Строение и рельеф пойм

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Роль боковой эрозии в формировании рельефа поймы

2. Прирусловая отмель

3. Аккумулятивные отложения поймы

4. Природа возникновения меандр

5. Морфология поймы

6. Классификация поймы по характеру рельефа

Заключение

Список литературы

Введение

По определению Н. И. Маккавеева, пойма -- это приподнятая над меженным уровнем воды в реке часть дна долины, покрытая растительностью и затопляемая половодьем. Пойма образуется почти на всех реках, как горных, так и равнинных, имеющих переменный уровень воды и находящихся в стадии врезания аккумуляции или стабильного состояния продольного профиля. Пойма может отсутствовать только на участках порожисто-водопадного русла и в узких ущельях. Высота пойм зависит от высоты половодья. У рек, впадающих в крупные приемные бассейны, высота половодья убывает к устью. В соответствии с этим убывает и высота поймы. Так, относительная высота (над меженным уровнем реки) волжской поймы в районе Саратова 11--12 м, у Волгограда она снижается до 7 м, а у Астрахани--до 2 м. В сужениях дна долины сезонная амплитуда уровней больше, чем на прилегающих участках расширений дна, поэтому и высота поймы возрастает на первых и убывает на вторых. Так как высота половодий изменяется от года к году, то наиболее высокие участки поймы затопляются редко, раз в десять или даже в сто лет. Вследствие этого не всегда легко найти границу между поймой и надпойменной террасой. В таких случаях приходится руководствоваться почвенно-ботаническими признаками: смена луговых почв почвами зонального типа и появление в растительном покрове видов, не выносящих затопления (например, ковыля), помогают установить границу разлива, а, следовательно, и границу поймы.

1. Роль боковой эрозии в формировании рельефа поймы

пойма рельеф меандр прирусловый

Большая роль в формировании поймы и слагающих ее различных фаций аллювиальных отложений принадлежит боковой эрозии рек. Последняя в значительной мере обусловливается первичной извилистостью рек. Рассмотрим этот процесс на примере развития одной первичной излучины реки (рис. 1).

Каждая капля потока по инерции стремится двигаться прямолинейно. Поэтому при повороте русла вода устремляется к вогнутому берегу, подмывает его. Вогнутый берег становится обрывистым, начинает отступать, увеличивая кривизну изгиба и ширину долины реки.

Рис. 1 Схема образования прирусловой отмели: а--план; б--профиль; 1--направление движения воды в поверхностных частях реки; 2--направление придонных струй: 3 -- контуры первоначального положения русла реки; 4-- участок берега, разрушенный в результате боковой эрозии; ^ -- намытый берег (прирусловая отмель -- П, О.); 6-- коренные берега, сложенные песчано-глинистой толщей с включением грубообломочного материала: 1--1, 11--11-- линии профилей

Образовавшийся (вследствие подхода к вогнутому берегу поверхностных струй) поперечный уклон водной поверхности вызывает перемещение донных струй от вогнутого берега к выпуклому. Возникает винтообразное движение воды в потоке, приводящее к углублению русла реки у вогнутого берега. Материал, образовавшийся в результате подмыва берега и размыва русла, подвергается сортировке. Берег сложен песчано-глинистой толщей с включением грубообломочного материала, то глинистые частицы при размыве перейдут во взвешенное состояние и будут унесены рекой вниз по течению. Значительная часть песчаного материала относится донными струями к противоположному (выпуклому) берегу и там откладывается. В наиболее глубокой части реки (на дне плёса у обрывистого вогнутого берега) остается лишь наиболее крупный материал (валуны, галька, щебень), который и выстилает эту часть русла реки, образуя базальную фацию аллювия.

2. Прирусловая отмель

Особенно интенсивно река работает в половодье, когда увеличиваются масса воды и скорость ее течения, т. е. резко возрастает живая сила потока. С падением уровня накопившийся у выпуклого берега песчаный материал выходит из-под воды и образует прирусловую отмель.

Описанный процесс, повторяясь из года в год, ведет к смещению русла реки в сторону вогнутого берега, к расширению прирусловой отмели, песчаные осадки которой, двигаясь вслед за отступающим руслом, постепенно перекрывают крупнообломочный материал, отложившийся в наиболее глубокой части реки, в плёсах.

Прерывистость процесса наращивания прирусловой отмели (за счет причленения все новых «порций» аллювия в период весеннего половодья) находит отражение в ее рельефе, для которого характерна система параллельных дугообразных гряд (грив), разделенных межгрядовыми (межгривными) понижениями. Относительная высота грив колеблется от нескольких десятков дециметров до нескольких метров (рис.2).

Образовавшаяся прирусловая отмель заливается водой только в половодье. Высота полых вод над отмелью и скорость их течения значительно меньше, чем в пределах меженного русла реки. Они не мешают появлению, на отмели растительности, которая, в свою очередь, начинает оказывать сопротивление движению полых вод и понижать скорость их течения. В пределах затопленной отмели создаются условия, благоприятствующие оседанию из воды взвешенных (глинистых) частиц, особенно на участках, удаленных от стрежня. С течением времени песчаные отложения расширяющейся прирусловой отмели оказываются перекрытыми более тонким материалом (суглинком, супесью); прирусловая отмель постепенно превращается в пойму.

Рис. 2 Растущая прирусловая отмель у выпуклого участка берега (по Е. В. Шанцеру)

3. Аккумулятивные отложения поймы

Как видно из процесса образования поймы, в ее строении принимают участие различные типы аллювиальных отложений. В основании, на контакте с коренными породами, залегает перлювий, представленный грубообломочным валунным или галечниковым материалом, возникшим в результате промывания водой осадков, слагающих подмываемый вогнутый берег. Грубообломочный материал может чередоваться с линзами илов, отлагающихся на дне плёсов в период межени. Выше перлювия залегает русловой аллювий, представленный преимущественно песками, часто с включением гальки и гравия и характеризующийся, как правило, хорошо выраженной косой слоистостью. Еще выше залегает пойменный аллювий, состоящий главным образом из супесей и суглинков с нечеткой горизонтальной или слегка волнистой слоистостью.

4. Природа возникновения меандр

Ударяясь о вогнутый берег, вода в реке отклоняется от него, переходит ниже по течению к противоположному берегу и подмывает его. Поэтому в долине реки наблюдается чередование вогнутых (подмываемых) и выпуклых (намываемых) берегов.

Как отмечалось выше, излучины реки перемещаются не только в сторону вогнутого берега, но и вниз по течению. В результате выступы коренного берега постепенно срезаются, образуется широкая ящикообразная долина, ширина которой равна ширине пояса меандрирования, характерного для той или иной реки (рис. 3). Русло в такой долине занимает небольшое пространство. Большая часть плоского дна долины занята поймой, в пределах которой река формирует свободные меандры. Как указывалось, выше, в результате синхронных перемещении излучин в продольном и поперечном направлениях они могут претерпевать сложные изменения своей формы. Так, если в процессе смещения в продольном направлении нижнее крыло излучины попадает в область залегания устойчивых против эрозии пород или высота берега становится большой, то движение этого колена замедляется. Верхнее колено, находясь в рыхлых отложениях поймы, продолжает смещаться с прежней скоростью. Излучина из сегментной превращается в синусоидальную, близкую к треугольной. Последняя с течением времени отмирает вследствие стачивания шпоры и сближения крыльев.

Рис. 3 Схема формирования поймы и меандрового пояса: А, Б, В, Г, Д, Е, Ж-- стадии развития речной долины

Если преобладает процесс бокового перемещения, сегментная излучина вследствие размыва вогнутых берегов превращается в омеговидную (рис. 4, Б). Шейки крутых излучин могут размываться с обеих сторон. В итоге шейка становится настолько узкой, что в половодье может быть прорвана. Вследствие резкого увеличения уклона в образовавшемся прорыве здесь происходит быстрое углубление русла, и сюда переходит основное течение реки. Верхняя часть петли прорванной излучины быстро мелеет в результате аккумуляции наносов, остальная сохраняется ряд лет сначала в виде затона (изолированного от меженного течения только в верхней части), а затем в виде старицы--пойманного озера.

Рис. 4 Переформирование излучин: Л -- сжатие и «стачиваняе» колена меандры; Б образование омеговидных меандр и «пережимы» их шеек вследствие размыва вогнутых берегов; 1, 2, 3--последовательные положения русла

5. Морфология поймы

В старицах формируется особый тип аллювиальных отложений -- старинный аллювий. Так как осаждение материала в озерах-старицах в течение большей части года происходит в спокойной среде, старичный аллювий слагается преимущественно илами и глинами и характеризуется тонкой горизонтальной слоистостью. Среди глин и илов встречаются песчаные линзы, образующиеся в период прохождения через старицу полых вод. Вверху старичных отложений часто залегает торф, свидетельствующий о болотной стадии развития озера-старицы.

Итак, образование поймы и слагающих ее различных типов аллювия у меандрирующих рек есть результат смещения излучин. Зачаточной поймой у таких рек является прирусловая отмель, образующаяся у выпуклого намываемого берега. Сходный процесс формирования поймы и аллювиальных отложений наблюдается и у фуркирующих (дробящихся на рукава) рек. Зачаточной поймой у таких рек является осередок, который, постепенно разрастаясь и превращаясь в пойму, способствуют размыву и отступанию обоих берегов одновременно.

Описанный процесс образования и соотношения различных типов аллювиальных отложений характерны для равнинных рек. Поймы горных рек еще плохо изучены. Поименный и старичный аллювий в них практически отсутствует. Русловой аллювий часто представлен маломощной толщей крупногалечннковых наносов и валунами, залегающими на цоколе коренных пород или на крупных глыбах, скатившихся с горных склонов.

Мощность аллювиальных отложенных пойм различна, но она не может превышать разницу высот между самым глубоким местом в реке и максимальным уровнем половодья, если в работу реки не вмешиваются посторонние процессы. Такую мощность аллювия называют нормальной. Наблюдаемое местами повышение (по сравнению с нормальной) мощности аллювия может указывать на усиленную аккумуляцию вследствие, например, тектонического опускания участка территории, по которому протекает река, уменьшение--на интенсивное врезание реки при тектонических поднятиях. Могут быть, конечно, и иные причины анормальной мощности аллювия.

Рис. 5 Схема массива поймы (по Н. И. Маккавееву): /--высокие незатопляемые берега; 2--подмываемый берег поймы: 3-- аккумулятивный берег; 4--границы фаций аллювия; 5--центральная пойма; б--притеррасная пойма; 7--прирусловая пойма; 8--течение в основном русле; 9 -- течение на пойме при высоких уровнях половодья

Сформировавшиеся поймы не являются омертвевшими формами рельефа. В процессе смещения свободных меандр они испытывают значительные изменения, а слагающий их аллювиальный материал неоднократно переотлагается. Изменение поймы и ее рельефа протекает особенно интенсивно во время высоких половодий, когда на пойме и в русле устанавливается единое течение.

Представим себе массив поймы, огибаемый пологой дугой русла реки (рис. 5), Пересекая затопленный массив поймы, поток размывает уступ в верхней его части. Часть материала, образуемого при размыве уступа, выносится на поверхность поймы, другая его часть остается в русле, переносится вдоль края пойменного массива. На контакте между течением, сходящим с поймы, и течением, идущим по основному руслу, образуется аккумулятивная форма--коса, которая отделяет от русла заводь, часто наблюдаемую в низовьях пойменных массивов.

Наносы, принесенные потоком на пойму, аккумулируются на ее поверхности. Наиболее интенсивна аккумуляция на участке, прилегающем к руслу реки, так как скорость переходящих из русла в пойму струй потока здесь резко уменьшается из-за уменьшения глубины и увеличения шероховатости дна. В дальнейшем скорости потока становятся почти постоянными, интенсивность аккумуляции в центральной части пойменного массива убывает и крупность осевших наносов уменьшается. К тыловой части поймы поток доносит лишь мелкие (илистые и глинистые) частицы. Различие в интенсивности аккумуляции и размерах оседающих частиц приводит к тому, что наиболее повышенной оказывается та часть поймы, которая примыкает к руслу. После спада половодья здесь нередко можно встретить скопление свежеотложенных крупных наносов мощностью от нескольких сантиметров до нескольких дециметров. Повторение процесса приводит к образованию в этой части поймы прируслового вала, в ряде случаев довольно четко выраженного в рельефе.

От прируслового вала поверхность поймы слегка понижается к центру пойменного массива, характеризующегося сглаженным рельефом. Наиболее пониженным оказывается участок поймы, примыкающий к коренному берегу реки или к уступу надпойменной террасы. Низкое положение в рельефе и тяжелый механический состав отложений этой части поймы способствуют заболачиванию. В соответствии с часто наблюдаемыми различиями высот отдельных участков поймы и характером слагающих их осадков пойму принято разделять на три части: 1) прирусловую, 2) центральную и 3) притеррасную (рис. 5).

Кроме описанных форм рельефа, возникающих в процессе формирования поймы (прирусловые валы, старицы, гривы и др.), ее поверхность может быть осложнена комплексом форм рельефа, связанных как с деятельностью реки, так и с деятельностью других экзогенных агентов. Так, например, после ледохода на реках при высоких уровнях воды поверхность поймы может оказаться прорезанной глубокими бороздами, выпаханными льдинами, а местами покрытой крупными камнями-одинцами, вытаявшими из льдин. На реках, прирусловые валы и прирусловые отмели которых сложены хорошо отсортированным песком и не закреплены растительностью, большое влияние на формирование мезорельефа поймы оказывает ветер. В период летней, а иногда и зимней межени на пойме из песчаных отложений валов и отмелей формируются дюны, высота которых может достигать нескольких метров, иногда 15--20 м. В результате перемещения дюн в глубь поймы и возникновения на месте прирусловых валов и отмелей новых дюн образуются целые системы эоловых гряд, резкость и очертания которых постепенно теряются в направлении от прирусловой к центральной пойме. Наиболее высокие дюны перестают заливаться в половодье и выступают над водой в виде хаотически расположенных островов. В тыловой части поверхность поймы может быть осложнена наложенными конусами выноса временных водотоков или руслами нижних участков небольших притоков реки, которые, достигнув поймы, уклоняются от своего первоначального направления и следуют вдоль затона или заводи.

Усложнение в морфологию поймы могут вносить изолированные возвышенности, не заливаемые в половодье, образованные в результате прорыва шейки врезанных меандр и отчленения участка коренного склона долины или надпойменной террасы, бывшего частью шпоры. Такие возвышенные «острова» среди поймы называются останцами.

Не остается неизменным и гривистый рельеф поймы. В результате деятельности склоновых процессов и неравномерной аккумуляции пойменного аллювия гривистый рельеф нивелируется и поверхность поймы с течением времени меняется.

6. Классификация поймы по характеру рельефа

Различия в рельефе и строении пойм равнинных рек положены в основу их классификаций.

Так, по характеру рельефа различают: сегментные, параллельно-гривистые и обвалованные типы пойм.

Сегментные поймы характерны для меандрирующих рек. Рельеф их достаточно подробно рассмотрен при описании формирования поймы: как одного из основных элементов речной долины. Подчеркнем лишь, что дугообразные гривы и разделяющие их межгривные понижения (сухие или занятые озерами) являются результатом процесса переформирования меандр и блуждания русла по дну долины.

Параллельно-гривистые поймы обычно возникают у крупных рек с большой шириной долины и обусловлены тенденцией реки смещаться все время в сторону одного из склонов. Такая тенденция может вызываться в одних случаях влиянием силы Кориолиса, в других--тектоническими движениями. Особенностью рельефа параллельно-гривистых пойм является наличие длинных продольных (параллельных руслу) гряд и разделяющих их межгрядовых понижений. Вдоль межгривных ложбин иногда располагаются цепочки вытянутых вдоль долины озер. Примером параллельно-гривистой поймы может служить участок поймы реки Оки ниже г. Рязани. Ширина развитых здесь грив достигает 200 м, относительная высота--6--8 м. Параллельно-гривистые поймы односторонние (в отличие от сегментной), т. е. развиты только у одного из берегов долины.

Обвалованные поймы наиболее характерны для рек, пересекающих предгорные наклонные равнины. Вследствие резкого падения скоростей при выходе на равнину такие реки интенсивно аккумулируют несомый ими материал. В результате русло реки оказывается приподнятым над прилегающей равниной и ограниченным прирусловыми валами или естественными дамбами высотой до трех, а иногда и более метров. Во время высоких половодий вода прорывает валы и заливает значительные территории. Наличие дамб и приподнятость русла создают благоприятные условия для заболачивания прилегающих пространств и образования плавней (плавни в низовьях Терека и Кубани).

По строению различают поймы аккумулятивные и цокольные. К аккумулятивным относятся поймы с нормальной мощностью аллювия. Цокольными называют поймы с маломощным аллювием, залегающим на породах неаллювиального происхождения или на древнем аллювии таким образом, что меженное русло реки врезано в эти породы. Образование цокольных пойм чаще всего связано с интенсивной глубинной эрозией реки, но они могут возникать и в результате боковой эрозии.

Зачатком цокольной поймы может служить бечевник, образующийся в основании подмываемого высокого коренного берега, сложенного достаточно устойчивыми к эрозии породами. Он представляет собой откос крутизной 10--30°, сложенный коренными породами, сверху прикрытыми тонким чехлом обломочного материала, частично принесенного рекой с вышележащих участков реки, частично местного, делювиально-коллювиального происхождения. Вверху откоса может наблюдаться ниша, фиксирующая положение наиболее высоких уровней половодья. Нижней границей бечевника служит меженный уровень воды в реке. Ширина бечевника различна и зависит как от крутизны откоса, так и от высоты половодий.

Заключение

В заключение характеристики пойм следует отметить, что в долинах рек наблюдается, как правило, два уровня пойм--высокая и низкая. Высокой называют пойму, заливаемую один раз в несколько лет или в несколько десятков лет. Низкая пойма заливается в половодье ежегодно.

Пойма образуется почти на всех реках, как горных, так и равнинных, имеющих переменный уровень воды и находящихся в стадии врезания аккумуляции или стабильного состояния продольного профиля. Пойма может отсутствовать только на участках порожисто-водопадного русла и в узких ущельях. Высота пойм зависит от высоты половодья. У рек, впадающих в крупные приемные бассейны, высота половодья убывает к устью. В соответствии с этим убывает и высота поймы.

По характеру рельефа различают: сегментные, параллельно-гривистые и обвалованные типы пойм.

Мощность аллювиальных отложенных пойм различна, но она не может превышать разницу высот между самым глубоким местом в реке и максимальным уровнем половодья, если в работу реки не вмешиваются посторонние процессы.

Список литературы

1. Соболев С. С. Учение о пойме как основа изучения морфологии речных долин и стратиграфии речных террас // Почвоведение, 1935

2. Попов И. В. Типы речных пойм и их связи с типами руслового процесса

3. Чернов А. В. Геоморфология пойм равнинных рек / Под ред. д.г.н. Чалова Р. С. М., Изд-во МГУ, 1983.

4. Еленевский Р. А. Вопросы изучения и освоения пойм. М., 1936

Размещено на Allbest.ru