²⁶), системоутворюючі відносини виникають у такому вузлі тільки тоді, коли т < 3. В інших випадках ерозійна форма старшого порядку, що приймає притоку, не зауважує його, тому що збільшення водності не виходить за рамки звичайних флуктуацій параметрів.

Розглянемо можливі співвідношення у трійнику в його вузловій точці, доповнюючи те, що було назване вище у 1.5).

1. Якщо тальвег 1-го порядку впадає в тальвег 2 порядку, водність потоку зростає приблизно в 1,5 рази. Порядок тальвегу нижче вузла впадіння притоки не змінюється. Кінетична енергія похідного потоку збільшується в дробовому степені стосовно енергії потоку старшого порядку, що приймає притоку.

2. У залежності від кута сходження в точці впадіння, можливе виникнення динамічного гальмування головного потоку бічною притокою через ухили в тальвегах – елементах трійника і витрати наносів у ньому. Вектор руху буде більш-менш близький до перпендикуляра стосовно вектора основного потоку. Як результат, у вузлі може відбутися уповільнення потоку і локальна акумуляція, а також деформація русла в плані. Таким чином, організаційні відносини у вузлі впадіння інші, аніж у вузлі злиття.

3. Ще складніше й ще більш невизначено виглядає справа з інформаційними взаєминами, тому що структура стоку елементів різних порядків різна.

4. Якщо тальвег 1-го порядку впадає в тальвег 3-го порядку, водність потоку нижче впадіння помітно не зростає, тому що вище точки впадіння в системі тальвегу 3-го порядку було не менш ніж 4 тальвеги 1-го порядку, що разом забезпечили достатній потік води. Отже, матеріально-енергетичні відносини виражені ще слабкіше, ніж у попередньому випадку. Організаційні ж відносини апріорі визначити важко. Очевидно тільки, що вони будуть іншими, ніж у попередніх випадках. Зокрема, повинен позначитися закон факторної відносності елементів гідрографічної мережі, що виявляється в залежності ланок мережі різного порядку від різних факторів.

5. Якщо порядки взаємодіючих водотоків підвищити на одиницю, тобто розглядати випадки впадання притоки 2-го порядку в основний тальвег 3-го і 4-го порядків, то єдиною зміною, яку можна припустити, є інша залежність взаємодіючих елементів від зовнішніх факторів (за законом факторної відносності), отже, виникнення інших відносин при тих же відмінностях у порядках взаємодіючих ланок мережі.

Узгоджене підвищення порядків періодично відбувається в природі в процесі саморозвитку ерозійної мережі, бо вона весь час захоплює нові ділянки схилів. Отже, при цьому здійснюється (уже тільки з цієї причини) істотна перебудова системи детермінації поверхневого стоку в трійниках, що виражається, зокрема, у зміні ухилів, перерозподілі ділянок ерозії й акумуляції, утворенні вторинних врізів, внутрішніх дельт, терас і уступів.

6.Усю систему стоку будь-якої складності можна представити у вигляді відповідної кількості трійників, у кожнім з яких (за винятком випадків надмірно великої різниці порядків) відбувається саморегулювання взаємодіючих ланок.