Поверхносные воды и их происхождение

Атмосферные осадки, выпадая на дневную поверхность, распределяются различным образом. Часть из них просачивается в глубину и идет на пополнение подземных вод, часть испаряется в атмосферу, а другая часть стекает по поверхности, образуя поверхностный сток, который делится на площадной и линейный. Геологическая работа поверхностных текучих вод зависит от массы воды и скорости ее движения. Чем больше масса воды и скорость ее течения, тем больше совершаемая работа. Способность воды производить работу может быть названа ее живой силой (энергия потока, К), которая определяется по формуле:

К = mv² : 2

Где: К – живая сила воды;

m – масса воды или расход воды, м³/сек;

v – скорость течения, м/сек.

Геологическая деятельность поверхностных текучих вод складывается из:

1 – смыва;

2 – размыва (эрозии);

3 – транспортировки продуктов разрушения;

4 – аккумуляции продуктов разрушения.

Площадной сток. При площадном стоке вода течет по всей поверхности наклонного склона в местах, где время от времени идут сильные дожди.

Геологическая деятельность площадного стока проявляется в смыве мелкозернистого обломочного материала (алевритовый, песчаный). Максимально смыв проявляется в местах лишенных растительности, на ровных склонах. За один сильный ливень при площадном смыве может быть снесен слой рыхлого материала толщиной в несколько миллиметров. Из бассейна равнинных рек (р. Миссисипи) за один миллион лет сносится слой мощностью до 50 м, а из бассейнов горных рек (Кавказ) – до 250 м.

Линейный сток. При линейном стоке движение воды осуществляется в виде линейно направленных мощных струй и потоков в рытвинах, оврагах и речных долинах. Линейный сток делится на временный и постоянный.

Разрушительная деятельность любого водотока называется эрозия. Различают три вида эрозии: донная (глубинная), боковая и регрессивная (рис.13).

Соотношение донной, боковой и регрессивной эрозии меняется на разных стадиях развития речной долины.

Предельный уровень, к которому стремится водоток и глубже которого врезаться не может, называется базисом эрозии. Всеобщий базис эрозии – уровень мирового океана. В районах сухого климата роль базиса эрозии играют поверхности предгорных равнин.

Продольный профиль динамического равновесия

Понижение базиса эрозии меняет режим потока и нарушает равновесие между эрозией и аккумуляцией, т.к. в приустьевой части увеличивается уклон русла и возрастает скорость течения (но количество воды остается прежним). Водоток начинает углублять свое русло до тех пор, пока уклон его не станет прежним (рис.14).

Углубление русла в приустьевой части вызывает увеличение уклона и скорости выше, в соседнем участке. Глубинная (донная) эрозия, таким образом, будет распространяться вверх против течения по закону регрессивной (попятной) эрозии.

В продольном профиле водотока выберем поперечное сечение в точке (А) и рассмотрим различные соотношения в этом сечении между количеством привносимого (Q1+2) и выносимого (Q3) материала (рис. 15).

Q1 + Q2 < Q3 – это значит, что из сечения (А) водоток способен вынести больше материала, чем его привносится. Остается избыток энергии, которая будет расходоваться на эрозию

Q1 + Q2 > Q3 – в сечении (А) происходит аккумуляция обломочного материала, т.к. его привноситься больше, чем выносится.

Q1 + Q2 = Q3 – вся энергия водотока расходуется на перенос материала. В сечении (А) не происходит ни эрозии, ни аккумуляции

Продольные профили, у которых в разных сечениях соотношения между (Q1 + Q2) и Q3 разные, называются не выработанными. И профили, в которых эти соотношения уравновешены, т.е. (Q1 + Q2) = Q3 – называются выработанными.

Любой водоток все время стремится выработать продольный профиль динамического равновесия применительно к существующему в данный момент положению базиса эрозии. В любой точке такого профиля наблюдается равновесие между живой силой воды, количеством переносимого материала и сопротивляемостью дна пород на размыв.

Такова схема выработки продольного профиля равновесия реки при условии однородного состава размываемых его пород. При чередовании мягких и твердых пород в русле реки образуются пороги. Если река протекает по поверхности с расчлененным первоначальным рельефом, в русле ее образуются водопады. Один из крупнейших водопадов мира – Ниагарский, расположенный на границе США и Канады. Ширина его 914 м, высота падения воды 50 м. крупные водопады известны в Африке (Виктория, высота падения воды 120 м), в Южной Америке (Игуасу, 72 м), в Индии (Джерзоппа, 249 м), в Новой Зеландии (Сатерленд, 580 м) и др. В СССР крупные водопады находятся на Кавказе, Тянь-Шане, Памире.