Эрозия и отложение потока
Текущая вода является очень важным механизмом как эрозии, так и осаждения.
Поток воды в основном связан с градиентом потока, но он также контролируется геометрией канала потока.
Скорость потока воды уменьшается за счет трения вдоль русла потока, поэтому она является самой медленной у дна и краев и наиболее быстрой у поверхности и в середине.
Фактически, скорость чуть ниже поверхности, как правило, немного выше, чем прямо на поверхности из-за трения между водой и воздухом. На изогнутой части потока поток является самым быстрым снаружи и самым медленным внутри.
Другими факторами, которые влияют на скорость потока воды, являются размер отложений в русле потока - потому что крупные частицы имеют тенденцию замедлять поток больше, чем мелкие - и расход, или объем воды, проходящий точку в единицу времени (например, м3/сек).
Во время паводка уровень воды всегда поднимается, так что есть большая площадь поперечного сечения для воды, чтобы течь в; однако, пока река остается ограниченной своим руслом, скорость потока воды также увеличивается.
Крупные частицы остаются на дне - нагрузка на кровать - и могут перемещаться только во время быстрых потоков в условиях наводнения.
Они могут быть перемещены с помощью сальтации (подпрыгивания) и тяги (выталкивания силой потока).
Частицы меньшего размера могут время от времени оставаться на дне, где они могут перемещаться путем сальтации и тяги, но они также могут удерживаться в суспензии в проточной воде, особенно при более высоких скоростях.
Как вы знаете из интуиции и из опыта, потоки, которые текут быстро, имеют тенденцию быть турбулентными (пути потока хаотичны, а поверхность воды кажется шероховатой), а вода может быть мутной, в то время как потоки, которые текут медленнее, имеют ламинарный поток (прямой линия потока и гладкая поверхность воды) и чистая вода.
Турбулентный поток более эффективен, чем ламинарный поток, для удержания осадков в суспензии.
Поток воды также имеет растворенную нагрузку, которая составляет (в среднем) около 15% от массы транспортируемого материала и включает в себя ионы, такие как кальций (Ca +2) и хлорид (Cl-) в растворе. Растворимость этих ионов не зависит от скорости потока.
Чем быстрее течет вода, тем крупнее частицы, которые могут удерживаться во взвешенном состоянии и транспортироваться в проточной воде.
Однако, как открыл в 1940-х годах шведский географ Георгий Филип Хюлстрём, связь между размером зерна и вероятностью его эрозии, транспортировки или отложения не так проста, как можно себе представить.
Рассмотрим, например, 1 мм песчинку. Если она покоится на дне, она будет оставаться там до тех пор, пока скорость не станет достаточно высокой, чтобы разрушить ее, около 20 см/с.
Но как только она окажется во взвешенном состоянии, та же самая 1-миллиметровая частица останется во взвешенном состоянии, пока скорость не упадет ниже 10 см/с.
Для гравийного зерна 10 мм скорость эрозии составляет 105 см/с, а в суспензии - всего 80 см/с.
Другими словами, крошечное зерно ила требует большей скорости разрушения, чем песчинка, которая в 100 раз больше!
Для частиц размером с глину расхождение еще больше.
В потоке наиболее легко разрушаемые частицы представляют собой мелкие песчинки от 0,2 мм до 0,5 мм.
Все, что меньше или больше, требует более высокой скорости воды, чтобы эрозия и увлечение потоком.
Основная причина этого заключается в том, что мелкие частицы, и в особенности крошечные глинистые зерна, имеют сильную склонность к слипанию и поэтому их трудно вывести из русла ручья.
Важно знать, что поток может одновременно разрушать и оседать. Например, при скорости 100 см/с ил, песок и средний гравий будут вымываться из русла реки и транспортироваться во взвешенном состоянии, крупный гравий будет удерживаться во взвешенном состоянии, галька будет транспортироваться и осаждаться, а булыжники и валуны будут оставаться стационарный на русле ручья.
Типы потоков
Каналы потока могут быть прямыми или изогнутыми, глубокими и медленными или быстрыми и забитыми грубыми осадками.
Цикл эрозии имеет некоторое влияние на природу потока, но есть несколько других важных факторов.
Молодежные потоки, которые активно сокращают свои каналы, имеют тенденцию быть относительно прямыми и обычно не классифицированы (это означает, что пороги и падения распространены).
Молодые потоки, как правило, имеют морфологию бассейнов ступеней , что означает, что поток состоит из серии бассейнов, соединенных порогами и водопадами.
Они также имеют крутые склоны и крутые и узкие V-образные долины - в некоторых случаях достаточно крутые, чтобы их можно было назвать каньонами.
В гористой местности, такой как в западной Альберте и Британской Колумбии, крутые молодые потоки обычно текут в широкие и относительно низкие градиенты U-образных ледниковых долин.
Молодые потоки имеют высокую осадочную нагрузку, и когда они впадают в ледниковые долины с низким градиентом, где скорость недостаточно высока, чтобы нести весь осадок, развиваются плетеные узоры, характеризующиеся серией узких каналов, разделенных гравийными полосами.
Плетеные потоки могут развиваться везде, где есть больше осадков, чем поток способен транспортировать.
Одна из таких сред находится в вулканических регионах, где взрывные извержения производят большое количество неконсолидированного материала, который вымывается в потоки.
Поток, который занимает широкую плоскую пойму с низким уклоном, обычно переносит только мелкие и мелкие отложения и образует извилистую структуру потока.
Когда поток течет за угол, вода снаружи должна уходить дальше и имеет тенденцию течь быстрее.
Это приводит к эрозии на внешней стороне кривой, осаждению на внутренней стороне и образованию точечного стержня.
Со временем извилистость потока становится все более преувеличенной, и канал перемещается в пределах своей поймы, образуя извилистую картину.
