Общая характеристика работы водного потока.

Любой водный поток, движущийся по земной поверхности, производит работу, заключающуюся в разрушении горных пород, переносе и переотложении продуктов их разрушения.

Живая сила движущейся воды в нижней части склона гораздо больше, чем в верхней. Поэтому в нижней части склона вода начинает рыть себе русло, имеющее форму рытвины с крутыми бортами. Эта рытвина со временем распространяется вверх по склону, пока не достигнет его вершины (попятная эрозия). В результате может возникнуть целая сеть разветвлённых оврагов, промоин или речных долин.

Точка у подножия склона, от которой начинается размывание оврага (долины) и ниже которой не распространяется углубление рытвины, называется базисом эрозии данного оврага (долины). Рост долины идёт против течения потока от устья (базиса эрозии) к верховью, т.е. регрессивно, попятно. По мере роста продольный профиль днища долины по направлению к устью постепенно выполаживается, оставаясь крутым к вершине. Происходит это потому, что энергия потока и производимая им работа определяются массой воды и скоростью течения, т.е. уклоном русла. Как только в нижнем участке долины (откуда началось её развитие) уклон русла станет достаточно пологим, углубление долины прекращается, и энергия потока будет направлена на расширение долины и на вынос рыхлого материала, поступающего с вершины и со склонов. Здесь образуется конус выноса.

Работа водного потока при формировании оврага в различных его участках проявляется по-разному. В верховье, где уклон русла крут и не соответствует массе воды, протекающей по нему, происходит углубление оврага и его разрастание в сторону истоков, т.е. усиленная эрозия. В среднем течении вся работа воды направлена на транспортировку сносимого с верховьев материала. В нижнем течении происходит отложение этого материала и накопление его в конусе выноса (аккумуляция).

Углубление и рост долины теоретически будут продолжаться до тех пор, пока на всём её протяжении уклон русла потока не будет соответствовать протекающей по руслу массе воды. Как только эти величины придут в равновесие, эрозионная работа потока прекратится. Подобный идеальный профиль получил название профиля равновесия. Он имеет форму правильной вогнутой кривой параболического типа, которая становится касательной к горизонту в нижней части и круто поднимается в верховье. Таков механизм формирования продольного профиля долины любого размера, от оврага до больших рек, но там он менее нагляден из-за больших площадей и длительных промежутков времени.

Крупные долины больших рек, через которые выносятся в море воды, собираемые часто с поверхности целого континента, конечно, никогда не были маленькими оврагами, разросшимися путём регрессивной эрозии. Эти долины закладывались вдоль путей поверхности стока сразу на всём их протяжении. Выносимые из них огромные массы обломочного материала в течение тысяч или миллионов лет заносили целые морские заливы, превращая их в сушу. По этой вновь созданной суше река продолжала путь в море, надстраивая свою долину снизу, а не сверху, с помощью аккумуляции, а не эрозии.

Сравнительно молодые реки, долины которых ещё плохо разработаны, имеют неправильный продольный профиль. Затем они переживают этап усиленной глубинной эрозии и выравнивания продольного профиля, для которого базисом эрозии служит уровень моря. Постепенно вырабатывается кривая, близкая к профилю равновесия, и донная эрозия ослабевает.

Донная (глубинная) эрозия речных долин в горных областях протекает наиболее интенсивно, т.к. эти реки имеют крутые продольные уклоны и быстрое течение. Долины их глубиной в сотни метров, или даже до 1-2 км имеют узкое дно, почти целиком занятое руслом, и обычно очень крутые склоны (40-60^о). Форма поперечного сечения таких долин напоминает латинскую букву V, почему они и называются V-образные. Это как бы овраги, увеличенные во много раз. Такие долины принято называть морфологически молодыми. Наряду с ними встречаются и ещё более узкие ущелья - каньоны - с почти вертикальными или ступенчатыми склонами. Мировой известностью пользуется Большой Каньон на реке Колорадо. Он врезан местами на глубину 2 км.

Если долина врезается в неоднородную по составу толщу горных пород, кривая её продольного профиля равновесия будет не плавной, а ступенчатой. В местах выхода плотных, трудно размываемых пород глубинная эрозия замедляется, а продольные уклоны возрастают, течение становится быстрым и бурным. Возникают пороги. Если пласты особо тверды, то перепад может приобрести форму почти вертикальной стенки, с которой поток будет низвергаться прямо вниз в виде водопада.