Строение речных долин: особенности и разновидности

Долины рек как одна из форм рельефа земной поверхности являются предметом изучения геоморфологии. В круг вопросов, интересующих эту геолого-географическую дисциплину, входит исследование происхождения, эволюции и строения речных долин, их динамики и характерных особенностей.

Что представляет собой долина реки?

Речные долины относятся к числу отрицательных форм рельефа. Так называют участки поверхности, характеризующиеся относительным понижением уровня. Долинам свойственная линейная вытянутая форма, в той или иной степени осложненная извилистостью. На всем своем протяжении долины имеют в целом однообразный наклон.

Строение речной долины зависит от сочетания физико-географических условий и особенностей геологии, присущих местности, по которой протекает река. Совместное действие этих факторов может меняться во времени, и подобные изменения также не могут не оказывать влияния на морфологию долины.

Генезис и развитие долин

Происхождение речных долин может быть связано с наличием располагающих к образованию реки условий тектонического характера (складки и разломы различного типа) или с движением ледников. Однако главным и необходимым фактором возникновения долины является работа текучих вод, их эрозионная деятельность.

Различают такие виды водной эрозии, определяющие строение речной долины, как:

• Донная, в результате которой поток врезается в поверхность и наращивает углубление. Преобладает на ранних стадиях развития долины, когда река еще только закладывается.
• Боковая, выражающаяся в подмыве водным потоком берегов, что ведет к расширению долины. Этот тип эрозии сильнее проявляется, когда река вступает в стадию зрелости. В это время уклон реки существенно уменьшается по мере приближения к профилю равновесия относительно уровня того бассейна, в который она впадает (так называемого базиса эрозии). Под действием боковой эрозии водный поток формирует меандры – извивы течения.

Когда река начинает заиливаться, зарастать, образовывать большое количество заболоченных стариц, это означает, что она достигла старости. Долина реки становится чрезвычайно широкой, а течение - замедленным. Профиль такой старой реки уже максимально близок к базису эрозии.

Элементы морфологии долины

В процессе эволюции реки складываются основные элементы строения речной долины. Кратко охарактеризуем каждый из них.

1. Русло – участок долины, по которому осуществляется основной сток воды. Оно занято рекой в межпаводковые сезоны. Устойчивые элементы русла – это дно и берега.
2. Пойма – более приподнятый участок долины, заливаемый во время паводка. Иногда пойму называют луговой террасой реки. В пределах ее располагается прирусловой, или намывной вал, образованный песчаными и илистыми отложениями.
3. Террасы – это расположенные ступенчато бывшие поймы, заливавшиеся водой на предыдущих этапах развития долины, когда река еще в меньшей степени врезалась в поверхность. Террасы могут быть открытыми или погребенными последующим отложением осадков.
4. Коренные берега – граничные края долины. Их уровень превышает верхнюю, самую раннюю речную террасу.

Русло и пойму относят к ложу, или дну долины, а террасы вместе с коренными берегами – к ее склонам.

Профили речных долин

В зависимости от среза, под которым рассматривается данная форма земного рельефа, выделяют особенности строения продольных и поперечных профилей речных долин.

Продольный профиль – это срез долины, проведенный вдоль ее протяжения по линии, именуемой тальвегом, соединяющей самые низкие точки ложа, то есть по наибольшей глубине. Продольный профиль отражает такие параметры речной долины, как падение – разницу высот на том или ином участке и по всей длине – и уклон, понимаемый как отношение падения к длине рассматриваемого участка.

Поперечный профиль представляет собой сечение долины в плоскости, перпендикулярной ее направлению. Это важный показатель морфологического типа долины реки.

Типы профилей долин по продольному сечению

В строении продольных профилей речных долин различают несколько типов в зависимости от того, как распределяются уклоны по протяжению долины:

• Прямолинейный профиль формируется, когда река по всей длине имеет уклон, близкий к равномерному. Такое строение долины может встречаться преимущественно у малых рек.
• Ступенчатый профиль характеризуется различием уклонов на отдельных участках долины. Он присущ порожистым рекам, водным потокам, образующим водопады, плесы либо протекающим через проточные озера.
• Плавновогнутый профиль имеет общий вид неравномерно вогнутой кривой. Возле истока эта линия круче, с приближением к устью она становится все более пологой. Такой профиль дна складывается у зрелых рек, течение которых приурочено большей частью к равнинным, тектонически спокойным областям.
• Сбросовый, или выпуклый профиль, наблюдаемый довольно редко, обладает небольшим уклоном в верхнем течении реки и значительным – в низовьях долины.

Наибольшая степень приближения к идеальному профилю равновесия свойственна плавновогнутой форме ложа долины, однако в реальности из-за совокупного действия множества факторов профиль всегда имеет элементы ступенчатого строения.

Пример сложного профиля демонстрируют особенности строения речной долины Миссисипи – одной из величайших водных артерий в мире. Долина реки морфологически разделяется на Верхнюю и Нижнюю Миссисипи, различающиеся по строению. У первой наличествует ступенчатый профиль с множеством порогов и перекатов; вторая же – ярко выраженная равнинная долина, широкая и пологая. Из-за интенсивного заиливания река неоднократно меняла русло и место впадения в Мексиканский залив – этот феномен известен как «блуждание дельты».

Сложные долины, как бы составленные из участков с разным строением и происхождением, присущи почти всем крупнейшим рекам: Амазонке, Нилу, Дунаю, Волге, Енисею и многим другим.

Классификация долин по поперечным профилям

По различным признакам таким, как ширина дна долины, крутизна склонов и характер их сопряжения с ложем, выделяют обычно следующие типы строения поперечных профилей речных долин:

• V-образная долина в разрезе имеет треугольную форму. Такой профиль еще называют невыработанным. Долины данного типа, как правило, молоды, в них происходит интенсивное углубление дна и разрушение склонов за счет процессов обвала, осыпей и т.п. Террас и выраженной поймы эти долины не имеют.
• Долина с профилем параболической формы. Днище ее достаточно скруглено, склоны длинные, но ступенчато-террасного строения не проявляют. Образование их связано с работой мощных водных потоков, создающих большое количество разного рода рыхлых отложений.
• Трапециевидная долина обладает хорошо развитыми террасами и мощными отложениями осадков. Наличие ступенчатой террасной структуры свидетельствует о сложной и долгой истории, на протяжении которой эпохи с преобладанием эрозии, расширявшей и углублявшей ложе долины, чередовались эпохами осадконакопления. Ширина долины может на порядок превосходить ширину русла реки.
• Долина в форме желоба отличается от предыдущего типа еще большей шириной и пологостью склонов. В истории таких долин превалировали эпохи аккумуляции осадочных отложений.
• Планиморфный тип долины с нечеткими границами, большим числом проток и рукавов характерен для крупных, очень старых рек.

Геология и строение речных долин

Тектоника местности играет весьма существенную роль в формировании особенностей речной долины. Наличие таких структур, как сбросы или разломы, способствуют ее образованию, а зоны дробления, встречаемые водным потоком на его пути, ускоряют эрозионный процесс. Характер тектонических складок и их ориентация относительно оси долины влияют на симметрию ее поперечного профиля. Так, долины, образовавшиеся по разломам, часто асимметричны, а проходящие по антиклинальной или синклинальной складке – напротив, обладают симметрией.

Строение долины зависит и от состава слагающих ее ложе горных пород, так как породы различных типов поддаются эрозии в разной степени. Податливые глинистые породы облегчают размыв, углубление дна и подмыв берегов. Если же поток наталкивается на скальные выходы устойчивых пород, в продольном профиле долины формируются пороги.

Практическое значение вопроса

Знание строения долины необходимо при проектировании гидротехнических сооружений, например, при расчете прочностных характеристик плотин и мощности гидроэлектростанций. Не менее важно оно и при строительстве мостов, дорог, и при застройке территорий, прилегающих к рекам.

Изучение морфологии долин имеет значение и для правильной оценки устойчивости к водной эрозии земельных угодий в пределах речных долин. Древние, погребенные речные долины исследуются на предмет строения при разведке подземных вод и россыпных месторождений полезных ископаемых.

Установление стратиграфии четвертичных отложений, проведение палеогеографических реконструкций и многие другие научные вопросы, в свою очередь, не могут обойтись без учета строения речных долин. Он, как нетрудно убедиться, требуется при решении самого широкого круга академических и прикладных задач.