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° (рис. 53). 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 плёсам, 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,

перекаты пересекают ось реки под острым углом от выпуклого участка берега одной излучины к выпуклому участку берега ни­жележащей по течению излучины. Перекаты располагаются, следо­вательно, в тех местах, где русло имеет сравнительно малую кри­визну, меняющую свой знак на обратный. Самая глубокая часть плёса 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 на 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: я) 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 осерёдок, 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.

Излучины русла, их элементы и форма. Классификация излучин

Извилистость характерна для равнинных и полугорных рек, на­ходящихся в стадии врезания или стабильного состояния продоль­ного профиля. Менее характерны излучины для рек в стадии ак­кумуляции. Лучше всего развиты излучины (меандры) у равнин­ных рек с глинистыми или суглинистыми берегами, несущими много наносов.

Полная излучина (рис. 55) состоит из двух изгибов — колен, в пределах каждого колена различают вершину и крылья изгиба. Проекция излучины на продольную ось долины называется ее ша­гом L. Выделяют также радиус излучины г. Величина, обратная радиусу, называется кривизной изгиба 1/г, а расстояние от верши­ны колена до продольной оси долины — стрелой прогиба h, прост­ранство суши внутри изгиба — шпорой. Удвоенная величина стре­лы прогиба представляет собой ширину пояса меандрирования В '. Отношение длины излучины, измеренной по оси русла, к ее проек­ции на продольную ось долины называется коэффициентом изви­листости. В среднем коэффициент извилистости меандрирующих рек равен 1,5, на отдельных участках до 2 и более.

В плане излучины могут иметь различную форму. У равнинных рек чаще всего сегментные излучины, образованные дугами круга (рис. 56, Л). Значительно распространены синусоидальные (рис. 56,5) (преимущественно на полугорных реках) и омеговидные (рис. 56, Г) излучины (на малых равнинных реках). У омеговидных излучин шпора пережата у основания крыльев, где обра­зуется шейка излучины. Реже встречаются сундучные (рис. 56, В) и заваленные (рис. 56, Д) излучины. Нередки сложные излучины (рис. 56, Е), имеющие вторичные изгибы.

Различают также первичные и вторичные излучины. Первичные излучины обусловлены рельефом земной, поверхности, на которой заложился водоток. Вторичные излучины формируются в результате работы самого водотока. Первичные меандры отличаются от вторичных невыдержанностью размеров радиусов кривизны и вообще неправильностью изгибав водотока. Ярким примером первич­ной излучины может служить Самарская лука на Волге, огибаю­щая Жигулевские горы.

Среди вторичных излучин выделяют три типа: вынужденные, свободные и врезанные.

"Вынужденные меандры образуются в результате отклонения русла речного потока каким-либо препятствием: выходом скальных пород на дне долины, конусами выноса боковых притоков и т. п. Для вынужденных меандр характерны невыдержанность размеров и отсутствие закономерностей в их конфигурации и (пространствен­ном размещении.

Свободные, или блуждающие, меандры создаются самой рекой среди рыхлых аллювиальных осадков, слагающих пойму реки. Склоны долины и террасы в образовании этих излучин не участ­вуют. Форма, размеры и динамика свободных излучин обусловлены не случайными причинами, а определяются водностью и режимом реки, Так, радиус кривизны свободных излучин пропорционален ширине русла: r=f(b), а ширина русла, как известно, находится в прямой зависимости от расхода воды. Существует определенная связь между шириной русла и шагом меандра: величина отноше­ния шага меандра к ширине русла обычно колеблется от 6 до 12. Наблюдения показывают, что у небольших (маловодных) и мед­ленно текущих (равнинных) рек кривизна излучин больше, а ши­рина пояса меандрирования меньше, чем у больших, многоводных и быстро текущих рек. Таким образом каждому водотоку присущи определенный, зависящий от водоносности и быстроты течения предельный радиус кривизны излучин и ширина пояса меандриро­вания.

Берега свободных излучин подвергаются деформациям направленного характера и испытывают смещение в продольном и в поперёчном направлениях по отношению к оси долины реки. Скорости смещения излучин находятся в прямой зависимости от расхо­да воды и уклона и в обратной от высоты берегов и некоторых других факторов. В процессе синхронных перемещений в продоль­ном и поперечном направлениях значительные изменения может претерпевать форма свободных меандр. Причины таких изменений'I рассмотрены ниже, при описании формирования поймы.

Врезанные меандры образуются из свободных в результате ин­тенсивной глубинной эрозии. В отличие от свободных меандр шпо­ры врезанных меандр не заливаются в половодье, и в каждую из лучину входит выступ коренного склона долины реки или ее надпойменных террас, т. е. излучины долины повторяют излучины русла. Размеры врезанных меандр обычно больше, чем свободных. Они также смещаются вниз по течению и в поперечном к оси до­лины направлении, но скорости этих перемещений на несколько по­рядков меньше, чем у свободных излучин. Смещение врезанных ме­андр вниз по течению в условиях прекращения глубинной эрозии может привести к их уничтожению и образованию свободных из­лучин.

Излучины, определяя гидравлическую структуру изгиба потока, играют большую роль в формировании речных долин, и прежде всего пойм и слагающих их фациальных разностей аллювия.