Что такое долина в географии. Что такое речная долина: определение

Материал из Юнциклопедии

Речная долина-результат деятельности текущей воды в виде линейно вытянутого понижения на поверхности суши от истока реки до ее устья. По облику долины, имеющимся в ней речным отложениям опытный краевед узнает сведения не только о реке, но и этапах развития долины, новейших движениях земной коры в бассейне реки, геологическом строении района, действующих здесь силах выветривания и многом другом.

Долина ограничена с боков склонами. Самая низкая ее часть-днище, русло занято потоком воды. Там, где оно переходит в склоны, у уреза воды расположена подошва склонов, а где верхняя часть склонов смыкается с окружающей местностью-бровка. Над руслом реки расположена пойма: плоская поверхность, заливаемая в половодье. Это-нижняя (луговая) терраса долины. Она обычно выше около русла (прирусловой вал) и понижена вдали от русла. Различают ежегодно затопляемую низкую пойму и заливаемую раз в несколько лет, при сильных наводнениях-высокую. Ширина пойм на крупных реках достигает 15-25 км.

Выше поймы располагаются на различной высоте остатки бывших пойм, террасы, подобные огромным плоским ступеням. Некогда их поверхности затапливались в паводки. Затем река врезалась глубже, оформив новую пойму на более низком уровне, а прежняя пойма превратилась в террасу. Террасы подобны памятным зарубкам, оставленным рекой на земной поверхности. Они свидетельствуют об этапах изменения базиса эрозии-уровня, до которого в данном районе горные породы размываются текучими водами.

Террасы содержат множество сведений об истории реки. Более старые, т. е. ранее образовавшиеся, верхние террасы. Они нередко имеют такое строение, что в основании террас залегают коренные породы, а с поверхности они покрыты речными наносами (аллювием). Такие террасы называются цокольными. На них нередки отложения былых озер, болот, имеются древние дюны, в торфе и аллювии-остатки существовавших некогда животных и растений, поселений древних людей. Нижние, молодые террасы и пойма обычно целиком сложены аллювием (песок, галька, глина).

По форме речной долины можно судить о ее возрасте и стадии развития. На первых этапах вода активно размывает дно и берега, углубляет русло реки. Поток увлекает с собой много обломков, которые царапают, срезают, стирают горные породы, слагающие ложе реки и берега. На этой стадии разрушение - эрозия преобладает над накоплением аллювия в русле. Вырабатывается долина V-образной формы. Подобные долины-неширокие, с крутыми склонами, порожистыми руслами, характерны для горных рек и молодых рек на равнинах. В горах, прорезая толщу горных пород, река образует ущелье и каньоны. Они бывают узкими, с отвесными склонами, дно почти целиком занимает русло реки. Ущелье, в отличие от каньона, меньшей ширины и не имеет уступов-террас.

Более широкие долины V-образной (коробчатой, корытообразной) формы характерны для рек зрелой стадии, когда их работа направлена преимущественно на расширение долины и отложение осадков. Течение речного потока более спокойное, появляются первые излучины, в нижнем течении образуются рукава, накапливается аллювий. Одновременно в верховьях может продолжаться углубление русла- ранняя стадия развития. В этом отношении река напоминает дерево: верхние ветви (истоки, верховья) молодые, а нижние ветви и ствол (главное русло в среднем и нижнем течении) - пожилые, зрелые.

В старости река нетороплива, извилиста, образует излучины (меандры), склоны ее пологие. Река продолжает боковую эрозию, переносит и откладывает рыхлый мелкий материал. Однако в отличие от живых существ, река способна вновь вступить в стадию молодости. Например, когда она с изменением климата становится многоводнее или когда понижается ее базис эрозии. Тогда река вновь начинает врезаться в горные породы, углублять свое русло. В этом случае, как мы уже знаем, бывшая пойма превращается в террасу, идет формирование новой поймы. Следовательно, по числу террас можно судить, сколько раз «омоложалась» река (понижался базис эрозии).

Многие реки равнин (Волга, Днепр, Ока и др.) имеют долгую историю, исчисляемую сотнями тысячелетий, а то и миллионами лет. Они проделали гигантскую работу в формировании рельефа, перенесли массу рыхлого материала к устьям, создали огромные долины. В эти долины спускались с севера ледники, заходя далеко на юг. Следы ледникового периода остались в некоторых долинах и их террасах. Современные долины ряда рек не всегда совпадают с древними. Поэтому к названиям древних заброшенных участков долин добавляют приставку «палео», чтобы подчеркнуть, что речь идет о древней долине (Палеоволга, Палеоднепр и т. д.).

В продольном профиле многих долин, особенно молодых, имеются участки, где падение русла крутое. В этих местах реки текут стремительно по порогам, иногда низвергаясь водопадами. С течением времени поток выравнивает такие места и продольный профиль становится плавным - это один из признаков зрелости долины. В речном аллювии на террасах и в современных руслах, как известно, образовались многие россыпные месторождения золота, платины, алмазов... По речным отложениям и содержащимся в них минералам можно судить о том, какие горные породы и какие месторождения полезных ископаемых можно встретить вверх по долине. Поэтому знание особенностей формирования речных долин имеет значение и для краеведов.

Речные долины всегда привлекали человека своими ровными террасами и поймами, удобными для размещения поселений, пастбищ и посеврв. Недаром междуречье Тигра и Евфрата считают «колыбелью человечества»: в глубокой древности именно здесь зародилась высокая культура вавилонян и ассирийцев.

На уроках географии в школе нам рассказывали, что такое долина. Сегодня мы освежим ваши школьные знания, а также дадим дополнительную информацию по этой теме.

Что такое долина: определение

Долина - это вытянутая форма рельефа, удлиненная впадина, которая образуется в результате эрозии почвы под действием текучей воды. Речная вода постепенно смывает почву по берегам реки - так и возникает долина. Обычно долины образуются по берегам водоемов. Зачаточными формами долины являются овраги, балки, промоины, которые образуются непостоянными водными течениями. Иногда появление долины обусловлено не действием текучей воды, а особенностями геологического строения рельефа. Примером может служить Калифорнийская долина в Северной Америке.

Виды долин

Геологи выделяют горные и равнинные долины. Как понятно из названия, первые образуются в горах, а вторые - на равнинах. Горные долины характеризуются большой глубиной при небольшой ширине. Они имеют неравномерные крутые склоны. Равнинные долины, напротив, неглубоки и широки. Они имеют пологие ровные склоны. Подробнее о равнинах вы можете прочитать в статье .

Строение долины

Геологи выделяют следующие элементы долины:

• склоны;
• подошва склонов - место соединения дна и склонов долины;
• бровка - место, где соединяются склоны долины с прилегающим рельефом;
• террасы - небольшие площадки, расположенные выше дна долины.

Склоны могут быть пологими или крутыми, высокими или низкими. У молодых долин дно недостаточно выделяется, склоны часто плавно переходят в берег реки. Со временем каждый элемент становится более выраженным.

Особенности долины

Речные долины часто соединяются между собой и образуют сложную разветвленную систему ландшафтов. Рельеф долин довольно непостоянен и подвержен изменениям из-за речных потоков, которые могут менять направление.

Другие интересные и информативные статьи по географии вы найдете в нашем разделе .

Долина (речная) - отрицательная, линейно вытянутая форма рельефа с однообразным падением. Образуется обычно в результате эрозионной деятельности текучей воды. Речная вода, смывая берега и подошву, образует речную долину.

Зачаточными формами речных долин являются промоины, балки, овраги, создаваемые непостоянными (периодическими) водотоками.

Долины обычно образуют целые системы; одна долина открывается в другую, эта, в свою очередь, в третью и т. д., пока их сливающиеся водотоки одним общим руслом не впадут в какой-либо водоём.

Гидрологами, геологами и геоморфологами выделяются следующие основные элементы долины:

• склоны - участки земной поверхности, ограничивающие долину с боков
• дно или ложе (иногда именуется днище) - самая низкая и относительно ровная часть долины, заключенная между подошвами склонов.
• подошва склонов - линия сопряжения склонов с дном долины
• бровка - место сопряжения склонов долины с поверхностью прилегающей местности
• террасы - относительно горизонтальные площадки, располагающиеся на различной высоте над современным дном долины.

У молодых долин дно бывает неразвито, а склоны подходят к самой реке , являясь одновременно берегами текущей в ней реки.

Склоны долины могут быть высокими или низкими, крутыми или пологими. По крутизне оба склона долины бывают одинаковыми либо различными (асимметричными). У асимметричных долин Северного полушария более крутым чаще бывает правый, а в Южном полушарии - левый склон.

Различаются горные и равнинные долины. Для первых характерна значительная глубина при относительно небольшой ширине и неравномерное падение продольного профиля. Вторые, как правило, широки, имеют незначительную глубину и крутизну склонов, небольшие уклоны и т. п.

В своём верховье долина чаще всего начинается водосборной воронкой или ледниковым цирком. Реже встречаются долины с открытыми верховьями. Устьевая (нижняя) часть долины часто сопровождается дельтой или конусом выноса, либо представляет залив водоёма, в который впадает река, в виде губы или эстуария.

Речные долины представляют собой очень сложную, разветвленную и в то же время связанную между собой единую систему ландшафтов. Они четко обособлены в физико-географическом отношении и резко контрастируют по своей морфологии с окружающими материковыми ландшафтами . Постоянно меняющий направление, блуждающий речной поток приводит к большой изменчивости долинного ландшафта, к его непрерывной и глубокой перестройке. Речные долины постоянно омолаживаются, в них всегда можно наблюдать как самые начальные стадии формирования рельефа и развития биогеоценозов, так и более поздние. Специфичны для речных долин и не имеют аналогов среди зональных типов ландшафтов гидрологические особенности: весенне-летние половодья, дождевые и ветровые паводки. Единство речных долин проявляется в большой синхронности разливов на всем продольном профиле долины. Поймы равнинных рек служат хорошими сенокосными угодьями; в безопасных от эрозии местах распахиваются, террасы также используются под посев всевозможных сельскохозяйственных культур, часто служат местом расположения населённых пунктов (особенно в горных странах); склоны долин нередко бывают покрыты лесом.

Долина, кроме флювиальной, то есть сформированной действием текучей воды, также может быть тектонической, если её появление связано с геологическим строением рельефа . К таковым относятся Алайская долина в Средней Азии и Калифорнийская долина в Северной Америке .

(Visited 99 times, 1 visits today)

Река - естественный водный поток, текущий в выработанном углублении. Ее работа проявляется в эрозии, т. е. в разрушении горных пород, по которым протекает река. В результате образуются речные долины.

Речная долина

Речная долина — линейно-вытянутое понижение, по дну которого течет река. Выделяют следующие элементы речной долины: русло, пойму, террасы, коренной берег (рис. 178).

Рис. 178. Строение речной долины

Углубление в речной долине, но которому постоянно текут воды реки, носит название русла реки.

Речное русло обычно имеет извилистую форму. Плавные изгибы речного русла называются излучинами , или меандрами (рис. 179).

На определенной стадии развития река может спрямлять свое русло. Остатки прежних речных русел образуют старицы — продолговатые, извилистые или подковообразные озера.

Рис. 179. Меандры рек: а — начальная стадия; б — рост и смещение меандра; в — выпрямление русла реки и образование остаточного водоема — старицы

Рис. 180. Фарватер, плес и перекат

Линии наибольших глубин русла реки называются фарватером (рис. 180).

Русло реки характеризуется чередованием более глубоких участков (плесов) с более мелкими (перекатами) (см. рис. 180). Могут быть и водопады - падение водного потока с резко выраженного уступа.

Место, где река берет свое начало, от которого наблюдается постоянное течение воды в русле, называется истоком. Им могут служить озеро, болото, ледник, родник.

Место впадения реки в другую реку, озеро, море или океан — это устье. Устья рек могут быть различными по форме; например, дельта или эстуарий.

Дельта - низменная равнина в низовьях реки, сложенная речным аллювием и прорезанная сетью потоков. Образуется у тихо текущих рек, выносящих в мелководные моря большое количество твердых осадков.

Эстуарий — воронкообразный, суживающийся к вершине залив, образующийся в результате подтопления низовьев речной долины под воздействием волнового, речного и приливного факторов. Немноговодные пустынные реки иногда оканчиваются слепыми устьями, т. е. не доходят до водоема (Мургаб, Теджент, Купере-Крик).

Часть речной долины, которая заполняется водой в периоды половодий, — это пойма. Ширина пойм равнинных рек может достигать 40 км. Край поймы часто отмечен крутым склоном, на бровке которого иногда расположены вдольбереговые валы.

Над поймой поднимаются склоны речной долины. Они могут быть высокими или низкими, крутыми или пологими. По крутизне оба склона долины бывают одинаковыми либо различными (асимметричными). У асимметричных долин Северного полушария более крутым чаще бывает правый (действие силы Кориолиса).

Склон долины часто имеет ступенчатую форму. Эти ступени называются террасами. Чаще всего они возникают в результате размывающей деятельности реки: русло опускается, прорезая пойму, которая становится террасой. Изредка террасы возникают при перекосах земной поверхности, вызванных тектоническими движениями, а также вследствие климатических изменений.

Самой нижней речной террасой является пойма, ее называют пойменной террасой , все остальные - надпойменными.

В зависимости от геологического строения выделяют следующие террасы:

• эрозионные (аллювий, слагающий террасу, имеет небольшую мощность);
• цокольные (аллювия много, и коренные породы обнажаются только в нижней части бортов долины);
• аккумулятивные (река прорезает только древний аллювий).

Террасы бывают также продольными, поперечными и коренными.

Формы речных долин могут быть разнообразными, потому что на их формирование оказывают влияние многие факторы: рельеф местности; состав горных пород; процессы эрозии и др.

По форме поперечного профиля различают следующие типы речных долин (рис. 181): щель (каньон), теснина, ущелье, U-образная долина, корытообразная долина, трапецеидальная долина, ящикообразная долина, неясно выраженная долина. По очертанию в плане лолины подразделяют на прямые, извилистые (ме- андрируюшие) и долины с озеровидными расширениями (четкообразные).

Рис. 181. Типы поперечных профилей речных долин: а — щель (каньон); б — теснина, ущелье; в — U-образная долина; г — корытообразная долина; д — трапецеидальная долина; е — ящикообразная долина; ж — неясно выраженная долина

Сильно различаются между собой горные и равнинные долины. Для первых характерна значительная глубина при относительно небольшой ширине и неравномерное падение продольного профиля. Вторые, как правило, широки, имеют незначительную глубину и крутизну склонов, небольшие уклоны и т. п.

Главная река с притоками образуют речную систему. Главной обычно считается самая длинная и многоводная река, однако целый ряд названий главных рек укрепился исторически. В этом случае главной рекой становилась та, которую люди знали раньше, дольше и лучше. Например, река Миссури длиннее и полноводнее главной реки Миссисипи. Наряду с речными существуют озерно-речные системы. Они формируются гам, где реки протекают через озера, например, р. Нева протекает через Ладожское озеро.

Каждая река обладает определенными характеристиками, в том числе длиной, площадью водосборного бассейна, годовым стоком, максимальным и средним расходом воды и еще целым рядом показателей.

Длина реки - протяженность реки от истока до устья.

Речной бассейн

Речной бассейн (водосборный бассейн реки) — территория земной поверхности, с которой все поверхностные и грунтовые воды стекают в реку с ее притоками. Бассейн реки включает поверхностный и подземный водосборы. Поверхностный водосбор представляет собой участок земной поверхности, с которого поступают воды в данную речную систему или определенную реку. Подземный водосбор образуют толщи рыхлых отложений, из которых вода поступает в речную сеть. Но так как определить границы подземного водосбора очень сложно, за величину речного бассейна принимается только площадь поверхностного водосбора.

Таблица 30. Крупнейшие реки мира

Самый большой на Земле водосборный бассейн имеет р. Амазонка — 7,2 млн км 2 . Далее по порядку идут бассейны рек Конго и Миссисипи (табл. 31).

Таблица 31. Крупнейшие по площади бассейна реки мира

Бассейны отдельных рек разделяются водоразделами.

Водораздел - граница между речными бассейнами. Он лучше выражен в горах, чем на равнинах.

Густота речной сети определяется отношением суммарной протяженности всех рек к площади водосборного бассейна.

Падение - разница высот между истоком и устьем.

Уклон реки — отношение падения к длине реки, измеряемое в метрах на километр (м/км).

Речной сток

Речной сток (в широком смысле) — это перемещение воды в виде потока по речному руслу. На него оказывают влияние многие факторы.

Справедливо высказывание русского климатолога А. И. Воейкова: «Реки — продукт климата». Так, при обильных осадках сток рек большой, но надо учитывать их вид и характер выпадения: снег дает больший сток, чем дождь, ливневые осадки увеличивают сток по сравнению с обложными при одинаковом их количестве. А вот испарение, особенно интенсивное, уменьшает сток.

Весьма важны геологическое строение речного бассейна, особенно химический состав горных пород и характер их залегания, так как они определяют подземное питание рек. Водопроницаемые породы (мощные пески, трещиноватые породы) являются аккумуляторами влаги, сток рек в таких случаях больше, так как меньшая доля осадков затрачивается на испарение, и он зарегулирован.

Своеобразен сток в карстовых областях: рек там немного, поскольку осадки поглощаются воронками и трещинами, но на контакте их с глинами или глинистыми сланцами в речных долинах и предгорьях наблюдаются мощные родники, питающие реки. Например, сухая Крымская яйла, но мощные родники у подножия гор.

Влияние рельефа на речной сток (абсолютной высоты и уклонов поверхности, густоты и глубины расчленения) велико и разнообразно. Сток горных рек обычно больше, чем равнинных, так как в горах на наветренных склонах обильнее осадки, меньше испарение из-за более низкой температуры и т. д.

На сток рек оказывает влияние и деятельность человека. Прежде всего это относится к рекам, расход воды в которых зарегулирован созданными водохранилищами. Сток таких рек в общем сокращается, так как увеличивается испарение с водной поверхности, значительная часть воды расходуется на водоснабжение, орошение, обводнение, уменьшается подземное питание.

При переброске вод из одной речной системы в другую сток видоизменяется: в одной реке уменьшается, в другой увеличивается. Например, при постройке Канала имени Москвы (1937 г.) в р. Волге он сократился, а в р. Москве — возрос.

Для регулирования речного стока проводятся мероприятия, выполняемые в бассейне реки, ибо его начальным звеном является склоновый сток на водосборе. Основные проводимые мероприятия следующие: агролесомелиоративные - лесопосадки и др., гидромелиоративные - плотины и пруды на балках и ручьях и др., агрономические - осенняя вспашка, снегонакопление и снегозадержание, пахота поперек склона или поконгурная на холмах и увалах, залужение склонов и др.

В узком смысле речной сток — это расход воды в реке за определенный период (обычно за год).

Расход воды — количество воды, которое протекает через живое сечение реки в единицу времени. Обычно величину расхода принято выражать в кубических метрах в одну секунду (м 3 /с), а малые расходы (меньше 0,1 м 3 /с) — в литрах в секунду (л/с).

Живое сечение реки - площадь поперечного сечения водного потока.

Годовой сток — количество воды, протекающей за год через устье реки (табл. 32).

Таблица 32. 10 крупнейших рек мира по годовому стоку

Движение воды в реке непрерывно изменяется по величине и направлению, что приводит к горизонтальному и вертикальному перемешиванию воды. Течение реки характеризуется скоростью. Ее можно определить поплавками или специальными приборами — гидротермическими вертушками. Выражается она в метрах в секунду.

При открытой водной поверхности в штилевую погоду наименьшие скорости наблюдаются у берегов и дна, что обусловлено трением, и нарастают к поверхности и середине реки. При попутном ветре максимальная скорость бывает на поверхности, при встречном ветре и зимой при наличии ледяного покрова максимальная скорость наблюдается на некоторой глубине.

Движущаяся вода способна производить работу, т. е. обладает энергией. Ее называют живой силой реки. Она прямо пропорциональна массе воды и скорости.

Кроме воды, реки переносят большое количество твердых веществ. Их условно подразделяют на взвешенные — движущиеся вместе с водой в толще потока, и влекомые — перемещаемые по дну путем перекатывания и волочения.

Массы взвешенных, влекомых и растворенных химических и биогенных веществ, горных пород, которые сносятся поверхностным стоком, называют твердым стоком. Измеряется твердый сток в тоннах, проносимых рекой за определенный промежуток времени (сутки, месяц, сезон, год) через живое (поперечное) сечение реки. В крупных реках объем твердого стока достигает десятков и даже сотен миллионов тонн в год.

Первое место в мире по объему твердого стока занимает р. Хуанхэ (в переводе на русский «желтая река»). Ее название связано с обилием переносимых твердых веществ, придающих воде желтый оттенок (1300 млн т/год). Китайцы говорят, что такая вода чересчур густа, чтобы ее пить, но слишком жидка, чтобы ее пахать. Русло р. Хуанхэ быстро заиливается.

При выходе реки к морю или впадении в другую реку материал твердого стока образует конусы выноса или дельты, обычно с плодородными землями.

От величины твердого стока зависит мутность воды в реке.

Мутность воды - количество взвешенных частиц, содержащихся в 1 м 3 воды (г/м 3) или в литре воды (мг/л).

Одной из самых мутных рек мира является р. Янцзы. Этому способствуют слабая устойчивость горных пород, по которым протекает река, возвышенный и горный рельеф, интенсивные дожди, вырубка лесов и распашка земель.

Небольшой мутностью обладают многие реки Евразии и Канады, где на них «нанизаны» озера-отстойники, хорошо сохранилась естественная растительность, грунты скованы многолетней мерзлотой, преобладают низменные прибрежные равнины.

Помимо твердых частиц в речных водах содержится небольшое количество растворенных веществ. Они попадают в реки за счет поверхностного и подземного стока. В целом минерализация речных вод небольшая (обычно менее 200 мг/л, но может доходить до 500 мг/л), так как поверхностные воды стекают с хорошо промытых почвогрунтов междуречий, и в реках происходит быстрая смена воды. В зонах избыточного увлажнения в реках встречаются кальциевые воды. В водах степных рек появляются сульфаты, в транзитных реках полупустынь и пустынь — хлориды. Самая незначительная минерализация у горных рек, питающихся ледниковыми и снеговыми водами, самая большая — у рек, питающихся преимущественно подземными водами (например, реки Казахстана: Ишим — 12 г/л, Эмба — 16 г/л, Тургай — 19 г/л). Помимо минеральных веществ в речной воде всегда содержатся биогенные вещества, необходимые для жизни в самих реках.

Тепловой режим рек зависит от климата и источников питания. По тепловому режиму выделяют три основных типа рек:

• с постоянно теплой водой без сезонных колебаний температуры: Амазонка, Конго, Нигер и др.;
• с сезонными колебаниями температуры воды, но не замерзающие зимой: Сена, Темза и др.;
• с большими сезонными колебаниями температуры, замерзающие зимой: Волга, Амур, Маккензи и др. в умеренном и субарктическом климатических поясах.

В теплое полугодие температура воды по живому сечению из-за перемешивания мало различается. Изменение температуры по длине реки зависит от направления течения: оно меньше у широтных рек, нежели у рек, текущих в меридиональном направлении. У рек, текущих с севера на юг, температура повышается от истока до устья (Волга и др.), у текущих с юга на север, наоборот (Обь, Енисей, Лена, Макензи). Эти реки несут огромные запасы тепла в Северный Ледовитый океан, облегчая там ледовую обстановку в весеннее время, и смещают к северу границы природных зон.

В зимнем периоде застывающих рек выделяются три основные фазы: замерзание, ледостав, вскрытие.

Замерзание рек начинается при температуре воздуха чуть ниже О °С с появления кристаллов — игл, потом сала и блинчатого льда . При обильных снегопадах в воде образуется снежура. Одновременно появляются полосы льда у берегов - забереги. На перекатах (быстринах) может возникнуть донный лед, который потом всплывает, образуя вместе с блинчатым льдом, снежурой и оторвавшимися от заберегов льдинами осенний ледоход.

Ледяной покров на реках устанавливается в основном в результате заторов — скопления льдин на мелководьях, в извилистых и узких местах и смерзания их друг с другом и с заберегами. Малые реки замерзают раньше больших.

Продолжительность ледостава и толщина льда разная и зависит от климатических условий. Например, р. Волга в среднем течении покрыта льдом 4-5 месяцев и толщина льда составляет до 1 м, р. Лена в среднем течении — 6-7 месяцев с толщиной льда до 1,5-2 м. Толщина и прочность льда определяют возможность и продолжительность переправ через реки и движения по их льду — по дорогам-зимникам. При ледоставе на реках могут наблюдаться такие явления, как полыньи: динамические — на порожистых участках русла, термические — в местах выхода теплых подземных вод или сброса технических вод.

В районах с многолетней мерзлотой и сильными морозами часты речные наледи — наросты льда в виде плоско-выпуклых ледяных тел при излиянии речной воды на поверхность из-за сужения живого сечения потока. Толщина наледей в среднем 3-5 м. По длине реки они обычно располагаются цепочками на протяжении десятков километров, то сужаясь, то расширяясь в зависимости от формы речной долины. Известны случаи, когда наледи «брали в плен» деревни. Самая крупная в мире наледь (по данным В. М. Котлякова) — Большая Момская (более 100 км 3) существует в долине р. Момы, правого притока Индигирки. Она имеет протяженность 40 км и толщину 3-8 м. В ее образовании участвует поток подземных вод. Нередко на реках можно увидеть рядом, казалось бы, антагонистические явления — полыньи и наледи. На самом деле они тесно связаны друг с другом: наледи своим верхним краем прилегают к полыньям в местах выхода сравнительно мощных теплых источников.

На реках бывают и зажоры - закупорка живого сечения реки массой внутриводного и донного битого льда. Они затрудняют работу ГЭС, гак как лед забивает водоприемные отверстия плотин. Наконец, возможно и полное промерзание рек (на северо-востоке Сибири и Аляске).

Вскрытие рек весной происходит через 1,5-2 недели после перехода температуры воздуха через О °С за счет солнечного тепла и прихода теплого воздуха. Таяние льдов начинается под влиянием поступающих в реку талых снеговых вод, у берегов появляются полосы воды - закраины , а при таянии снега на поверхности льда - проталины. Потом происходят подвижки льда, он разрушается, наблюдается весенний ледоход и половодье. На реках, вытекающих из озер, помимо основного речного, наблюдается вторичный ледоход, вызванный выносом озерного льда. Высота половодья зависит от годового количества снежных запасов на водосборе, интенсивности весеннего снеготаяния и дождей в этот период. На реках, текущих с севера на юг, ледоход и половодье на разных отрезках проходят разновременно, начиная с низовьев, бывает несколько пиков половодий, и в целом все проходит спокойно, но растянуто во времени (Днепр, Волга и др.).

Водный режим рек характеризуется совокупным изменением во времени уровней и объемов воды в реке.

Уровень воды — высота водной поверхности реки относительно определенной нулевой отметки.

Характерные периоды с определенными уровнями и объемами воды в реке называют фазами водного режима. У разных рек они различны и зависят от климатических условий и соотношения источников питания: дождевого, снегового, подземного и ледникового.

Основные фазы водного режима — это половодье и межень.

Половодье - ежегодно повторяющийся в один и тот же сезон высокий и длительный подъем уровня воды в реке, сопровождающийся затоплением поймы. В этот период реки имеют наибольшую водность. На половодье приходится большая часть годового стока рек (до 60-80 %). Половодья вызываются весенним таянием снега на равнинах, летним таянием снега и льда в горах и в полярных областях, длительными обильными дождями в теплый период года. В зависимости от того, что является причиной половодья, этот период на различных реках бывает в разные сезоны года, например, летом на р. Ганг, Инд, Янцзы, Меконг вследствие муссонных летних дождей и таяния ледников в горах; зимой на реках Средиземноморья (Гвадиана, Гвадалквивир и др.) из-за зимних дождей.

Таблица 33. Распределение основных типов источников питания рек по материкам и частям света

е — области внутреннего стока большой плошали.

Межень (маловодье) — период длительных низших уровней и расходов воды в реке при преобладании подземного питания. Летняя межень обусловлена интенсивным испарением и просачиванием воды в грунт, несмотря на наибольшее количество осадков в это время. Зимняя межень — результат отсутствия поверхностного питания. В это время реки существуют лишь за счет подземных вод.

Внезапный кратковременный непериодический подъем уровня воды в реке называется паводком. В отличие от половодий паводки случаются во все сезоны года: летом они могут быть вызваны сильными дождями; зимой — таянием снега во время оттепелей; в устьях некоторых рек за счет нагона воды из морей (осенние паводки на р. Неве в Санкт-Петербурге вызваны нагоном воды из Финского залива западными ветрами).

Осенний подъем воды в реках, называемый иногда поводочным периодом , связан с уменьшением температуры и сокращением испарения, а не с увеличением осадков — их меньше, чем летом, хотя осенью чаще стоит пасмурная погода.

Прогноз водоносности рек и их режима в течение года имеет большое значение для решения вопросов о разумном использовании водных ресурсов стран. Очень важен прогноз стока в период половодий, которые в отдельные годы бывают чрезвычайно высокими и приводят к негативным последствиям.

По условиям питания и водному режиму реки подразделяются на отдельные группы. Первая такая классификация была создана А. И. Воейковым (1842-1916) в 1884 г. В дальнейшем она была усовершенствована М. И. Львовичем в 1964 г. за счет количественной оценки роли отдельных источников питания рек и сезонного распределения стока. Им выделено шесть зональных типов водного режима равнинных рек.

Реки экваториального типа имеют обильное дождевое питание, большой и относительно равномерный сток в течение всего года, некоторое увеличение его наблюдается осенью соответствующего полушария. Это реки Амазонка, Конго и др.

Реки тропического типа. Сток этих рек формируется за счет муссонных летних дождей в субэкваториальном климатическом поясе и преимущественно летних дождей на восточных побережьях тропического пояса, поэтому половодье летнее. К этому типу относятся реки Нигер, Ориноко, Нил.

Реки субтропического типа в целом имеют преимущественно дождевое питание, но по сезонному распределению стока выделяются два подтипа: на западных побережьях материков в средиземноморском климате основной сток — зимний (р. Гвадиана, Гвадалквивир, Дуэро, Тахо и др.), на восточных побережьях в муссонном климате — летний (притоки р. Янцзы, р. Хуанхэ).

Реки умеренного типа. В пределах умеренного климатического пояса выделяются четыре подтипа рек по источникам питания и сезонному распределению стока. На западных побережьях в морском климате у рек преимущественно дождевое питание с равномерным распределением стока в течение года с некоторым увеличением зимой за счет сокращения испарения (Сена, Темза и др.); в районах с переходным климатом от морского к конти-
ментальному у рек смешанное питание с преобладанием дождевого над снеговым, с невысоким весенним половодьем (Эльба, Одер, Висла); в районах континентального климата у рек преимущественно снеговое и весеннее половодье (Волга, Обь, Енисей, Лена); на восточных побережьях с муссонным климатом у рек в основном дождевое питание и летнее половодье.

Реки субарктического типа имеют преимущественно снеговое питание при почти полном отсутствии подземного из-за многолетней мерзлоты. Эти реки в холодный период года (8-9 мес.) промерзают до дна и не имеют стока. Половодье на реках этого типа летнее, так как они вскрываются в конце мая — начале июня (Яна, Индигирка, Хатанга и др.).

Реки полярного типа в короткий период лета имеют снеговое и ледниковое питание и сток, большую же часть года они замерзшие.

Подобные типы и подтипы водного режима характерны для рек, сток которых формируется в более или менее однотипных климатических условиях. Режим крупных транзитных рек, пересекающих несколько природно-климатических зон, сложнее. Он тем более сложен для рек горных областей, которым присущи закономерности вертикальной поясности. С увеличением высоты гор у рек возрастает доля снегового, а потом и ледникового питания. Поэтому реки, которые начинаются в горах и имеют дополнительно снеговое и ледниковое питание, характеризуются летними половодьями (Амударья, Сырдарья и др.). Летние половодья особенно интенсивны и даже катастрофичны на реках, которые начинаются высоко в горах, а в среднем и нижнем течении имеют обильное питание от муссонных дождей: Инд, Ганг, Брахмапутра, Меконг, Иравади, Янцзы, Хуанхэ и др.

Хозяйственное значение и охрана рек

Реки имеют большое хозяйственное значение. С ними связано становление и развитие человеческого общества. С исторических времен реки использовались как источники пресной питьевой воды, пути сообщения, для рыболовства и рыбоводства, сплава леса, орошения и обводнения земель, водоснабжения населения. Они используются для снабжения водой промышленных предприятий, получения электроэнергии.

Реки имеют большое эстетическое и рекреационное значение, являясь местами отдыха и проведения различных спортивных занятий. Они служит коллекторами, водоприемниками при осушительных мелиорациях заболоченных земель.

Широкое вовлечение рек в хозяйственный оборот стало для них губительным. К сожалению, многие реки сильно загрязнены промышленными и бытовыми стоками, ядохимикатами и минеральными удобрениями с полей и стоками из животноводческих предприятий. Далеко не везде по берегам рек существуют водоохранные зоны. Многие из рек, особенно протекающие в южных районах, где велика потребность в орошении, сильно разбираются. По этой причине Амударья и Сырдарья уже практически не впадают в Аральское море, и оно стремительно высыхает. Реки нуждаются в охране и поддержке их естественного водного режима и его разумном улучшении путем создания водохранилищ, каналов и проведения различных работ в русле и бассейне реки.

Речные долины - это относительно узкие углубления земной поверхности, образованные в результате тектонических деформаций и деятельности ледников , а также последующего формирования под действием непрерывно текущей воды.

Элементы речной долины (рисунок 8):

- русло - наиболее низкая часть долины, занятая рекой в маловодные периоды года;

- пойма - часть долины, заливаемая при самом высоком уровне воды;

- надпойменные террасы - относительно плоские участки долины, представляющие собой остатки пойм на предшествующих этапах развития долины;

- коренные берега - склоны долины выше самой высокой террасы.

Русло и пойма образуют дно долины , террасы и коренные берега - склоны долины . Высота поймы, террас, коренных берегов - превышение их бровок над уровнем воды в маловодный период года.

Основное различие между руслом реки и поймой в том, что границы русла реки четко определяются берегами и бровками русла. Пойма не имеет таких четких границ на склонах долины, так как высота паводков и половодьев постоянно меняется.

Рис. 8. Элементы речной долины

В русле различают:

- дно - подводную часть русла;

- берег - надводную часть русла от уреза воды до бровки берега;

- бровка берега - линия сопряжения берега с поймой;

- урез воды - линия сопряжения поверхности воды с берегом.

Русла рек по форме в плане подразделяются на:

- прямолинейные ;

- извилистые (меандрирующие) ;

- разделенные на рукава ;

- блуждающие .

В плановом очертании в горных районах русло реки зачастую прямолинейно или слабо изогнуто, имеет узкую пойму. На широких поймах, характерных для равнин, река обычно извивается, образуя излучины, появляются так называемые меандрирующие русла (рисунок 9).

Участок извилистого речного русла между двумя смежными точками перегиба его осевой линии называется излучиной реки.

Извилины (меандры ) легко смещаются под воздействием размывающей деятельности потока в пределах дна долины; при этом происходит сближение центральных участков выше- и нижерасположенных излучин, которое завершается образованием узкого перешейка между ними и его прорывами. Образовавшаяся короткая спрямляющая протока с большим продольным уклоном быстро разрабатывается и обращается в основное русло, куда переходит весь сток реки, а отпавшая пучина превращается в староречье (старицу ).

Коэффициент извилистости реки (К изв) - это отношение реальной длины реки (L ) к длине прямой (l ), соединяющей ее исток и устье:

К изв = L / l. (11)

Длина реки (L ) - это расстояние вдоль русла между истоком и устьем реки.

Характерная для равнинных рек форма донного рельефа, сложенная наносами и обычно в виде широкой гряды пересекающая русло под углом к общему направлению течения, вызывающая отклонение его от одного берега к другому, называется перекатом .

Глубоководный участок реки, находящийся между перекатами, называется плесом .

В зависимости от извилистости русла закономерно изменяются и его глубины. Более глубокие места (плесы ) расположены в петле излучины вогнутого участка берега, а более мелкие (перекаты ) - на относительно прямолинейных участках русла между соседними плесами. Линия наибольших глубин в излучинах прижата к вогнутым подмываемым берегам, т. е. последовательно переходит от одного берега к другому.

Рис. 9. Меандрирующее русло

К основным морфологическим элементам русла относят:

- осередки (затапливаемые подвижные возвышения дна, отделенные от берегов водой);

- острова (более высокие, более стабильные и закрепленные растительностью осередки, а также отчленившиеся части поймы);

- рукава (части русла, отделенные островами);

- протоки (сравнительно короткие и мелкие ответвления русла, отделенные осередками);

- плесы ;

- побочни (отмели, находящиеся у выпуклых берегов напротив плесов);

- перекаты ;

- донные гряды различного размера ;

- фарватер .

Форма и размеры поперечного сечения русла характеризуются площадью водного сечения, шириной реки, длиной смоченного периметра, средней и наибольшей глубинами, гидравлическим радиусом.

Водным сечением реки называется сечение потока в плоскости, перпендикулярной его динамической оси. При ледяном покрове площадь водного сечения определяется за вычетом площади погруженного льда.

Площадь водного сечения (ω ) определяется в результате промеров глубины по всему поперечному сечению через определенные интервалы, принимаемые в зависимости от ширины.

Участки в водном сечении, особенно у берегов, где течения воды нет, называются мертвыми пространствами . При определении расхода воды они исключаются из общей площади водного сечения. Оставшаяся часть называется живым сечением русла (т. е. часть водного сечения реки, где наблюдается течение).

Поперечный профиль водного сечения строится в изобатах или горизонталях.

Изобатами называются линии равных глубин, отсчитываемых от поверхности воды. План в изобатах легко перестроить в план в горизонталях, если известны отметки уровня воды во время производства промеров.

Смоченный периметр (χ ) - длина дна реки на профиле, заключенная между урезами воды.

Гидравлический радиус (R ) - отношение площади поперечного (водного) сечения к смоченному периметру:

Для мелких и широких рек смоченный периметр почти равен ширине, в этом случае гидравлический радиус почти равен средней глубине.

Средняя глубина (h cp) поперечного сечения реки определяется делением его площади на ширину (В ):

Ширину и максимальную глубину получают путем непосредственных измерений.

Все элементы поперечного сечения реки изменяются в зависимости от высоты уровня воды.

Положение линии наибольших глубин определяет фарватер , по которому осуществляется судоходство.

Фарватер, проходящий по главным рукавам реки, называют главным фарватером . Линию с наиболее низкими отметками дна русла реки называют тальвегом реки .

В поперечном разрезе скорости течения реки закономерно изменяются. Наибольшая скорость обычно наблюдается у поверхности. По мере приближения ко дну и к стенкам русла скорость уменьшается. Измерение скоростей течения воды необходимо для нужд судоходства и лесосплава, строительства мостов и гидротехнических сооружений, для решения множества других научных и практических задач, в том числе и для определения расходов воды.

Одной из важнейших морфометрических характеристик русла является его продольный профиль.

Продольный профиль вырабатывается под влиянием большого числа факторов, главными из которых являются степень сопротивляемости пород и грунтов, слагающих русло реки, размыв, водоносность реки и уклон ее долины.

Продольный профиль представляет собой линию пересечения дна и водной поверхности вертикальной плоскостью, проходящей через фарватер. В первом случае он называется продольным профилем дна реки, во втором - водной поверхности.

Продольный профиль речного русла характеризуется падением и уклоном.

Падение (Δh ) - разность отметок водной поверхности или дна, на каком либо участке реки. Полное падение - разность отметок водной поверхности или дна между истоком и устьем реки.

Отношение падения к длине участка (l ) называется уклоном :

Если падение и длина участка берутся в одной размерности (например, в метрах), то уклон является безразмерной величиной. А если падение принимается в метрах, длина в километрах, то единица уклона будет промилле (‰).

Средние уклоны равнинных рек невелики и мало меняются по территории. Значительно большие уклоны имеют реки горных районов. Уклоны малых горных рек могут достигать десятков и сотен промилле.

В таблице 1 представлены средние уклоны некоторых рек, протекающих на территории Российской Федерации.

Таблица 1. Средние уклоны некоторых рек на территории РФ

Морфология речных долин определяется геологическими и физико-географическими условиями местности, пересекаемой рекой, историей развития долины.

Долины по морфологии поперечного профиля могут быть:

- треугольной (V-образной ) формы , с глубоко врезанной долиной (в V-образных долинах энергия потока расходуется только на их углубление);

- трапециевидной формы (широкое днище = маленькое русло + большая пойма; склон более пологий; большая мощность аллювия);

- параболической формы (длинные склоны крутизной 10-25 о опираются на днище шириной 100-200 метров; параболические долины выработаны мощными потоками, имеют сложное строение рыхлых отложений);

- желобовидной формы (широкое днище, плавно переходящее в аккумулятивные террасы; ширина долин - до нескольких км; коренные борта пологие (10-15 о), профиль вогнутый).

Ассиметрия речных долин возникает благодаря центробежной силе. Однако в природе иногда бывает, когда один склон долины постоянно круче другого на протяжении многих километров. Такую ассиметрию называют устойчивой.

По своему генезису типы речных долин делят на:

- тектонические ;

- ледниковые ;

- эрозионные;

- карстовые.

Долины по морфологии продольного профиля могут быть:

- с вогнутым профилем ;

- с прямолинейным профилем ;

- с выпуклым профилем ;

- со ступенчатым профилем .

Вдоль долины главной реки в каждой речной системе могут быть выделены три характерные зоны (рисунок 10):

I - зона эрозии с наибольшими продольными уклонами (верховья рек), характеризуется систематическим выносом наносов с постепенной врезкой дна русла в коренные породы;

II - зона транзита (в среднем течении рек), характеризуется постоянством уклонов и средних высот (отметок) дна русла;

III - зона аккумуляции (устья рек), отличается избыточным поступлением наносов, обеспечивающим систематическое наращивание высот дна.

В зоне эрозии под действием расхода Q 1 происходит процесс врезки реки в коренные породы с соответствующим выносом наносов на нижележащие участки. Дно медленно понижается с соответствующим уменьшением уклонов I 1 . Врезание заканчивается там, где уклон долины настолько мал, что река уже не может размывать коренные породы.

В зоне транзита уклоны и высоты дна не меняются, идет перемещение наносов. В связи с увеличением площади водосбора растет расход Q 2 > Q 1 , а уклон реки оказывается меньше, чем в зоне эрозии: I 2 < I 1 .

В зоне аккумуляции речной поток не в состоянии переносить все поступающие сверху наносы, поэтому река, постепенно наращивая высоты дна и уровни воды, стремится создать повышенный уклон I 3 . Расход воды может возрастать Q 3 ≥ Q 2 , в связи с ростом площади водосбора, но может и уменьшаться Q 3 ≤ Q 2 , в связи с отсутствием притоков на устьевом участке и распластыванием паводка.

Рис. 10. Характерные зоны долины главной реки

Реки ведут себя по-разному в пределах каждой характерной зоны и формируют долины разного строения, что должно обязательно учитываться при проектировании, например, мостовых переходов.

Устье реки - это особый географический объект, охватывающий район впадения реки в приемный водоем (океан, море, озеро) и имеющий природный комплекс, который регулируется устьевыми процессами: взаимодействием и смешением речных и морских вод, отложением речных и частично морских отложений. Устья главных рек бывают разных типов (рисунок 11).

Дельта - устья рек, впадающих в бессточные озера, либо моря с незначительными приливно-отливными явлениями (например, р. Волга).

Губа - устья рек, впадающих в приливно-отливные моря и океаны (например, р. Ока). Губа непрерывно растет вверх по течению вследствие размывов льда, происходящих в связи с резкими отливами. В море (океане) напротив губы обычно формируется остров, сложенный продуктами размыва русла реки при формировании губы.

Лиман - устья рек, образовавшихся в результате геологических катастроф (например, устья рек Днепр и Буг). Лиман образуется при затоплении морем равнинных рек. Обычно вода лимана имеет промежуточную солёность между водой моря и пресной водой реки, но при малом притоке пресной воды он может сильно засоляться вследствие испарения.

Рис. 11. Характерные устья главных рек