ФЛУВИАЛНИ ПРОЦЕСИ И ФОРМИ НА РЕЛЕФА

Водата е един от главните агенти на екзогенното релефообразуване на повърхността на Земята. Поради това, че на нашата планета има хидросфера, нейният релеф се различава от релефа на другите планети от Слънчевата система. Формите на релефа, създадени от дейността на водата, могат да бъдат отнесени към три големи групи – флувиални процеси и форми, свързани с дейността на повърхностно течащите води (склонови потоци, ручеи, реки), брегови и дънни процеси и форми – резултат от действието на езерните, морските и океанските води и форми на подземния морфогенезис – създавани от дейността на подземните води.

Повърхностно течащите води са един от най-важните фактори, които преобразуват релефа. Съвкупността от геоморфоложки процеси, осъществявани от течащите води, са получили названието флувиални. В по-тесен смисъл терминът „флувиални процеси“ включва процесите и явленията, които се осъществяват от линейно течащите водни потоци.

Общи закономерности на дейността на водните потоци

Водата попада на земната повърхност или под формата на валежи от дъжд или в резултата на топенето на снеговете и ледовете.Част от тези води попива в почвата и скалите и образува грунтовите и подземните води. Друга част се стича по земната повърхност и образува повърхностния отток, наблюдаван почти навсякъде на сушата. Съществуват три основни форми на повърхностния отток – склонов, като ручеи и руслов (речен). Тези три форми и релефа са в тясна взаимовръзка. Повърхностният отток участва активно в организацията и преустройството на релефа. В същото време релефът организира и преразпределя различните форми на повърхностен отток. В резултат на това се образува единна хидролого–геоморфоложка система, главни елементи на която са повърхностно течащите води и релефът. Подобни системи на глобално, регионално и локално ниво се наричат флувиални и водноерозионни системи.

Повърхностният отток на водите се осъществява отгоре надолу – от вододелите до речните легла. По този път закономерно се изменят и формите на отток, и процесите на взаимодействие на водата с повърхността и формите, възникващи в резултат на това взаимодействие.

Повърхностен отток се формира в момента, когато количеството на постъпващата на повърхността вода превиши количеството на водата, която попива (инфилтрира) в почвата и скалите, изграждащи тази повърхност. На вододелите и полегатите вододелни склонове, където масата на водата и нейната скорост не са големи, оттокът се осъществява под формата на малки струйки или пелена. Движението на водата има ламинарен характер. По-надолу, на склоновете, с нарастването на наклона нараства масата и скоростта на водата. Струйчатата и плоскостна форма на движение се заменя от концентрирано стичане под формата на малки ручеи. Оттокът преминава от разстлан по цялата повърхност под формата на пелена в линеен. Ако водното количество е много голямо може да се запазва и плоскостния отток. Още по-надолу по склона и към неговото подножие преобладава линейно концентрирания турбулентен отток. Тук вече се образуват леглата на големи и малки потоци и реки (временни и постоянни).

В зависимост от морфологията на повърхността и измененията на формата на оттока се променя и геоморфоложката дейност на стичащата се вода. Тя е свързана с три взаимосвързани процеса – размиване, транспорт на обломъчния материал и неговата акумулация надолу по течението. Първият процес се нарича ерозия (от латин. Erodere – разяждам, изяждам) и се състои в размиването на почвата и скалите от водата и създаването на съответни форми на релефа – врязвания в земната повърхност. Ерозионната дейност на водния поток е свързана с откъсването на скални частици от речното легло, което се определя от съотношението между живата сила на потока и сцеплението на частиците, коразията (механичното въздействие на влачените от потока твърди частици на речното дъно и бреговете) и химическото разтваряне на скалите изграждащи речното легло.

Водните потоци създават ерозионни и акумулационни форми на релефа, тясно свързани помежду си. Отмиването и акумулацията на материала често се сменят в пространството и времето. Поради това не съществуват геоморфоложки комплекси, в които да са развити форми само от единия тип. Може да се говори само за области с преобладаваща ерозия или преобладаваща акумулация. Но на сушата ерозионните форми имат по-голямо разпространение в сравнение с акумулационните. Това се обуславя ат факта, че значителна част от разрушения материал, пренасян от временните и постоянните потоци, се изнася в моретата и океаните. Там се наслагва на дъното и образува морските седиментни скали.

Ерозионната дейност на потоците се осъществява за сметка на тяхната жива сила, коразията /въздействието на влачените късове на дъното и бреговете/ и химическото влияние на скалите, изграждащи дъното и бреговете на реката.

Най-голямо значение има живата сила, или енергията на потока. Тя се изразява с формулата F=mv²/2 , където F е енергията на потока, m – водната маса, v – скоростта на течението. Масата на водата е пропорционална на разхода на потока. Скоростта на течението се изразява с формулата на Шези v=c√Ri , където c е коефициент, зависещ от нервността на дъното, R – хидравличен радиус /отношение на площта на живото сечение на потока към мокрия периметър на леглото/, i – наклон. От тук следва, че колкото по-многоводен е потокът и по-голям наклонът, толкова по-голяма е неговата жива сила и разрушителната му способност. Но той ще извършва ерозия само в случай, когато не цялата жива сила се изразходва за транспорт на твърдия материал и преодоляване на съпротивлението. В противен случай в речното легло ще се извършва акумулация.

В ерозионната дейност на потоците се различават дълбочинна /дънна/ ерозия, насочена към удълбаване на речните долини, и странична /латерална/ ерозия, водеща до разширяването на долината. В дейността на всеки поток почти винаги могат да се забележат признаци и на двата вида ерозия. Но тяхната интензивност се изменя в зависимост от наклона на леглото, геоложкия строеж на територията, на която протича реката, стадия на развитие на потока /неговата възраст/ и редица други причини. Преобладаването на единият или другият вид ерозия намира отражение най-вече в морфологията /формата/ на долините на потоците. Тесните, дълбоки и относително прави долини са свидетелство за интензивна дълбочинна ерозия на протичащите в тях потоци. Широките долини, с плоски дъна и със свободно меандриращи речни легла говорят за преобладаването на страничната ерозия.

Ширината на речната долина зависи от големината на потока, скалния състав, наклона на местността и други фактори. Удълбаването на речното легло също не протича безкрайно. То се ограничава преди всичко от нивото на водния басейн /езеро, море/, в който се влива потокът. Това ниво се нарича ерозионен базис. Общ ерозионен базис за реките е нивото на Световния океан. Наред с него се различават още и местни ерозионни базиси, които се разполагат на различна височина. Възникването на местен ерозионен базис се определя най-вече от геоложкия строеж на леглото на потока. Разкриването на устойчиви скали, пресичащи леглото, неизбежно води до забавяне на врязването, поради което за определен период от време профилът на леглото над устойчивите скали ще се приспособява към този временен базис.

Тъй като нивото на водата в дадена реката представлява ерозионен базис за вливащите се в нея притоци, то нивото на нейното долинно дъно играе ролята на местен ерозионен базис по отношение на прилежащата повърхност на водосбора, който тя дренира.

Над ерозионния базис водният поток удълбава своята долина до тогава, докато не образува профил, във всяка точка на който живата му сила се уравновесява със съпротивлението на скалите на размиване, а транспортиращата способност на потока се окаже изравнена по цялата дължина на профила. Такъв профил се нарича профил на равновесие. Профил на равновесие (вдлъбната крива) може да бъде изработен от даден поток само при определени условия: 1) еднороден състав на скалите, които се размиват от потока, по цялата му дължина; 2) постепенното увеличаване на водното количество от извора към устието.

В естествени условия повърхността, по която се стичат потоците, най-често е изградена от различни по състав скали, което определя и различната им устойчивост на размиване. По податливите се разрушават по-лесно, по-устойчивите забавят дълбочинната ерозия. В такива случаи надлъжния профил на потока представлява сложна крива, на която се редуват участъци с различни наклони. Идеален профил на равновесие теоретически може да бъде достигнат от всеки поток, но сложността и изменчивостта на географските и геоложките условия, в които се изработва речното легло, практически правят недостижимо такова състояние.

Надлъжният профил на водните потоци се характеризира с наличието на водопади, прагове и бързей. Водопад се нарича мястото, където леглото на потока образува откос (стъпало), от който водата пада надолу. Съществуват няколко вида водопади:

• Ниагарски – когато водната маса пада на широк фронт, а ширината на водопада е равна или по-голяма от неговата височина

• Йосемитски или каскаден – водата пада на сравнително тясна струя, понякога от много голяма височина, при което струята често се разбива на поредица от каскади, съответстващи на отделни откоси

• Карелски тип - стръмен (до 400) но не отвесен участък от леглото (водопд Иматра на р. Вуоксе).

Поредица от прагове, образуващи серия от неголеми водапади , се наричат катаракти. Участъците от леглото с по-голям наклон и по-големи скорости на течение са наричат бързеи.

Генезисът на откосите в надлъжния профил на потоците може да е различен - те или са свързани с неравности от „първичния“ релеф, чийто произход също може да е различен; rли с разкриването на устойчиви скали (в резултат на дълбочинната ерозия на потока или нарастването на тектонска структура на пътя му), или със затрупването на леглото от срутищни маси или изнасянето на материал от приточните долини.

Сред общите закономерности на дейността на водните потоци трябва да се отбележи и регресивната ерозия, в резултата на която възникналите на склона потоци се придвижват със своите върхови части към вододелите, в дълбочина на междуречията.

Обща особеност на ерозионната дейност на потоците е нейният селективен, избирателен характер. Изработвайки своите отточни канали водата избира най-податливите за врязване участъци, приспособявайки се към разкриващите сена повърхността по-лесно разрушими скали или към тези участъци, където здравината на скалите е отслабена по тектонски причини – осевите зони на гънките, тектонски пукнатини, разломи, зони на натрошаване на скалите.

Материалът, получен в резултат на ерозионната дейност на потоците се отнася надолу по течението. Неговото транспортиране става по различни начини – влачене на късовете по дъното, салтация (saltatio – скок), пренос на малките частици в плаващо състояние, във вид на разтвор, под формата на замръзнали в леда късове.

Максималната маса от частици, която потокът може да пренася е пропорционална на скоростта на течението на шеста степен и се изразява посредством формулата на Ери – P_m = Av⁶, където P_m е масата на частиците, А – коефициент, зависещ от наклона на дъното, формата на частицата, нейната маса и дълбочината на потока, v – скоростта на течението. Формулата на Ери предоставя възможност да се обясни голяматна разлика в размерите на късовете, пренасянеи от планинските и равнинните реки или от една и съща река по време на пълноводие и маловодие, когато с увеличаването на масата на водата се увеличава и скоростта на нейното течение.

Наслагите образувани от постоянните водни потоци (реките) се наричат алувий. Той забележимо се различава от другите генетични типове континентални наслаги (склонови, ледникови и др.) преди всичко по сортировката и степента на заобленост на късовете. Сортировката и заоблянето на късоввете, съставящи алувия, започва веднага след попадането им във потока и продължава по време на транспортирането им. Заоблянето на късовете става вследствие тяхното удряне и триене един с друг, с дъното и бреговете на потока. В процеса на пренос късовете не само се заоблят, но и намаляват размера си. Поради това с течение на времето валуните преминават в чакъл, чакъла в гравели, гравелите в пясък. Следователно надолу по течението алувиалните наслаги стават все по дребно зърнести, ако в този процес не се намесят странични фактори – постъпването на едър късов материал в резултата на срутвания, изнасяне на материал от временните потоци. По течението се променя и състава на алувия. Това става, тъй като по-неустойчивите минерали и скали се шлифоват по-бързо, а също и поради въздействието на водата върху разтворимите скали и минерали. В процеса на транспортиране се осъществява сортировка на късовете според тяхната маса и големина.

В резултат на продължителното действието на ерозионно-акумулационните процеси положителните форми на релефа се разрушават, а в отрицателните се натрупват наслаги. Релефът постепенно се заравнява – възвишенията се понижават в резултата на ерозията, а повърхността на пониженията се издига в резултат на акумулацията. Формира се ерозионно-акумулационен релеф.