2.4.3. Річкові долини

Річкові долини розвиваються на протязі тривалих відрізків часу. Вони зазнають впливу різних рельєфоутворюючих процесів, проходять певні етапи (цикли) розвитку. Як правило, розташування долин великих річок досить стабільне і відповідає будові територій, тектонічним процесам, структурі тріщинуватості земної кори. Фактично вони складаються з певних характерних ділянок, оскільки перетинають різноманітні тектонічні структури. Поздовж річки чергуються розширені та звужені ділянки долин. Типи, будову та закономірності розвитку річкових долин вивчає відповідний розділ геоморфології, який тісно пов’язаний з гідрологією та палеогідрологією.

Річкові долини, як і річки, ніколи не перетинаються і створюють складні долинні системи. Сучасні річки можуть не відповідати характеру долин в яких вони протікають. Це вказує на успадкування від минулих епох та інших умов. Існують реліктові долини, взагалі не зайняті сучасними річками. Початки долин на рівнинах можуть бути пов’язані з крупними балками (суходолами), або з так-званим долинним замиканням (зімкненням схилів долини), або з плавним непомітним розвитком в межах вирівняних територій. У горах початок долин в основному пов’язаний з пониженнями між хребтами (гірськими долинами).

Ерозійні цикли в розвитку долин, а також їх етапи та особливості розвитку на різних ділянках призводять до утворення систем відносно вирівняних поверхонь — річкових терас. Вони помітні в поперечних перерізах долин. В межах схилів розташовані тераси середнього та старшого віку. В межах сучасного днища долини як правило, розташовані молоді тераси. Більшість днищ долин заповнена наносами (алювієм та іншим). Наноси можуть створювати потужні товщі, розповсюджені до значних глибин. Це вказує на попередній ерозійний вріз. В цих товщах формуються потужні підруслові фільтраційні потоки води.

Лінія найнижчих точок днища долини називається її тальвегом. Він як правило зайнятий руслом річки. Поздовжні профілі днищ долин та річок відповідають як закономірностям розвитку ерозії, так і геологічній будові та особливостям тектонічного розвитку територій. Їх поділяють на ввігнуті (вироблені), прямолінійні, опуклі та східчасті. Їх можна будувати (розглядати) з різним ступенем детальності. Вони можуть відображати особливості тектонічних процесів, виступи слабкорозмивних порід, місця впадіння приток, перекати та інше. Нахил профілю характеризується похилом (І, ‰):

(2.19)

де — падіння, зміна висоти (м), — довжина ділянки (км).

Характерною рисою річкових долин є також їх асиметрія. Причини її можуть бути різні. Але загальним є те, що вона впливає на розташування русла і на особливості його розвитку.

2.4.4. Русла та заплави річок

Заплавою називають найнижчу, сучасну терасу річки, яка формується (розвивається) в теперішній час і періодично затоплюється високими річковими водами.

Руслом називають понижену частину днища долини де при низькій та середній водності (межень, невисокі паводки та повені) рухається річковий потік. Річковий потік рухається тут разом з руслоформуючими наносами.

Русло та заплаву деколи важко розрізнити, важко провести їх межу. Виділяють мале та велике русло, низьку та високу заплаву. Тим не менше слід зважати на те, що розвиток заплав на певних ділянках є індикатором процесів акумуляцій наносів. Таким чином русло пов’язане з більш активним транспортом руслоформуючих (придонних) наносів. Показником активності може виступати рух гряд-мезоформ та мікроформ, які розвиваються в сучасних умовах.

Певна стабільність (стаціонарність) мінливості витрат води в річці на даній ділянці створює відповідну сталу структуру руслового процесу і співвідношення між руслом та заплавою. В межах заплави можуть накопичуватися завислі (дрібні) наноси, створюючи тонкошаруваті досить стабільні (щільні) відклади. Межа заплави та русла стає більш чіткою завдяки зміні характеру відкладів та рослинності. Існує певна залежність між висотою заплави та амплітудою рівнів води в річці (яка в свою чергу залежить від її величин). Введено навіть поняття — нормальна потужність заплави. Під час повеней (паводків) між потоком над заплавою та над руслом створюються певні гідродинамічні межі. Їх взаємодія отримала назву кінематичного ефекту. Його можна розглядати як ще один прояв розвитку і саморегуляції складної системи потік-русло. Плавний, стабільний розвиток може перериватися катастрофічними явищами. Надзвичайно великі витрати води можуть призводити до протиріч в розвитку системи. Потік може рухатися незгідно до попередніх траєкторій. Наприклад на звивистих ділянках він може стати прямолінійним. Відомі випадки коли в цей час незгідно розташовані ділянки старого русла аж до рівня заплави були «забиті», занесені русловими наносами, а на самій заплаві були розмиті нові спрямляючі протоки. Всі описані явища демонструють також діалектику дискретності та неперервності (поступовості) в розвитку складної системи потік-русло-заплава.

Руслові дослідження показують, що за багаторічний період в межах заплав формуються певні смуги руслових деформацій. Їх називають смугами руслоформування. Їх визначення та опис мають велике теоретичне та практичне значення.

Якщо розглядати загальну структуру русел, то видно, що це послідовність певних подібних крупних форм, які складають певні характерні ділянки. Вони створюють також послідовність заглиблень (плес) та мілин (перекатів). На одних ділянках русла нерозгалужені прямолінійні, на других — звивисті, на третіх — розгалужені. Якщо ж звернути увагу на деталі будови, то побачимо складну систему різномасштабних внутріруслових форм. Таким чином русла річок — це складні ієрархічно побудовані системи. Різноманітність русел надзвичайно велика, але існують також і певні типові, загальні їх риси.

Розвиток русел та заплав річок залежить від природних умов місцевості, а також від характеристик річки. Різноманітність заплав не менша ніж русел. Вони можуть мати досить складну будову і складатися з елементів різного віку. Як правило це сходинки розташовані на різних висотах та відстанях від русла. В межах широких, розвинутих заплав рівнинних річок виділяють також три характерні частини: 1) прируслову заплаву; 2) центральну; 3) притерасну. Прируслова заплава підвищена і складається з систем берегових валів. Берегові вали формуються за рахунок інтенсивного відкладення наносів в зоні впливу кінематичного ефекту. Додатково тут може впливати деревна та чагарникова рослинність, що селиться на підвищених ділянках заплави.

Центральна заплава більш вирівняна і менш припіднята. Вона займає значні площі. Тут можуть бути розташовані староріччя, окремі стариці та інші елементи будови.

Притерасна заплава понижена. Тут перевідкладається найменше наносів. Вона також може бути заболочена за рахунок застою вод і додаткового живлення ґрунтовими водами з-під схилів.

В межах днищ, долин відкладається русловий та заплавний алювій. Русловий складається з більш крупних, руслоформуючих наносів і розташований в нижній частині перерізу. Заплавний алювій перекриває його зверху (рис. 2.43). На гірських і, частково, передгірських річках така схема може бути порушена. Дослідження алювію допомагають вивчати закони розвитку русел та заплавів.

Особливими утвореннями на річках (частинами долин) є пороги, бистрини та водоспади. Вони також розвиваються, але дуже повільно. Відомо, що водоспади поступово зміщуються вверх за течією, або прорізатися. Біля їх підніжжя, в місцях падіння струменів утворюються ерозійні котли. Водоспади змінюють вигляд всієї долини.