Флювиальные формы рельефа

Поверхностные текучие воды — самый рас­пространенный экзогенный рельефообразую-щий агент на суше. Если деятельность осталь­ных экзогенных процессов локальна, то дея­тельность текучих вод проявляется практически повсеместно. Она отсутствует лишь на терри­ториях, покрытых ледниками, и ограничена в пустынях. Геоморфологические процессы, осу­ществляемые поверхностными текучими вода­ми, и создаваемые ими формы рельефа назы­ваются флювиальными (лат. f1иvius — по­ток, река).

Всякий водоток производит денудационную работу — эрозию (лат. еrоdеrе — разъедать), транспортировку материала и аккумуляцию, создавая как эрозионные (выработанные), так и аккумулятивные флювиальные формы ре­льефа. Однако эрозионные и аккумулятивные флювиальные процессы тесно переплетаются во времени и в пространстве. Поэтому лишь условно можно выделять в чистом виде эро­зионные (овраги, балки, речные долины в го­рах) и аккумулятивные формы рельефа (кону­сы выноса оврагов и балок, поймы и дельты рек). Речные долины на равнинах фактически являются эрозионно-аккумулятивными фор­мами. Эрозионные и эрозионно-аккумуля-тивные формы распространены шире, чем аккумулятивные, поскольку значительная часть наносов выносится реками в моря и океаны.

По интенсивности проявления эрозионных процессов различают две модели эрозии: нор­мальную (природную, естественную) и уско­ренную (природно-антропогенную).

Нормальная эрозия — размыв поверхно­сти текучими водами под влиянием комплек­са естественных факторов в длительные гео­логические сроки. Среди природных факторов важны как зональные, так и незональные.

Среди зональных факторов главный — климатические условия. Эрозии способству­ют значительное количество осадков, ливне­вый характер дождей, значительная мощность снега и большие запасы воды в снежной тол­ще, температурный режим в период снегота­яния, от которого зависит его интенсивность и продолжительность. Растительность — и лесная, и луговая — предохраняет грунты от смыва и размыва. При этом надо учитывать степень проективного покрытия поверхности травостоем. Из свойств почвы наиболее важ­ны водопроницаемость и структура.

К незональным факторам относятся следу­ющие. Вещественный состав пород опреде­ляет их устойчивость к размыву (особенно лег­ко размывается и смывается лёсс). Неотек­тонические, в том числе современные,

движения влияют на особенности русловых и склоновых процессов. Поднятия ведут к уве­личению уклонов потока и крутизны склонов и в конечном итоге быстрейшему выходу на поверхность трудноразмываемых пород, фор­мированию врезанных долин — глубоких уще­лий, теснин, каньонов. Погружения приводят к обратным эффектам, в том числе и к на­коплению мощных рыхлых толщ. Неотектони­ческие движения определяют крутизну и дли­ну склонов, площадь и характер водосбора (при собирающем типе водосбора эрозия ин­тенсивнее). Среди особенностей склонов на эрозию влияют экспозиция, форма, микроре­льеф. От экспозиции склонов зависит скорость склоновых процессов, в том числе и эрозии почв (на склонах солнечной экспозиции сне­готаяние протекает активнее). Форма и мик­рорельеф склонов также влияют на смыв (на выпуклых и ровных склонах он интенсивнее, чем на вогнутых и бугристых).

Ускоренная эрозия (иногда ее называют антропогенной, что не совсем точно) — это природное явление, спровоцированное неосмо­трительной хозяйственной деятельностью че­ловека на протяжении исторического периода. Она проявляется в виде эрозии почв — по­верхностного смыва гумусового горизонта почв и активного оврагообразования. Ей способст­вует сведение лесов, распашка и продольная пахота на склонах, особенно крутых, неуме­ренный выпас скота на склонах, строительст­во дорог, при котором не укрепляются отко­сы и не бетонируются кюветы, и т. д. Сброс вод с орошаемых полей часто вызывает ирри­гационную эрозию; она распространена на юге России, в странах Центральной и Средней Азии.

Эрозия проявляется в двух основных фор­мах; о плоскостной (склоновой) эрозии го­ворилось ранее, в разделе о делювиальных склонах. Линейная (русловая) эрозия совер­шается временными водотоками, возникающи­ми при снеготаянии и после ливней, и посто­янными — реками. Эрозионно-аккумулятив-ная деятельность при этом протекает неодинаково, из-за чего создается разная флю-виальная морфоскульптура.

Формы рельефа временных водотоков. Начальной формой денудационного рельефа на склонах является эрозионная борозда (во-дороина). Глубина и ширина борозд не пре­вышает 30 см. После прекращения стока глу­бина их уменьшается, ширина увеличивается и склоны выполаживаются (см. рис. 115).

На распаханных склонах эрозионные бо­розды обычно превращаются в промоины (рытвины), глубина и ширина которых мо-

Рис. 115. Генетический ряд форм рельефа временных водотоков на равнинных территориях (по А. А. Ажигирову)

а) начальная стадия б) последующая стадия

Рис. 116. Схема развития оврага (по М. Я. Левитесу)

жет достигать 2 м. Поперечный профиль их чаще всего У-образный. Продольный профиль промоин в сглаженном виде повторяет про­филь склона, а вершины их не выходят за пре­делы бровки склонов.

В промоинах концентрируются дождевые и талые снеговые воды, поэтому при доста­точном водосборе, углубляясь и расширяясь, они превращаются в овраги — линейно вы­тянутые, отрицательные, растущие формы рельефа. Глубина их достигает в среднем 20—25 м, ширина между бровками — до 50 м, длина — сотни метров и даже киломе­тры. Склоны оврагов крутые, обычно незадер-нованиые. Поперечный профиль чаще У-об­разный, иногда бывает неширокое плоское дно. В вершинах глубиной в первые метры хоро­шо выражен водобойный котел, над которым нависает и обрушивается грунт. Овраги быс­тро растут в результате регрессивной (пятя­щейся) эрозии. В отличие от промоин они, как правило, выходят за пределы склонов речных долин на междуречья и вырабатывают свой собственный продольный профиль, отличаю­щийся от профиля склона. Скорость роста оврагов — несколько метров в год, случает­ся и до нескольких десятков метров в год (рис. 116).

По местоположению выделяют овра­ги береговые, не выходящие за пределы бор­тов долины, склоновые — самые распрост­раненные, выходящие за пределы долин и «разъедающие» водораздельные поверхности, и донные — на днищах балок; последние воз­никли при изменении внешних факторов оврагообразования — нормы стока, его внутри-годовой неравномерности и др.

Овраги широко распространены в земле­дельческих районах умеренных широт, особен­но в лесостепях и степях и даже в полупус­тынях. В первых двух случаях овраги возник­ли после начала распашки склонов, что сопровождалось уничтожением естественной растительности, обладавшей плотной дерни­ной. В сухих степях и полупустынях с их скуд-

ной естественной растительностью овраги мо­гут образовываться при минимальном вмеша­тельстве человека или без него. Причем в об­ластях, сложенных лёссами, густота овражной сети достигает 5 — 6 км/км², глубина их вре­за — 100—150 м. Водоразделы между часто расположенными оврагами приобретают вид острых гребней. Территории с овражным рас­членением таких масштабов называются «бэд ленд» (от англ. Ъаа 1апа — дурная земля). Они широко развиты на Лёссовом плато в Ки­тае, где природное оврагообразование усиле­но уничтожением степной растительности в те­чение длительного хозяйственного использо­вания.

По мере роста оврагов в длину их водо­сборная площадь уменьшается, вырабатыва­ется относительно плавный вогнутый продоль­ный профиль, дно расширяется, склоны вы-полаживаются, на них появляется закрепляю­щая их растительность, и овраг может пре­вратиться в балку, а при вскрытии водоносных горизонтов — в долину ручья.

Балки достигают больших размеров — до 20 — 30 км в длину. Они обычно ветвятся, об­разуя сложные системы с отвершками — бо­ковыми балками первого, второго и третьего порядков. На дне балок обычны ступени — террасы, сложенные балочным аллювием. Это следы неоднократного углубления балок в ви­де донных оврагов при понижении базиса эро­зии — того уровня, к которому привязана бал­ка. Чаще всего балки и овраги ограничены уровнем пойм рек. На поймы балки и овраги выносят плохо сортированный песчано-сугли-нистый материал со щебнем. Большая его часть уносится рекой во время половодья, но часть наносов сохраняется в устьях оврагов и балок в виде конусов выноса. В устьях оврагов этот материал называется пролювием, в балках — балочным аллювием. Морфологический об­лик оврагов и балок весьма различный и оп­ределяется прежде всего характером пород, в которые они врезаны.

Не следует думать, что первичная эрози­онная борозда всегда переходит в промоину, овраг или балку, которая затем превращает­ся в речную долину. В районах с избыточным увлажнением крупные водотоки были способ­ны сразу вырабатывать речные долины после освобождения суши от морских вод или от лед­ников при их таянии в четвертичное время. На территориях, освобожденных от ледников, балки, как правило, сразу формировались в ложбинах стока талых ледниковых вод и ни­когда не проходили стадию оврагов.

В горах временные водотоки образуют спе­цифичные эрозионные формы: в верховьях это водосборные воронки в виде амфитеатров, в средней части — глубокий, узкий канал сто-

Гребень

Верховой откос_ г~-~ъ

ка У-образного поперечного сечения с кру­тым ступенчатым продольным профилем, в низовье — мощный конус выноса. У подно­жий гор эти конусы сливаются и образуют об­ширные пролювиальные равнины (Предкав­казье, предгорья Средней Азии, Восточного Саяна и др.).

Временные водотоки в горах часто пред­ставляют собою грязекаменные потоки, назы­ваемые селями. Содержание твердого матери­ала в них колеблется от 10 до 75%. Селям способствуют большая крутизна склонов и дна долин и огромная масса продуктов выветри­вания. Непосредственная причина селей — интенсивное таяние снегов и льдов в горах, часто вследствие фенов, обильные дожди, про­рывы «плотин» приледниковых озер. Сели про­изводят грандиозную разрушительную работу. Денудационные формы, созданные селями, — ниши, ложбины, рвы. К подножию гор они выносят миллионы тонн продуктов выветрива­ния, накопившихся в межгорных долинах за счет различных склоновых процессов и лед­ников, образуя глыбово-бугристые конусы и покровы. Сели — грозное явление природы, случающееся обычно внезапно и носящее ка­тастрофический характер. Они наносят колос­сальный ущерб жителям межгорных долин и предгорий.

Например, печальной известностью поль­зуется сель, который случился 8 июня 1921 г. в Алма-Ате. Сель ворвался в город, превра­тив улицы в бушующие реки с берегами из домов. Масса принесенного каменного мате­риала составила около 1,5 млн т. Погибло бо­лее 400 человек. Летом 2000 г. сели обруши­лись на г. Тырныауз, стоящий в долине реки Баксан. Для борьбы с селями в ущельях воз­водят каскады бетонных плотин, строят водо­отводные каналы и дамбы.

Формы рельефа постоянных водото­ков — речные долины — линейно вытяну­тые отрицательные (полые) формы рельефа, созданные постоянными водотоками — река­ми. Основными элементами речных долин яв­ляются русло, пойма, надпойменные террасы и склоны (борта); в устьях рек формируются дельты. Основными флювиальными процесса­ми, создающими речные долины, являются рус­ловые, которые заключаются в горизонталь­ных и вертикальных русловых деформациях. Под горизонтальными деформациями понима­ют смещения речных русел по дну долины, под вертикальными — врезание реки или аккуму­ляцию наносов на ее дне.

Морфологический облик речных долин оп­ределяется геологическими и физико-геогра­фическими условиями, историей и стадией их развития. Речные долины на равнинах и в го­рах, заложенные в легко- или трудноразмы-

Рис. 117. Гряда речного переката в профиль

ваемых породах, существенно различаются по своему морфологическому облику.

На равнинах долины чаще всего разви­ваются в рыхлых, легкоразмываемых породах, поэтому ничто не сдерживает деятельность реч­ного потока: оба вида деформаций протекают только под влиянием водного потока почти без литологических или иных ограничений, т. е. создаются условия свободного развития русловых деформаций. При этом в природе скорость горизонтальных русловых деформа­ций (1 —10 м/год) в тысячи раз превышает темпы врезания или аккумуляции наносов (мм или см в год).

Долины в таких условиях имеют широкое днище, занятое поймой, пологие склоны и на­зываются широкопойменными. Именно в них в наиболее полной мере проявляются флюви-альные рельефообразующие процессы и вы­ражены флювильные формы рельефа.

Русло — наиболее пониженная часть реч­ной долины, по которой течет река в межень. Основная работа реки — перемещение воды и наносов с возвышенных участков суши в во­доемы — океаны, моря, озера и формирова­ние поймы. Крупные наносы перемещаются вниз по течению рек во влекомом состоянии в виде гряд, у которых верхний откос (обра­щенный вверх по течению) пологий, а низо­вой — крутой (рис. 117). Поэтому рельеф речного русла представлен чередующимися пе­рекатами — крупными грядами наносов, к которым приурочены самые мелкие участки русла, и расположенными между ними глубо­кими участками — плесами.

В прямолинейном русле перекаты вытяну­ты от одного берега до другого, но не по нор­мали к оси течения, а наискосок, по диагона­ли, что связано с извилистостью динамичес­кой оси потока в русле (рис. 118). У берегов находятся самые высокие части гряд — по-бочни перекатов: верхний (расположенный вы­ше по течению) и нижний¹. Они образуются и перемещаются только во время половодий или паводков. В межень они осушены и пред­ставляют собой удобные пляжи, а поток об­текает их, углубляя средние части гряд. Меж­ду побочнями и берегом образуются заливы — затбнины, возникающие из-за торможения берегом струй потока.

¹ Малоподвижные побочни перекатов иногда называ­ют прирусловыми отмелями.

О.О.

| ^ ~-> | Побочни перекатов (а) и осередок (б) |ггтгггп-| Подвалья перекатов

\2->\ Пойменные речные берега нейтральные и намываемые

|у"~^| Пойменные речные берега размываемые

|~- —~| Стрежень потока и направление течения

Рис. 118. План типичного перекатного участка в речном русле

На перекатах скорость течения больше, чем на плесах, поэтому они сложены более круп­ным аллювием. Перекаты на крупных и сред­них реках смещаются вниз по течению со ско­ростями от 10 до 100 м/год. На малых реках гряды перекатов, в том числе и их побочни, являются малоподвижными, а донные наносы проходят через них транзитом, сохраняя их форму. Гряды перекатов лежат в основе фор­мирования поймы и ее рельефа.

Речные русла по своей конфигурации бы­вают извилистыми, разветвленными и относи­тельно прямолинейными, а также промежуточ­ными, с элементами разных типов. Форма русел определяется характером русловых де­формаций и сама задает их (рис. 119). На равнинах в условиях свободного развития русловых деформаций наиболее распростране­ны извилистые, или меандрирующие¹, реки (рис. 119, а). Они представлены следующими друг за другом излучинами. Излучины бывают разной формы и характеризуются радиусом кривизны и коэффициентом извилистости. Уча­сток суши, оконтуренный излучиной и находя-

Термин «меандр» — излучина произошел от древ­негреческого названия реки Бол. Мендерес на юго-запа­де Турции, отличающейся очень крутыми и причудливы­ми излучинами.

щийся внутри ее, называется шпорой излучи­ны, а самое узкое место шпоры — шейкой излучины.

Речные излучины формируются в резуль­тате работы самой реки. Излучины в рыхлых, легкоразмываемых породах называются сво­бодными. Их форма, размеры и динамика оп­ределяются водоносностью и режимом реки. Существует несколько точек зрения о причи­нах меандрирования рек: это и отклонение потока от прямой линии посторонними факто­рами, и выравнивание продольного профиля за счет снижения уклонов потоков. Согласно Н. И. Маккавееву, причины меандрирования кроются в гидравлических особенностях дви­жения водного потока: средняя скорость его на изгибе русла значительно больше, чем на прямом участке, и соответственно выше его транспортирующая способность. Чтобы легче справиться с переносимым материалом, река начинает искривляться и приобретает извили­стую форму.

Искривление излучин начинается еще на стадии развития побочней в прямолинейном русле и осуществляется за счет размыва их вогнутых берегов, скорость которого на сред­них и крупных реках может достигать 10 м/год и более. Причем на ранних стадиях искривле­ния излучины смещаются преимущественно вниз по течению, но затем начинает преобла­дать их поперечное перемещение, т. е. искрив­ление.

^ Уступы пойменных сегментов ^ Крупные пойменные гривы