Механизм русловой эрозии

Текущая вода, с одной стороны, размывает земную поверхность, создавая эрозионные формы рельефа, с другой – переносит и откладывает аллювиальный материал, формируя аккумулятивный рельеф. Иначе говоря, то, что унесено с одного места, обязательно откладывается в другом. Водной эрозией принято называть размыв или смыв текущей водой горных пород и почв. Эрозию подразделяют обычно на склоновую и русловую. Выпавшие дождевые осадки или талые воды, стекая тонкими струями по уклону рельефа, производят плоскостной смыв, который уносит наиболее плодородные поверхностные слои почвы и приводит постепенно к сглаживанию рельефа. Склоновый сток, собираясь в наиболее благоприятных местах рельефа, образует струйные течения, которые впоследствии формируют ручейки и речки, производящие уже русловую эрозию.

Механизм русловой эрозии слагается из следующих процессов.

Водный поток при турбулентном течении отрывает частицы грунта со дна реки и переносит их вниз по течению. Отрыв частиц происходит в результате возникновения в потоке подъемной силы, определяемой: а) разностью скоростей потока выше и ниже частиц (практической скоростью над частицами); б) вихревыми движениями, возникающими при обтекании водой всевозможных преград. Вихри создают на своей оси пониженное давление, засасывающее частицы грунта; в) возбуждением электрических зарядов противоположного знака в системе вода – твердое тело, что способствует превращению тонких частиц во взвесь – суспензию. При движении воды, таким образом, возникает подъемная сила или сила взвешивания, которая непрерывно меняется как по величине, так и по направлению. Если эта сила больше, чем сила тяжести твердых частиц, то происходит отрыв их от дна русла и перенос во взвешенном состоянии или скачкообразным движением вниз по реке.

Эрозия осуществляется и в результате непосредственного динамического воздействия на дно русла потока, а гакже обломков пород, перекатываемых по дну (удары, царапание, истирание). Эрозия связана и с химическим разрушением (растворение, выщелачивание) пород, которое зависит от их состава и температуры воды.

Эрозионная работа потока осуществляется той кинетической энергией («живой силой»), которой всегда обладает движущаяся вода и которая зависит от ее массы и скорости течения:

Е= m v2 / 2

где: т – масса воды (м3); v – скорость течения реки (м/сек.); Е – энергия потока (тм).

Эта формула действительна для любого участка реки и показывает, что ее энергия зависит главным образом от скорости потока. Следовательно, эрозия может проявляться в любом месте любого руслового потока, и до тех пор, пока существует русловое течение, она прекратиться не может. По этому поводу Н. И. Маккавеев отмечает: «Как бы ни были малы скорости потока, он всегда переносит твердые вещества, если не в виде взвесей и перекатываемых частиц, то в виде коллоидов и растворов. Отсюда следует, что поток всегда способен эродировать ложе; если скорости течения не достаточно для отрыва частиц, то последние постепенно измельчаются под влиянием растворения» (1955, с. 51). По своей сущности эрозия является активным, динамическим процессом, исходящим из самой природы поступательного движения руслового потока и его турбулентной структуры. Выяснение механизма эрозии, кроме теории, имеет большое практическое значение для разработки мер борьбы с овражной и ирригационной эрозией, для охраны земель, оросительной сети, пашни, дорог и т. п.

Читайте дальше: