2. Просторово-часові закономірності роботи тимчасових водних потоків, їх морфоскульптура

Як уже зазначалося, у процесі руху поверхневого стоку на схилах збільшення маси стічної води призводить до зміни ламінарного ха­рактеру стікання на турбулентний. Останній спричинює появу за­вихрень у потоці, які здійснюють первинну роботу з розмивання по­верхні схилу. Первинною формою розмивання тимчасово діючих водних потоків є ерозійна борозна завглибшки та завширшки від З до ЗО см, що дорівнює глибині або незначно її перевищує. Попереч­ний профіль ерозійних борозен має У-подібну форму, іноді незначне за шириною плоске днище. Стінки борозен часто круті, місцями — урвисті. Після припинення тимчасового стоку схили борозни швидко стають спадистими, їхня ширина збільшується. Зазвичай борозни розміщені на відстані кількох метрів одна від одної й утворюють розгалужені системи. Глибина і морфологічний прояв борозен униз по схилу поступово збільшуються в міру збільшення кількості стічної води.

У наступний період стікання води (під час дощу, сезону снігота­нення) кількість поверхневого стоку, який локалізується в ерозійній борозні, значно збільшується і за наявності сприятливих умов (розо­рані схили з рідким рослинним покривом) поступово борозни пере­творюються на ерозійні водориг (вимоїни). їхня глибина може сяга­ти 1 — 2 м, а ширина — 2,0 —2,5 м, схили мають значний ухил, місця­ми вони урвисті, поперечний профіль часто У-подібний.

Однак не всі ерозійні борозни згодом перетворюються на вимоїни, для утворення якої потрібна більша маса водного потоку, що виникає тільки за умови збільшення площі водозбору. Тому вимоїни трапля­ються на схилах не так часто, як борозни, і зазвичай їх розділяє відстань, що становить десятки метрів.

У подальшому вимоїни є колекторами для дощових і талих вод і за умови достатнього живлення завдяки поглибленню й розширенню у процесі врізання можуть перетворюватися на яри (рис. 36). Серед численних значень слова «яр», що вживається у геоморфології, заслу­говують на увагу слова «лютість, гнів», а також слово «яритися» — виявляти зло, лють. Саме лють і злість тимчасового водного потоку, особливо за зливового характеру опадів, призводять до інтенсивного прояву донної ерозії та утворення, власне, яру.

Вивчення ярів є досить цікавим, оскільки вони є моделями розвит­ку річкових долин, і всі етапи їхнього розвитку можна спостерігати за нетривалий час.

Глибина ярів у середньому становить 10 — 20 м, проте трапляють­ся яри завглибшки 50 —80 м і навіть 100 м. Зокрема, Хмільнянський яр на Канівщині сягає вглиб порівняно з навколишніми межиріччя­ми на 100 м. Ширина ярів по бровках зазвичай становить 20 — 50 м, іноді більше. Схили ярів дуже круті, інколи — урвисті, поперечний профіль У-подібний. Часто яри мають плоске днище завширшки кілька метрів. Проте якщо вимоїна має поздовжній профіль, який збігається за формою з профілем схилу, де вона розміщена, то поздовжній профіль яру значно відрізняється від профілю схилу. Потужні яри часто ха­рактеризуються виробленим поздовжнім профілем рівноваги.

Лютий норов тимчасового водного потоку, власне, і зумовлює еро­зійну активність яру. Найрухомішою частиною яру є його вершина, яка під час регресивної ерозії може залишити межі схилу, де почало­ся утворення яру, і просунутися далеко у межиріччя. Під час такого просування збільшується площа водозбору, що призводить до подаль­шого зростання яру. Оскільки яр має відносний базис ерозії, то його Довжина 3 —5 км (іноді — дещо більше) є достатньою величиною

200-1000

г

1

*Г и. і • *, ч * • Г «і 11

2 1

Со

4

5

5-20

6

^5-15°

Рис. 36. Генетичний ряд флювіальних форм рівнинних територій: а — водорий; б — яр; в — балка; г — долина; 1 — алювій; 2 — пролювій; З — схилові відклади; 4 — дзеркало грунтових вод; 5 — рівень води у паводок; 6 — переважаючі розміри форм, м; 7 — характерні кути нахилу схилів; 8 — річище тимчасового водотоку; 9 — річище постійного водотоку; Ю — заплава; 11 — днище балки; 12 — надзаплавна тераса; 13, 14 — схили

для вироблення поздовжнього профілю рівноваги і припинення гли­бинної ерозії. Основна робота тимчасових водних потоків у яру в подальшому спрямовується на бічну ерозію, яка розширює днище яру, формує спадисті схили, на яких стабілізуються гравітаційні про­цеси, що виникли під час інтенсивного розширення яру.

Утворення яру часто починається відразу зі значного заглиблення поверхні у вигляді урвистого уступу (вершинного перепаду) заввиш-

рис. 37. Вершинний перепад по­здовжнього профілю яру та його водобійний колодязь:

/

\ / \ / \ / \ / \ / \ / \/ \/

— стійкий грунтовий горизонт;

2. — вільне падіння; З — водобій­ний колодязь; 4 — брили, що впа­ли з краю вершини; 5 — пухка материнська порода

ки 1 — 3 м, оточеного з усіх боків слабко нахиленою до нього поверхнею прилегло­го межиріччя. Зниження, що оконтурює вершину яру, має у плані круглу або овальну форму, що нагадує амфітеатр. Саме у цих водозбірних зниженнях під час зливи локалізується значна кількість поверхневого стоку, що раптово потрапляє до вершини яру, падає з кількаметрової висоти до його тальвегу, ударною дією утворює водобійний колодязь, урвисті стінки якого зазнають обвалювання, яке спричинює просування яру (регресивна ерозія) у бік вододілу (рис. 37).

Вище вершини яру майже завжди є улоговини поверхневого сто­ку — незначні за глибиною лінійно орієнтовані зниження, спрямо­вані від вершини яру у бік вододілу. Вони мають коритоподібний поперечний профіль, спадисті задерновані схили, які без виразних бровок змінюються поверхнею межиріччя. На межиріччях такі уло­говини закінчуються ледь помітними у рельєфі безрусловими зни­женнями, улоговинами, подібними на делі. Такі улоговини здебільшо­го є не наслідками, а причинами виникнення ярів, оскільки в їхніх межах концентрується поверхневий стік, що надалі прямує до схилу, де набуває турбулентності, зумовлюючи формування борозен, вимоїн, а потім — ярів.

Яри, що утворилися в межах ерозійних знижень, сформованих ра­ніше, називають вкладеними, вторинними або донними, а ті, що утво­рилися на схилах річкових долин — береговими, або первинними.

Після досягнення яром певної довжини він здатний виробити по­здовжній профіль рівноваги, і з цього моменту донна ерозія змінюється бічною, схили яру стають спадистими, набувають з часом стабільності Щодо перебігу гравітаційних процесів. У широкому днищі з’являєть­ся перша рослинність, яка закріплює його, що сприяє стабілізації донної ^еРОЗІЇ.

Тому стабілізація донної та бічної ерозії означає, що яр перетво­рюється на балку. Цей процес починається з нижньої, найдавнішої частини яру, і поступово поширюється вверх. Балка може мати знач­ну ширину (до кількох сотень метрів), глибину (до 100 м), довжину (до кількох кілометрів) і спадисті задерновані схили.

За наявності відповідних чинників (різкого збільшення водної маси тимчасового потоку, активізації сучасних вертикальних тектонічних рухів тощо) у дно балки може врізатися вторинний яр. Якщо це повторюється кілька разів, то у днищі яру утворюються майданчики- сходинки, складені з алювію балок, — балочні тераси.

Яружний балочний алювій — це слабкосортований матеріал, в якому найбільші фракції уламків — це матеріал нижньої частини розрізу, що свідчить про зміну ерозійних процесів акумулятивними, коли най­першим починає відкладатися крупноуламковий алювій. Верхня ча­стина розрізу має піщано-суглинкові відміни. Крім того, обидві час­тини розрізу часто містять щебінь корінних порід і слабко обкатані уламки, шаруватість алювію груба і не завжди виразна, оскільки тим­часові водні потоки зазвичай мають різну інтенсивність, тому здатні переносити уламки різних розмірів.

Майже всі продукти руйнування, що утворюються впродовж різних стадій перебігу ерозійних процесів, нагромаджуються у гирлах, утво­рюючи конуси виносу. Маси гірських порід, що складають конуси виносу тимчасових водних потоків, називають пролювієм. Тут нагро­маджуються найрізноманітніші відклади, які складали геологічний розріз місцевості, що була прорізана яром. їхній склад залежить від стадії розвитку яру. Загалом для конуса виносу властиве слабке сор­тування продуктів руйнування, зменшення розміру уламків від вер­шини конуса до його основи та незначне обкатування уламків.

Яружна ерозія та яружний рельєф характерні для численних регіо­нів України, переважно височин, де перепади висот між поверхнями межиріч і днищ річкових долин досить значні, проте яри трапляють­ся і в межах низовин, переважно у прируслових частинах річкових долин. Дуже поширені яри і балки в лісостеповій і степовій зонах, що мають у поверхневій частині геологічного розрізу породи лесової формації — пухкі макропористі лесоподібні суглинки, що швидко розмиваються тимчасовими водними потоками. До чинників утворення ярів належать також інтенсивний обробіток сільськогосподарських угідь, особливо вздовж схилів, зливовий характер опадів, інтенсивне сніготанення тощо. Зокрема, у степовій зоні України на ерозійні ланд­шафти припадає понад 40 % її території. Балки на теренах України

здавна були найзручнішими місцями для поселення, оскільки забез­печували відносну захищеність житла порівняно з рівнинними сте­повими просторами, а підземні води, розміщені у днищах балок відносно неглибоко, — водою. Байраки — глибокі яри, зарослі лісом і чагарни­ком, були природними схованками під час численних нападів заво­йовників на Україну.

В ярах, у яких особливо інтенсивно відбуваються ерозійні проце­си і які завдають чималої шкоди господарській діяльності людини, агролісомеліоративними станціями проводиться активна боротьба, для чого здійснюють обваловування вершин активних ерозійних форм, створюють лісосмуги вздовж схилів, будують стінки і штучні водобійні колодязі біля вершинного перепаду, а в річищах ярів — бетонні лотки і загати.

Під час ерозійного врізання за умови наявності на цій території водоносних горизонтів, що залягають близько до земної поверхні, в ярах часто «розкриваються» підземні води і виливаються в долину яру у вигляді джерел, що спричинює появу постійного водного пото­ку — струмочка. Отже, генетичний ряд флювіальних форм попов­нився новою стадією — річковою долиною. І хоча така стадія почи­нається з появи маленького струмочка, за сприятливих умов (регре­сивна ерозія, достатнє живлення, подальше врізання і розкривання нових водоносних горизонтів) він може перетворитися на струмок, а потім — на річку з усіма властивими їй геоморфологічними елемен­тами: руслом, заплавою, надзаплавними терасами тощо.

У зазначеному генетичному ряду флювіальних форм трапляють­ся винятки, які часто зумовлені співвідношеннями певних чинників ерозійного формування рельєфу. Так, не кожна ерозійна борозна змінюється вибоїною, і не кожна вибоїна стає яром. Яр під час свого активного врізання може розкрити водоносні горизонти і відразу пе­ретворитися на струмок, а може еволюційним шляхом стати балкою, і тільки під час наступного етапу врізання перетворитися на долину струмка. Тобто недосконалість генетичного ряду флювіальних форм може зумовлюватися його неповнотою або припиненням на певній стадії внаслідок конкретних причин.

Стікання поверхневих вод тісно пов’язане із характером земної поверхні. Певна специфіка розвитку ерозійних процесів тимчасових водних потоків спостерігається у гірських країнах. Тут біля верхів’їв водних потоків розміщені водозбірні папівлійки — заглиблення у вигляді амфітеатрів, схили яких прорізані поздовжніми ерозійними борознами та вимоїнами, що збігаються до основи напівлійки. Саме

звідси починається канал стоку — довга і вузька вимоїна, подібна до яру, з У-подібним поперечним перерізом.

Найвища частина — водозбірна напівлійка — це заглиблення, врізане у схил, яке збирає з частини межиріччя, що прилягає до бров­ки схилу, поверхневий стік. Останній прямує до каналу стоку, по якому разом з іншими потоками, що починаються із сусідніх водозбір­них напівлійок, досягає підніжжя гірського схилу. Оскільки гірські і породи у цих місцях є переважно магматичними, метаморфічними І або ущільненими (скельними) осадовими, то поздовжні профілі тим- = часових гірських водних потоків часто не вироблені, мають численні уступи (пороги) і водоспади (рис. 38).

Значна кількість уламкового матеріалу, що переноситься потока­ми, здійснює велику коразійну роботу в руслі, поглиблюючи його. За відсутності опадів у сухому каналі стоку відбувається інтенсивне ви­вітрювання і нагромадження уламків різного розміру, а наступне над­ходження поверхневого стоку транспортує їх до гирла тимчасового водного потоку, що зазвичай закінчується конусом виносу. Він ніби повторює порожнинну форму водозбірної напівлійки як позитивну у перевернутому вигляді, тобто звернену опуклістю вгору. Такий на- півконус, ніби розрізаний площиною, що проходить через його верши­ну, заходить у вихід каналу стоку, і його опукла поверхня поступово нарощується уламковими відкладами. Розміри конусів виносу зумов­люються віком водного потоку, його водністю, силою паводків та інтен­сивністю вивітрювання на схилах водозбірних напівлійок і каналів стоку. Особливо великі конуси виносу формуються у гірських краї­нах континентального клімату, де фізичне вивітрювання відбувається особливо енергійно і постачає значну кількість уламкового матеріалу (рис. 39).

Конуси виносу гірських тимчасових водних потоків, що відкрива­ються до річкових долин, часто перегороджують русла річок, що зу­мовлює утворення гірських озер вище загат.

Інша важлива особливість функціонування потоків — імовір­ність нагромадження у каналах стоку значної кількості уламково­го матеріалу. За достатніх ухилів поздовжнього профілю та за умов заповнення проміжків між уламками глинистими відкладами і змочування грязьово-кам’яної маси опадами виникають селеві пото­ки. Кількість твердого матеріалу, який здатний переносити селе­вий потік, у деяких випадках досягає 75 % загальної маси потоку. Руйнівна сила таких потоків буває дуже великою: іноді селі ви­носять камінні брили об’ємом, що становить кілька кубометрів, руй- 184

Рис. 38. Перепади поздовжнього профілю гірського тимчасового водного потоку (фото В. Стецюка)

Рис. 39. Загальний вигляд тимчасових водних по­токів із виразними конусами виносу в гірській країні — Каларський хребет Станового нагір’я (фото В. Малиша)

нують мости, заносять поселення, дороги, сільськогосподарські угіддя.

Тимчасові водні потоки гірських країн, незважаючи на незначні масштаби розвитку і належність до схилів, вироблених річковими долинами, часто впливають на загальну перебудову гідрографічної мережі. Поглиблення дна водозбірної напівлійки потоками, які стіка­ють по ерозійних борознах, закладених на її схилах, призводить до інтенсивної регресивної ерозії. При цьому вся водозбірна напівлійка змішується вверх по схилу, виходить на межиріччя і в подальшому може повністю його перетнути.

Тому водозбірна напівлійка, що відступає у бік вододілу, може перерізати гребеневу лінію гірського хребта і вийти верхнім кінцем своєї задньої стінки на схил сусідньої річкової долини. Із цього мо­менту подальший відступ напівлійки супроводжуватиметься зменшен­ням висоти спочатку задньої стінки напівлійки, а потім — бічних, що може сповільнити процес відступу.

Проте в інших випадках напівлійка, що перемістилася на схил сусідньої річкової долини, може досягти напівлійки, відкритої у про­тилежному напрямі, внаслідок цього частина опадів надходитиме у басейн річки, до якої відкривалася перша водозбірна напівлійка. Це може значно посилити її ерозійну здатність і згодом відбудеться так зване річкове перехоплення, внаслідок чого верхів’я перехопленого річкового басейну входить до першого водозбірного басейну, що значно змінює напрям переміщення річкового стоку.

Деякі інші явища та закономірності, властиві невеликим гірським потокам, наприклад поступове подовження русла, зменшення падіння поздовжнього профілю, відсування вододілу, перехоплення інших вод­них потоків тощо, можна спостерігати також на великих рівнинних річках, проте темпи розвитку цих явищ можуть значно відрізнятися й ускладнюватися іншими процесами.