double arrow

Речная долина


Речные долины – это относительно узкие углубления земной поверхности, образованные в результате тектонических деформаций и деятельности ледников, а также последующего формирования под действием непрерывно текущей воды.

Элементы речной долины (рисунок 8):

- русло – наиболее низкая часть долины, занятая рекой в маловодные периоды года;

- пойма – часть долины, заливаемая при самом высоком уровне воды;

- надпойменные террасы – относительно плоские участки долины, представляющие собой остатки пойм на предшествующих этапах развития долины;

- коренные берега – склоны долины выше самой высокой террасы.

Русло и пойма образуют дно долины, террасы и коренные берега – склоны долины. Высота поймы, террас, коренных берегов – превышение их бровок над уровнем воды в маловодный период года.

Основное различие между руслом реки и поймой в том, что границы русла реки четко определяются берегами и бровками русла. Пойма не имеет таких четких границ на склонах долины, так как высота паводков и половодьев постоянно меняется.

Рис. 8. Элементы речной долины

В русле различают:

- дно – подводную часть русла;




- берег – надводную часть русла от уреза воды до бровки берега;

- бровка берега – линия сопряжения берега с поймой;

- урез воды – линия сопряжения поверхности воды с берегом.

Русла рек по форме в плане подразделяются на:

- прямолинейные;

- извилистые (меандрирующие);

- разделенные на рукава;

- блуждающие.

В плановом очертании в горных районах русло реки зачастую прямолинейно или слабо изогнуто, имеет узкую пойму. На широких поймах, характерных для равнин, река обычно извивается, образуя излучины, появляются так называемые меандрирующие русла (рисунок 9).

Участок извилистого речного русла между двумя смежными точками перегиба его осевой линии называется излучиной реки.

Извилины (меандры) легко смещаются под воздействием размывающей деятельности потока в пределах дна долины; при этом происходит сближение центральных участков выше- и нижерасположенных излучин, которое завершается образованием узкого перешейка между ними и его прорывами. Образовавшаяся короткая спрямляющая протока с большим продольным уклоном быстро разрабатывается и обращается в основное русло, куда переходит весь сток реки, а отпавшая пучина превращается в староречье (старицу).

Коэффициент извилистости реки (Кизв) – это отношение реальной длины реки (L) к длине прямой (l), соединяющей ее исток и устье:

Кизв = L / l. (11)

Длина реки (L) – это расстояние вдоль русла между истоком и устьем реки.

Характерная для равнинных рек форма донного рельефа, сложенная наносами и обычно в виде широкой гряды пересекающая русло под углом к общему направлению течения, вызывающая отклонение его от одного берега к другому, называется перекатом.



Глубоководный участок реки, находящийся между перекатами, называется плесом.

В зависимости от извилистости русла закономерно изменяются и его глубины. Более глубокие места (плесы) расположены в петле излучины вогнутого участка берега, а более мелкие (перекаты) – на относительно прямолинейных участках русла между соседними плесами. Линия наибольших глубин в излучинах прижата к вогнутым подмываемым берегам, т. е. последовательно переходит от одного берега к другому.

Рис. 9. Меандрирующее русло

К основным морфологическим элементам русла относят:

- излучины (меандры);

- осередки (затапливаемые подвижные возвышения дна, отделенные от берегов водой);

- острова (более высокие, более стабильные и закрепленные растительностью осередки, а также отчленившиеся части поймы);

- рукава (части русла, отделенные островами);

- протоки (сравнительно короткие и мелкие ответвления русла, отделенные осередками);

- плесы;

- побочни (отмели, находящиеся у выпуклых берегов напротив плесов);

- перекаты;

- донные гряды различного размера;



- фарватер.

Форма и размеры поперечного сечения русла характеризуются площадью водного сечения, шириной реки, длиной смоченного периметра, средней и наибольшей глубинами, гидравлическим радиусом.

Водным сечением реки называется сечение потока в плоскости, перпендикулярной его динамической оси. При ледяном покрове площадь водного сечения определяется за вычетом площади погруженного льда.

Площадь водного сечения (ω) определяется в результате промеров глубины по всему поперечному сечению через определенные интервалы, принимаемые в зависимости от ширины.

Участки в водном сечении, особенно у берегов, где течения воды нет, называются мертвыми пространствами.При определении расхода воды они исключаются из общей площади водного сечения. Оставшаяся часть называется живым сечением русла(т. е. часть водного сечения реки, где наблюдается течение).

Поперечный профиль водного сечения строится в изобатах или горизонталях.

Изобатами называются линии равных глубин, отсчитываемых от поверхности воды. План в изобатах легко перестроить в план в горизонталях, если известны отметки уровня воды во время производства промеров.

Смоченный периметр (χ) – длина дна реки на профиле, заключенная между урезами воды.

Гидравлический радиус (R) – отношение площади поперечного (водного) сечения к смоченному периметру:

(11)

Для мелких и широких рек смоченный периметр почти равен ширине, в этом случае гидравлический радиус почти равен средней глубине.

Средняя глубина (hcp) поперечного сечения реки определяется делением его площади на ширину (В):

(12)

Ширину и максимальную глубину получают путем непосредственных измерений.

Все элементы поперечного сечения реки изменяются в зависимости от высоты уровня воды.

Положение линии наибольших глубин определяет фарватер, по которому осуществляется судоходство.

Фарватер, проходящий по главным рукавам реки, называют главным фарватером. Линию с наиболее низкими отметками дна русла реки называют тальвегом реки.

В поперечном разрезе скорости течения реки закономерно изменяются. Наибольшая скорость обычно наблюдается у поверхности. По мере приближения ко дну и к стенкам русла скорость уменьшается. Измерение скоростей течения воды необходимо для нужд судоходства и лесосплава, строительства мостов и гидротехнических сооружений, для решения множества других научных и практических задач, в том числе и для определения расходов воды.

Одной из важнейших морфометрических характеристик русла является его продольный профиль.

Продольный профиль вырабатывается под влиянием большого числа факторов, главными из которых являются степень сопротивляемости пород и грунтов, слагающих русло реки, размыв, водоносность реки и уклон ее долины.

Продольный профиль представляет собой линию пересечения дна и водной поверхности вертикальной плоскостью, проходящей через фарватер. В первом случае он называется продольным профилем дна реки, во втором – водной поверхности.

Продольный профиль речного русла характеризуется падением и уклоном.

Падениеh) – разность отметок водной поверхности или дна, на каком либо участке реки. Полное падение – разность отметок водной поверхности или дна между истоком и устьем реки.

Отношение падения к длине участка (l) называется уклоном:

(13)

Если падение и длина участка берутся в одной размерности (например, в метрах), то уклон является безразмерной величиной. А если падение принимается в метрах, длина в километрах, то единица уклона будет промилле (‰).

Средние уклоны равнинных рек невелики и мало меняются по территории. Значительно большие уклоны имеют реки горных районов. Уклоны малых горных рек могут достигать десятков и сотен промилле.

В таблице 1 представлены средние уклоны некоторых рек, протекающих на территории Российской Федерации.

Таблица 1. Средние уклоны некоторых рек на территории РФ

Река Средний уклон, ‰
Северная Двина 0,07
Нева 0,07
Волга 0,07
Обь 0,04
Енисей 0,37
Ангара 0,21
Амур 0,11
Кубань 1,46
Терек 4,77

Морфология речных долин определяется геологическими и физико-географическими условиями местности, пересекаемой рекой, историей развития долины.

Долины по морфологии поперечного профиля могут быть:

- треугольной (V-образной) формы, с глубоко врезанной долиной (в V-образных долинах энергия потока расходуется только на их углубление);

- трапециевидной формы (широкое днище = маленькое русло + большая пойма; склон более пологий; большая мощность аллювия);

- параболической формы (длинные склоны крутизной 10-25о опираются на днище шириной 100-200 метров; параболические долины выработаны мощными потоками, имеют сложное строение рыхлых отложений);

- желобовидной формы (широкое днище, плавно переходящее в аккумулятивные террасы; ширина долин – до нескольких км; коренные борта пологие (10-15о), профиль вогнутый).

Ассиметрия речных долин возникает благодаря центробежной силе. Однако в природе иногда бывает, когда один склон долины постоянно круче другого на протяжении многих километров. Такую ассиметрию называют устойчивой.

По своему генезису типы речных долин делят на:

- тектонические;

- ледниковые;

- эрозионные;

- карстовые.

Долины по морфологии продольного профиля могут быть:

- с вогнутым профилем;

- с прямолинейным профилем;

- с выпуклым профилем;

- со ступенчатым профилем.

Вдоль долины главной реки в каждой речной системе могут быть выделены три характерные зоны (рисунок 10):

I – зона эрозии с наибольшими продольными уклонами (верховья рек), характеризуется систематическим выносом наносов с постепенной врезкой дна русла в коренные породы;

II – зона транзита (в среднем течении рек), характеризуется постоянством уклонов и средних высот (отметок) дна русла;

III – зона аккумуляции (устья рек), отличается избыточным поступлением наносов, обеспечивающим систематическое наращивание высот дна.

В зоне эрозии под действием расхода Q1 происходит процесс врезки реки в коренные породы с соответствующим выносом наносов на нижележащие участки. Дно медленно понижается с соответствующим уменьшением уклонов I1. Врезание заканчивается там, где уклон долины настолько мал, что река уже не может размывать коренные породы.

В зоне транзита уклоны и высоты дна не меняются, идет перемещение наносов. В связи с увеличением площади водосбора растет расход Q2 > Q1, а уклон реки оказывается меньше, чем в зоне эрозии: I2 < I1.

В зоне аккумуляции речной поток не в состоянии переносить все поступающие сверху наносы, поэтому река, постепенно наращивая высоты дна и уровни воды, стремится создать повышенный уклон I3. Расход воды может возрастать Q3Q2, в связи с ростом площади водосбора, но может и уменьшаться Q3Q2, в связи с отсутствием притоков на устьевом участке и распластыванием паводка.

Рис. 10. Характерные зоны долины главной реки

Реки ведут себя по-разному в пределах каждой характерной зоны и формируют долины разного строения, что должно обязательно учитываться при проектировании, например, мостовых переходов.

Устье реки – это особый географический объект, охватывающий район впадения реки в приемный водоем (океан, море, озеро) и имеющий природный комплекс, который регулируется устьевыми процессами: взаимодействием и смешением речных и морских вод, отложением речных и частично морских отложений. Устья главных рек бывают разных типов (рисунок 11).

Дельта – устья рек, впадающих в бессточные озера, либо моря с незначительными приливно-отливными явлениями (например, р. Волга).

Губа – устья рек, впадающих в приливно-отливные моря и океаны (например, р. Ока). Губа непрерывно растет вверх по течению вследствие размывов льда, происходящих в связи с резкими отливами. В море (океане) напротив губы обычно формируется остров, сложенный продуктами размыва русла реки при формировании губы.

Лиман – устья рек, образовавшихся в результате геологических катастроф (например, устья рек Днепр и Буг). Лиман образуется при затоплении морем равнинных рек. Обычно вода лимана имеет промежуточную солёность между водой моря и пресной водой реки, но при малом притоке пресной воды он может сильно засоляться вследствие испарения.

Рис. 11. Характерные устья главных рек







Сейчас читают про: