7. Geomorfologiczne efekty działalności wody na stoku
1. Hydrologia stoku
Woda pochodząca z opadu atmosferycznego może:
· Odpływać ( w sposób rozproszony lub skoncentrowany )
· Infiltrować i odpływać podpowierzchniowo
· Być magazynowana w roślinach, intercepcja
Zdolności retencyjne podłoża zależą od pojemności i przepuszczalności wodnej. Gdy grunt może przyjąć cała objętość wody nie dochodzi do spływu powierzchniowego.
Przepuszczalność- zdolność gruntu do przewodzenia wody wolnej. Określa ją szybkość ruchu w pionie. Przepuszczalność jest większa dla żwirów mniejsza dla iłów i warstw skalnych.
Pojemność- określa całkowitą objętość wody, która może zostać zmagazynowana
w jednostce objętości ośrodka skalnego. Woda gromadzi się w różnego rodzaju próżniach,
porach, pęknięciach.
Grunt znajduje się w stanie saturacji, gdy wszystkie wolne przestrzenie są wypełnione wodą.
Dolną granicę tej strefy wyznacza strop nieprzepuszczalnego podłoża skalnego, górna
granica jest zmienna i zależy od wielkości i ciągłości zasilania wodami atmosferycznymi.
Jeśli tylko część wolnych przestrzeni jest wypełniona wodą, mówimy o strefie aeracji.
Spływ powierzchniowy następuje gdy pojemność gruntu jest niewystarczająca w stosunku do obfitości opadów, lub gdy podnosi się poziom zwierciadła wód podziemnych i zanika strefa aeracji. Może się do niego również przyczynić działalność człowieka, wyrównywanie stoków, usuwanie zadrzewień, kompakcja gruntu.
2. Morfogenetyczne znaczenie deszczu
Gdy na stoku brakuje roślinności następuje erozja na skutek uderzeń kropel deszczu o grunt. Jej wielkość zależy od szybkości opadania i masy kropli.
Wielkość kropli to zwykle 1-2 mm, ale czasem dochodzi do 6 mm
Skutki deszczu:
· kompakcja gruntu
· spływ liniowy
· rozluźnienie struktury warstwy powierzchniowej
· powstawanie małych kraterów w miejscu uderzeń kropel
3. Spływ śródpokrywowy i sufozja
Denudacja chemiczna- przechodzenie do roztworu substancji mineralnych zawartych w skale (zwietrzelinie, glebie), czyli ługowanie, i ich odprowadzanie do rzek poprzez spływ śródpokrywowy
Denudacja fizyczna- wymywanie ziaren ze struktury gruntu i ich transport w postaci stałej.
Spływ powierzchniowy:
· Skoncentrowany ( strumienie podziemne, wymywanie )
· Rozproszony ( ługowanie )
Sufozja- wymywanie cząsteczek gruntu przez strumienie podziemne. Inaczej erozja tunelowa ponieważ prowadzi do powstawanie tuneli w warstwach skalnych. Ich średnica wynosi od kilku mm do ponad metra a długość sięga ponad km .
Sufozja ma miejsce głównie w lessach, iłach i torfach, ale również w niektórych skałach zwięzłych np.: piaskowcach.
Sufozja zależy od energii strumienia wody i obecności warstw nieprzepuszczalnych wymuszających dny rodzaj spływu.
Formy związane z sufozją:
· Wymoki (płytkie niecki)
· Stożki napływowe (u wylotu kanałów)
· Leje sufozyjne
· Zapadliska (zapadanie kanałów sufozyjnych)
· Nisze i okapy (potem osuwiska)
4. Spływ powierzchniowy i jego skutki
Spłukiwanie- (spływ warstwowy) największe na wypukłych odcinkach stoku, prowadzi do usunięcia warstwy mineralnej i odsłonięcia głębszych warstw zwietrzeliny, osadów lub podłoża skalnego.
Spłukany z górnej części stoku materiał jest osadzany na dole, i nazywamy go deluwium ( osady warstwowe, piaszczysto- ilaste, drobnoziarniste).
Spłukiwanie jest największe na obszarach rolniczych, mniejsze na np.: pastwiskach.
Erozja liniowa- powodowane przez spływ skoncentrowany, zależy od:
· Charakteru i intensywności opadów
· Długości i nachylenia stoku
· Litologicznych cech podłoża
· Rodzaju roślinności
Geomorfologicznym skutkiem erozji liniowej jest powstanie na stoku podłużnych zagłębień, pełniących funkcję koryt dla przemieszczającej się po stoku wody.
· Żłobiny- niewielka długość i szerokość, v- kształtny profil. Predyspozycję do rozwoju żłobin stwarzają rodzaj upraw na stoku i kierunek orki.
· Erozja wąwozowa
Geomorfologiczne skutki gwałtownego spływu wód opadowych - to:
• epizodyczne koryta w dnach suchych dolin denudacyjnych,
• gęsto rozmieszczone bruzdy erozyjne na stokach,
• wanny i kociołki eworsyjne na linii spływu,
• tunele i studnie sufozyjne,
• stożki deluwialne (największe o promieniu do 80 m),
• pokrywy deluwialne na roślinności,
• nadbudowa dna doliny osadami
5. Wąwozy i formy pokrewne
Wąwozy- pozbawione stałego odpływu, brak trwałych form korytowych. Mają wąskie dno i strome zbocza. Długość od kilkunastu metrów do wielu km. Głębokość sięga nawet 100 m, mogą występować pojedynczo lub tworzyć rozbudowane systemy. Tworzą się głównie w pokrywach lessowych i zwietrzelinowych, mało odpornych na erozje liniową.
Debrza- krótka, sucha dolina o nierównym spadku, często o profilu v- kształtnym.
Parów- sucha dolina o szerokim dnie i złagodzonych, często zarośniętych zboczach.
Erozja wąwozowa zachodzi najczęściej w sposób epizodyczny, podczas opadów o dużej intensywności. Wąwozy tworzą się też przez zawalenie kanałów sufozyjnych lub w miejscach gdzie przerwana została ciągłość roślinności np.: na nieutwardzonych drogach
6. Denudacja chemiczna
Denudacja chemiczna- ubytek masy skalnej z danego obszaru, odprowadzanej w postaci rozpuszczonej (jonowej) i koloidalnej. Prekursorem denudacji chemicznej jest wietrzenie chemiczne. Najwyższe wskaźniki denudacji chemicznej w skali globalnej odnotowano w obszarach górskich w klimacie wilgotnym. Denudacja chemiczna obszarów zbudowanych z wapieni, gipsów i skał solnych jest na ogół wielokrotnie wyższa niż denudacja
sąsiednich obszarów zbudowanych ze skał krystalicznych lub piaskowców.
Skutkiem denudacji chemicznej może być np.: powstawanie nieckowatych form pozbawionych odpływu
7. Zapobieganie erozji wodnej na stoku
· Unikanie tworzenie dróg odpływu powierzchniowego
· Poziomicowy kierunek orki
· Terasowanie stoków
· Planowanie dróg dojazdowych
· Budowa przegród zatrzymujących transportowany materiał
· Wyłączenie pewnych terenów z upraw, przerobienie ich na pastwiska
8. Rzeźbotwórcza działalność rzek - procesy i formy fluwialne
1. Wprowadzenie
Rzeki należą do najbardziej przekształcających powierzchnię ziemi czynników:
· rzeki mają zdolność do erozji, czyli niszczenia podłoża, po którym płyną.
· rzeki przenoszą materiał skalny w różnej postaci
· zmniejszenie siły transportowej rzeki prowadzi do depozycji
Koryta rzeczne, zajmując w pewnym obszarze najniższe możliwe położenie wysokościowe,
pełnią funkcję bazy erozyjnej. Bazą erozyjną w ujęciu globalnym jest poziom oceanu światowego.
2. Ruch wody w korycie
Ruch:
· Laminarny- przemieszczanie wody w postaci równoległych nie mieszających się warstw
· Turbulentny- chaotyczny, liczne zawirowania i mieszanie się wody w przekroju pionowym
Prędkość ruchu wody jest większa u góry, mniejsza przy podłożu- tarcie.
Nurt- Część strumienia, poruszająca się z najwyższą prędkością
Charakter ruchu zależy od prędkości, lepkości płynu i kształtu koryta i jest określony tzw. liczbą Reynoldsa
Moc strumienia określa możliwość transportu materiału i przezwyciężenia tarcia. Moc strumienia rośnie wraz ze wzrostem spadku i przepływu.
3. Procesy erozyjne w korytach rzecznych
Do erozji podłoża i brzegów koryta dochodzi, gdy naprężenia ścinające związane z przemieszczającym się strumieniem wody są większe niż wytrzymałość materiału budującego brzegi i dno. Tempo przekształceń erozyjnych w korytach skalnych jest znacznie niższe niż w korytach wyciętych w utworach uprzednio naniesionych przez rzekę.
Erozja denna:
· korozja, której istotą jest chemiczny rozkład skały podczas kontaktu z wodą płynącą. Podlegają jej głównie skały wapienne i gipsowe
· abrazja, czyli ścieranie nierówności dna przez przenoszone w strumieniu wody okruchy skalne. Efekty abrazji są największe, gdy koryto jest wycięte w skałach o niskiej wytrzymałości (np. łupkach), a rumowisko denne składa się głównie z otoczaków skał o dużej twardości, np. kwarcowych;
· eworsja, czyli pogłębianie nierówności dna przez otoczaki poruszające się po orbitach zbliżonych do kołowych w obrębie stacjonarnego wiru. Wiry tworzą się zwłaszcza poniżej progów w profilu podłużnym koryta;
· kawitacja, związana z nagłą zmianą prędkości strumienia i spadkiem ciśnienia, prowadzącym do powstania pęcherzy próżniowych. Podczas zaniku pęcherza jest wyzwalana znaczna energia, co może doprowadzić do rozkruszenia lub rozdrobnienia fragmentu dna lub brzegu koryta.
· odrywanie, do którego dochodzi w luźnym materiale tworzącym dno koryta, gdy skierowana do góry siła nośna wywołana różnicą ciśnień wewnątrz strumienia wody przewyższa ciężar spoczywającego ziarna
Erozja boczna związana z bezpośrednim oddziaływaniem strumienia wody zachodzi na brzegach koryt zbudowanych z utworów o małej zwięzłości, a więc przede wszystkim w korytach aluwialnych. Największe postępy erozji bocznej są związane z ruchami masowymi w obrębie podcinanego brzegu. W jego obrębie, tuż poniżej lustra wody w rzece, często występują głębokie nisze i podciosy, których obecność powoduje
zachwianie stateczności brzegu. Od pionowej, podcinanej ściany odrywają się pakiety ziemne, które przewracają się lub osuwają do koryta. W przypadku dużych rzek, podczas takich pojedynczych epizodów brzeg może cofnąć się nawet o kilka metrów.
Efektywność erozji zależy od:
· mocy strumienia wody
· spadku
· rodzaju ruchu wody
· podatności podłoża na rozmywanie
4. Transport fluwialny
Transport materiału przez rzeki:
· denny, dotyczy największych okruchów skalnych które są przesuwane lub toczone po dnie, mniejsze mogą poruszać się ruchem skokowym. W czasie takiego transportu dochodzi do złagodzenia krawędzi okruchów i powstawania otoczaków.
· Zawieszony, efektywny przy wysokich stanach wód i dużej prędkości. Dotyczy niewielkich ziaren.
· transport materiału rozpuszczonego- związany z wietrzeniem chemicznym, siarczany, chlorki, węglany, jony wapnia itd.
Czynniki decydujące o rodzaju transportu:
· Moc strumienia
· Warunki klimatyczne
· Intensywność i rodzaj wietrzenia w zlewni
· Uwarunkowania antropogeniczne
Rumowisko rzeczne- całość transportowanego materiału Źródłem transportowanego materiału są fragmenty dna i brzegów koryta, zbocza dolin itd.
5. Koryta skalne
Koryta skalne są w całości wycięte w zwięzłych skałach podłoża i zwykle charakteryzują się dużym spadkiem podłużnym. Osady rzeczne (aluwia) nie występują w ich obrębie w ogóle lub tylko sporadycznie, w postaci cienkiej i nieciągłej pokrywy. Powstanie i rozwój koryt skalnych wskazuje na znaczną moc strumienia na danym odcinku, dzięki której nie tylko jest możliwy transport całego dostępnego materiału rumowiskowego w dół koryta, ale występuje także nadmiar energii, która może być wykorzystana do erozji dna. Konfiguracja dna i brzegów koryt skalnych cechuje się dużą trwałością.
Duże formy i zespoły form obecne w korytach skalnych:
· wodospady, wysokie pionowe lub przewieszone progi, z których strumień wody spada w powietrzu, bez stałego kontaktu z podłożem, najwyższy- Angel w Wenezueli
· kaskady, systemy niskich nachylonych progów skalnego dna, po których spływa strumień wody. Mogą one być rozcięte rynnami wyżłobionymi w skale
· żebra skalne, związane głównie z wychodniami skał osadowych o zróżnicowanej odporności.
· bystrza
· rynny. mogą osiągać długość kilkuset metrów i głębokość do kilkunastu. Ich przebieg jest niemal zawsze uwarunkowany strukturą podłoża. Są one zwykle wyżłobione wzdłuż linii głównych spękań,
Kotły eworsyjne- czyli cylindryczne zagłębienia o pionowych ścianach i płaskim dnie, wyżłobione przez materiał skalny poruszany przez stacjonarne wiry. Ich głębokość może sięgać do 10 m
W przyrodzie występują także koryta skalno- aluwialne, typowe dla niżej położonych części obszarów górskich. Rzeka płynie w nich po podłożu skalnym, natomiast brzegi są zbudowane z utworów aluwialnych.
6. Koryta aluwialne
Koryta aluwialne- wycięte w utworach uprzednio naniesionych przez rzekę, są przeciwieństwem koryt skalnych. Ze względu na ogólnie mały stopień zwięzłości podłoża cechują się znacznie większą dynamiką niż koryta skalne, zmiany w ich położeniu i wyglądzie można obserwować podczas pojedynczego wezbrania. Koryta aluwialne są w stanie równowagi dynamicznej i stale dopasowują kształt i charakter do średnich wielkości przepływu oraz rodzaju materiału niesionego przez rzekę.
Koryta aluwialne:
· systemy jednokorytowe o pojedynczym nurcie
o proste
o kręte
o meandrowe- są charakteryzowane kilkoma parametrami morfometrycznymi, między innymi długością fali meandra, rozpiętością meandra, długością zakola i jego promieniem
· systemy roztokowe, jednokorytowe o wielu nurtach- szerokie, względnie płytkie koryta, w których woda płynie wieloma nurtami. Rozdzielanie się nurtu powodują łachy, na ogół nie porośnięte. Układ przestrzenny łach jest nietrwały, w czasie wezbrań często znajdują się pod wodą.
· systemy wielokorytowe- są tworzone przez kilka koryt rozdzielonych trwałymi wyspami, najczęściej porośniętymi, które nie są zalewane nawet podczas wysokich przepływów, a jedynie podczas największych wezbrań Poszczególne koryta mogą prowadzić zbliżoną objętość wody, ale może się wśród nich zaznaczać koryto główne, o największym przepływie. Trwałe i stabilne.
Uwarunkowania rozwoju koryt:
· warunki klimatyczne
· budowa geologiczna
· rodzaj roślinności
· rodzaj wietrzenia
· spadek podłużny koryta
· dostawa materiału do koryta
· działalność zwierząt
Rzeki roztokowe są typowe dla obszarów górskich, zwłaszcza w wysokich
szerokościach geograficznych, przedpoli lodowców i lądolodów. Anastomozowanie
pojawia się wśród rzek nizinnych, o bardzo małym spadku i znikomym wpływie obciążenia dennego, głównie w klimacie ciepłym i wilgotnym. Dla strefy klimatów umiarkowanych poza obszarami górskimi dominującym typem jest pojedyncze koryto jednonurtowe.
Metamorfoza koryt- jest konsekwencją zmiany kilku cech decydujących o funkcjonowaniu systemu korytowego. Ochłodzenie klimatu może zwiększyć wydajność wietrzenia mechanicznego i spowodować rozrzedzenie roślinności, co zaowocuje zwiększoną dostawą grubszego materiału do koryta i przekształcenie wcześniejszego
koryta krętego lub meandrowego w roztokowe.
7. Akumulacja fluwialna
Zmniejszenie zdolności transportowej rzeki prowadzi każdorazowo do akumulacji materiału wcześniej niesionego po dnie lub w zawiesinie.
Przyczyny zmniejszenia zdolności transportowej rzeki
· zmniejszenie spadku
· znaczna dostawa materiału rumowiskowego
· wzrost parowan...
sandral5