Работа временных водотоков и создаваемые ими формы рельефа

Исходная форма временно действующих водотоков— эрозион­ная борозда, возникающая на делювиальных склонах при переходе плоскостного смыва в линейный. Глубина борозд от 3 до 30 см, ширина равна или немного превосходит глубину. Поперечный профиль эрозионных борозд имеет V-образную или ящикообразную форму. Стенки борозд крутые, часто отвесные. После прекращения стока склоны быстро выполаживаются, ширина борозд увеличива­ется. Обычно борозды, располагаясь в нескольких метрах друг от друга, образуют разветвленные системы. Глубина и морфологиче­ская выраженность борозд вниз по склону постепенно увеличивает­ся по мере увеличения количества стекающей воды.

На распаханных склонах и склонах с разреженным растительным покровом борозды с течением времени превращаются в эро­зионные рытвины (промоины), глубина которых может достигать 1,0—2,0 м, ширина—2,0—2,5 м. Склоны рытвин также характери­зуются большой крутизной, местами они отвесные, поперечный профиль их чаще всего V-образный.

Однако не каждая эрозионная борозда превращается в промои­ну. Для образования последней нужен более мощный водоток, а, следовательно, и большая площадь водосбора. Поэтому рытвины встречаются на склонах значительно реже эрозионных борозд и обычно отстоят друг от друга на десятки метров.

Эрозионные борозды и рытвины в легко поддающихся размыву породах (песок, суглинок, лёсс и др.) могут образоваться в тече­ние одного ливня или за несколько дней весеннего снеготаяния.

В дальнейшем рытвины слу­жат коллектором для дожде­вых и талых вод.

При достаточном водосборе часть рытвин, углубляясь и расширяясь в процессе вреза, постепенно превращается в ов­раги. Глубина овра­гов 10—20 м, но может дости­гать 80 м, ширина (от бровки до бровки) 50 и более метров. Склоны оврагов крутые, часто отвесные. Поперечный профиль оврагов V-образный, Иногда овраги характеризуются плос­ким дном, ширина которого не превышает нескольких метров. Овраг отличается от рытвины не только своими размерами, но и тем, что он имеет свой соб­ственный продольный профиль, отличный от профиля склона, который он прорезает. Про­дольный профиль рытвины, как правило, повторяет про­дольный профиль склона, хотя и в несколько сглаженном ви­де.

Овраг — активная эрозион­ная форма. Наиболее подвиж­ной является его вершина, ко­торая в результате регрессив­ной (пятящейся) эрозии может выйти за пределы склона, на котором возник овраг, и про­двинуться далеко в пределы междуречий. Поэтому овраги характеризуются значительной дли­ной, исчисляемой сотнями метров и даже километрами.

Растущая вершина оврага может иметь различный вид. Часто овраг начинается сразу отвесным уступом— вершинным перепа­дом— высотой 1,0—-3,0 м, со всех сторон окруженным пологонаклоненной к нему поверхностью. Иногда в вершинах оврагов на­блюдаются нечетко выраженные в рельефе понижения, имеющие в плане эллипсовидную, округлую или (часто) округло-лопастную форму. Такие формы рельефа называют водосборными понижениями. Иногда выше вершины оврага располагаются слабо углублен­ные (1,0—-3.0 м), линейно вытянутые понижения, имеющие корытообразный поперечный профиль и задернованные пологие склоны, которые без четко выраженных бровок переходят в поверхность междуречий. Такие формы рельефа получили название ложбин. Заканчиваются ложбины едва заметными в рельефе безрусельными понижениями типа деллей. Их называют еще потяжинами. На топографических картах, даже крупномасштабных, потяжины, как правило, не находят отображения, но хорошо видны на крупномасштабных аэрофотоснимках, особенно на пашнях и участках с разреженным растительным покровом. Ложбины с привязанными к ним потяжинами в значительном большинстве случаев являются не следствием развития оврагов, а причиной их возникновения. Поэтому овраги, заложившиеся по ранее существовавшим эрози­онным формам, называются донными, вторичными или вложенны­ми оврагами, а возникшие на склонах речных долин и развившие­ся из более мелких эрозионных форм,— береговыми или первич­ными.

С ростом оврага в длину и выработкой продольного профиля эрозионная сила стекающей воды уменьшается. Склоны оврага выполаживаются, на них появляется растительность. Расширяется дно оврага как за счет продолжающейся боковой эрозии, так и за счет отступания склонов в результате склоновых процессов. Овраг превращается в балку. Переход оврага в балку совершается не сразу на всем его протяжении. Процесс этот начинается с нижней, наиболее древней части оврага и постепенно распространяется вверх.

В дно балки в дальнейшем может снова врезаться овраг. При неоднократном врезании донных оврагов в балке образуются пло­щадки-ступени, сложенные балочным аллювием, — балочные тер­расы.

Овражный и балочный аллювий отличается низкой степенью сортировки материала. Обычно наиболее грубый материал приурочен к нижней части разреза, более тонкий к верхней части. Однако и тот и другой отсортированы плохо, песчано-суглинистый материал «засорен» щебнем и плохо скатанными валунами, слоистость грубая и не всегда четко выражена.

Выносимый из оврагов и балок материал, если он не уносится рекой, откладывается в устьях, образуя конусы выноса. Материал, слагающий конусы выноса временных водотоков, называется про­лювием. Состав пролювия зависит от характера осадков, слагаю­щих склон, прорезаемый оврагом или балкой, стадии развития оврага и характера стока дождевых и талых вод. В целом, для него характерна плохая сортировка материала, слабая окатанность обломков, уменьшение размера частиц от вершины конуса выноса к его основанию и от его осевой линии к краям.

Овражная эрозия—природное бедствие, наносящее большой ущерб народному хозяйству. Рост оврагов уменьшает площадь уго­дий, пригодных для земледелия. Известно немало примеров пре­вращения ранее богатых пахотных земель в непригодные для зем­леделия, изборожденные оврагами площади.

Скорость овражной эрозии очень большая. На Нижнем Дону, например, скорость роста оврагов составляет в среднем 1—1,5 м в год, на Ставрополье (Северный Кавказ) —до 3 м в год. Исследо­вания Б. Ф. Косова показали, что современные физико-географические условия тех районов, для которых характерна густая ов­ражная сеть (Черноземный центр европейской части СССР, Став­рополье, Приволжская возвышенность, Средний запад США и мно­гие другие), в целом неблагоприятны для развития оврагов. Овражная эрозия здесь порождена хозяйственной деятельностью человека: интенсивной распаханностью, неправильными севообо­ротами, неумеренным выпасом скота. Нередко овраги зарождают­ся на склонах по колеям грунтовых дорог.

Следующей стадией развития эрозионных форм, создаваемых временными водотоками, является речная долина с постоянным водотоком. Все более углубляющаяся эрозионная форма может до­стигнуть уровня грунтовых вод, которые дают начало речке.

Однако в описанном генетическом ряду: эрозионная борозда— рытвина—овраг—балка—речная долина—вовсе не обязателен переход одних форм в другие или возникновение одних форм из других. Выше уже говорилось, что не каждая эрозионная борозда превращается в рытвину и не каждая рытвина—в овраг. Овраг еще в период энергичной глубинной эрозии может врезаться до уровня грунтовых вод и, минуя балочную стадию, превратиться в долину ручья с постоянным водотоком. Точно так же не каждая балка может -превратиться в речную долину, и не каждая балка в своем развитии проходила овражную стадию. Так, в условиях гумидного климата на территориях, покрытых лесом, многие эро­зионные формы типа балок никогда не были оврагами и формиро­вались изначально по типу балок или ложбин.

Определенную специфику имеет деятельность временных водо­токов в горах. В горах в верховьях водотоков обычно образуются четко выраженные в рельефе водосборные воронки— углубления в виде амфитеатров, склоны которых прорезаны эрозионными бо­роздами и рытвинами, ветвящимися кверху и сходящимися к ос­нованию воронки, откуда начинается канал стока. Последний пред­ставляет собой тянущуюся вниз по склону глубокую и узкую рыт­вину овражного типа с V-образным поперечным сечением. У ниж­него конца канала стока формируется конус выноса. Зна­чительная крутизна продольных профилей и большие перепады высот между верховьями и устьями обусловливают интенсивную разрушительную работу временных потоков гор.

Особенно большую работу временные горные водотоки осущест­вляют в условиях жаркого и сухого климата. Здесь на склонах, лишенных растительного покрова, процессы выветривания проте­кают очень интенсивно. Этому в значительной мере способствует удаление рыхлых продуктов выветривания с крутых склонов гор.

Скопившиеся в нижних частях склонов и в понижениях про­дукты выветривания большую часть года остаются сухими. Во вре­мя сильных ливней (свойственных аридным областям) или интен­сивного весеннего снеготаяния большие массы быстро текущей с гор воды захватывают накопившиеся продукты выветривания и превращаются в грязекаменные потоки, называемые селями. Сели—грозное явление природы, с которым трудно бороться даже при использовании современных технических средств. Неред­ко сели наносят большой ущерб населению, сельскохозяйственным угодьям, промышленным и иным объектам, расположенным в селеопасных районах.

Временные водотоки, зарождающиеся на склонах гор аридных стран, при выходе из гор образуют обширные пролювиальные рав­нины, окаймляющие подножья гор. Равнины формируются за счет слияния многочисленных конусов выноса и имеют обычно волни­стый продольный профиль (вдоль подножья гор). Состав пролювия и распределение в нем материала зависит от тех же факторов, ко­торые определяют строение конусов выноса оврагов.

Если временные горные водотоки впадают в реку, их конусы выноса способны оттеснить или даже перегородить долину реки, образовав временную плотину. Прорыв такой плотины скопившей­ся выше по течению водой может привести к возникновению селя в долине реки.

Подрезанные рекой конусы выноса временных водотоков обра­зуют в долинах горных рек псевдотеррасы, которые морфологиче­ски похожи на настоящие речные террасы. Отличаются от них строением и составом слагающего их материала. Существенной особенностью псевдотеррас является их невыдержанность по про­стиранию и значительные колебания относительных высот на ко­ротких расстояниях.

РАБОТА РЕК. РЕЧНЫЕ ДОЛИНЫ

Постоянные водотоки—реки—в процессе своей деятельности вырабатывают линейные отрицательные формы рельефа, называе­мые речными долинами. Основные элементы речной долины — рус­ло, пойма, речные террасы.

Русло реки— наиболее углубленная часть речной долины, по которой протекает речной поток в межень. Русла рек различаются по ширине и морфологии в плане. Однако в их строении имеется и целый ряд общих черт. В русле каждой реки наблюдаются пе­рекаты и плёсы, чередование которых вдоль течения реки наруша­ет равномерность уклона речного дна. Типичный для равнинной реки перекат— большая песчаная гряда, пересекающая русло под углом 20—30°. Гряда асимметрична: склон ее, обращен­ный против течения, отлогий, склон, совпадающий с направлением течения,—крутой (15—30°). Крутой склон называется подвальем. Примыкающие к берегам и возвышающиеся над меженным уров­нем расширенные части гряды переката называются побочнями, тот из них, который расположен ниже по течению, называется нижним побочнем, противоположный—верхним.

Глубокая часть русла у противоположного побочню берега на­зывается плёсовой лощиной, или плёсом, а седловина между побоч­нями— корытом переката. Корыто переката обычно ориентировано под углом (от 20 до 50°) к продольной оси русла, и меженный поток реки, огибая нижний побочень, переваливает на участке пе­реката от одного берега к другому. Так же ведет себя и стрежень реки.

Кроме описанной простой формы переката встречаются и дру­гие, в том числе перекаты-россыпи— сплошные обмеления русла без отчетливо выраженных побочней. У меандрирующих рек, или рек с излучинами, плёсы приурочены к вогнутым участкам берега,

Рис. 53. Элементы переката: А— план в изобатах; Б— профиль по линии стрежня (по Н. II. Маккавееву):

а — поверхность побочней, возвышающихся над меженным уровнем воды; б — линия стрежня; в — берега меженного русла; 1, 2, 3,— изобаты.

 

перекаты пересекают ось реки под острым углом от выпуклого участка берега одной излучины к выпуклому участку берега ни­жележащей но течению излучины. Перекаты располагаются, следо­вательно, в тех местах, где русло имеет сравнительно малую кри­визну, меняющую свой знак на обратный. Самая глубокая часть плеса и самая мелкая часть переката несколько сдвинуты вниз по течению относительно точек наибольшей и наименьшей кривизны русла (рис. 54).

Большинство перекатов перемещается вниз по течению реки. Пе­ремещение их происходит преимущественно во время половодья со скоростью от нескольких дециметров до нескольких сотен мет­ров в год. Перемещаясь вниз по течению, побочни перекатов вызывают местный размыв противоположного берега. У больших равнинных рек при прохождении побочня переката противополож­ный берег может отступить па 100 и более метров.

Аллювий, слагающий перекаты, характеризуется довольно хо­рошей сортировкой и четкой косой слоистостью. Аллювий плёсов менее сортирован. В основании аллювиальных отложений плёсов часто можно наблюдать базальную (т. е. лежащую в основании аллювиальной серии отложений) фацию аллювия, представленную крупнообломочным материалом. О формировании этой фации ал­лювия несколько подробнее будет сказано ниже.

В руслах рек часто встречаются и такие формы рельефа, как острова. Разделение (фуркация) русла и образование островов обычно служит признаком повышенной аккумуляции на данном участке реки несомого ею обломочного материала. Особенно мно­го островов, делящих русло на множество рукавов, наблюдается: а) в дельтах рек, б) при выходе горных рек на равнину, в) в мес­тах пересечения рекой отрицательных геологических структур, ис­пытывающих погружение в настоящее время, г) в межгорных впа­динах, расположенных между поднимающимися хребтами. Во всех этих случаях аккумуляция материала является следствием паде­ния скоростей течения в связи с уменьшением уклонов. Большин­ство речных островов имеет высоту, не превышающую высоты пой­мы, и затопляется в половодье.

Общая схема образования аккумулятивного острова такова: в стрежневой зоне реки удельный расход наносов обычно макси­мальный, и поэтому при общем замедлении скорости течения (в ре­зультате подпора или уменьшения уклона) интенсивность аккуму­ляции здесь больше, чем у берегов. На стрежне реки вырастает осерёдок — не закрепленная растительностью отмель, лишь немно­го поднимающаяся над уровнем межени. Появление осерёдка при­водит к разделению русла на протоки. В каждом из протоков в стрежневой зоне также может образоваться осерёдок, вызываю­щий более дробное деление потока, и т. д. С течением времени осередок, покрываясь растительностью, наращивается за счет ак­кумуляции наносов полых вод и постепенно становится островом. Остров перемещается вниз по реке за счет размыва его верхней по течению части — приверха и наращивания нижней— ухвостья. В местах интенсивной аккумуляции верховья островов могут перемещаться против течения реки. Такой регрессивный рост остро­вов происходит за счет причленения к их приверхам осередков, спускающихся с вышележащего участка реки.