Флювіальні ландшафти

Рис. 1. Схема розчленування ідеального материка (а), на якій показані вододіли, що біфуркують, головні водотоки (пунктир) та праві і ліві схили долин, і (б) – трансконтинентальні річки та головні денудаційні фронти

Зона фронтів просування

. Ці функціональні утворення басейнів мають досить обмежене поширення, але саме тут відбувається свого роду фазовий перехід до організованого флювіального процесу. Такі фронти виникають з боку басейну, який просувається у напрямку вододілу. У річковому басейні будемо розрізняти головний регресивний і бокові фронти. Вони можуть бути активними або виродженими, сталими чи несталими. Морфологічно перші проявляються у вигляді крутих обривистих схилів з порушеним, або взагалі відсутнім рослинним покривом, чи, якщо басейн малого масштабу, ерозійним порогом (як це має місце в ярах і при розвитку мікробасейнів). Порушення ж сталості цих фронтів морфологічно проявляється у вигляді яруг і балок, які також можуть мати ускладнені лінії фронту. У випадку річкових долин таке порушення сталості фронтів частіше за все пов’язане з підрізанням рікою крутого схилу долини. Саме в зоні фронтів просування виникають ситуації, які потребують дії інформаційних машин. А це означає, що відбувається суттєва функціональна асиметрія, подібна до тієї, яка свого часу виникла у живих організмів: органи сприйняття і оброблення інформації концентруються у передній частині тіла. Дуже цікавим є зв’язок функціонування цієї частини басейну з динамікою руслових процесів, які, як вважають автори, відповідають за активізацію фронтів просування (у випадку басейнів “коріолісова” масштабу) або встановлення “паритетних” відносин між басейнами менших масштабів.

Зона сталого функціонування

. Це зона свіжих типових флювіальних ландшафтів. Саме тут відбувається ерозія, транзит та акумулюється матеріал. Флювіація як потік має демонструвати еволюцію у напрямку оптимального режиму руху, що віддзеркалюється у структурі флювіального басейну, включаючи найбільш цікаву його складову – флювіальну мережу. Деякі структурні особливості побудови такої мережі були виявлені ще Хортоном. Сьогодні вже відомо, що ця мережа має субфрактальну геометрію, що можна розглядати як прагнення до максимально повного охоплення території басейну різнопорядковою системою водотоків з метою “зняття інформації” про його стан, бо фрактальна розмірність є верхньою межею інформаційної розмірності. Розглянемо деякі їхні генетичні та морфологічні особливості.

Ерозія як взаємодія потоку з поверхнею. Серед багатьох робіт, у яких досліджується ерозія і її вплив на ландшафтну морфологію, відзначимо [9], у якій автори зробили спробу на основі моделей кліткових автоматів виявити вплив різних порогів на зв’язок між дренажною щільністю, з одного боку, опадами, ерозією і рельєфом – з іншого, і їхній вплив на морфологію ландшафту. В роботі [8] автори пропонують розглядати ерозію як процес, що виникає внаслідок перевищення критичної напруги зрушення (τc). Наслідком є те, що потокова мережа пропорційна функції f (τ – τс), де f (x) = 0 для x≤ 0. Напруження зрушення τ (X, t) у точці X у момент часу t припускає залежність від загальної дренажної площі А та ухилу 3z, де z (X, t) – поле висот поверхні: τ ∝ √A 3z3. Ділянка поверхні діє як суміш різних умов (випадковостей) для середньорічної величини розвантаження потоку в цій точці. Отже, напруження зрушення слід рахувати як величину, залежну від організації поля висот. Існує т.зв. закон потужності ерозії, який констатує, що локальна швидкість ерозії є степеневою функцією площі, розміщеної вище [10].

У разі глибини потоку, що перевищує величину 1/градієнт (у мм), течія стає турбулентною, що спричиняє нелінійний ріст ерозії. Разом з тим зсувне напруження визначається як [1]:

τ = ρgrs,

де τ – зсувне напруження (сила/одиниця площі), r – середня глибина потоку (або гідравлічний радіус), ρ – щільність води, s – градієнт, g – прискорення сили тяжіння. Напруження, що виникають між потоком і ґрунтовою поверхнею, створюють умови для переходу системи “потік – поверхня” у стан самоорганізованої критичності. При досягненні еродуючої швидкості, потік починає зривати частинки ґрунту, внаслідок чого утворюються мікрофронти, що просуваються вверх по течії. При цьому можуть виникати своєрідні ерозійні лавини в латеральній площині. Залежно від умов, ці фронти можуть бути широкими і сталими (площинна ерозія) або вузькими, які є наслідком втрати фронтом сталості. До того ж ерозійний процес локалізується: починають формуватися русла (ерозійний канал буквально угвинчується у поверхневий шар ґрунту). Складний нелінійний характер процесу призводить до утворення спочатку окремих каналів стоку, які, об’єднуючись, потім формують флювіальну мережу. Ця мережа, досягши певної стадії розвитку, починає діяти як ціле, тобто в ній виникає розподіл функцій. Як приклад, розглянемо систему мікрорусел, фрагмент якої показано на рисунку 2 [4] разом з деякими результатами її обстеження. І тут ми бачимо вбудованість часу у просторову структуру: характеристики системи мікрорусел закономірно змінюються в напрямку вниз по схилу, віддзеркалюючи рух до оптимальної організації. На певній відстані від початку, водні потоки, що рухаються окремими каналами, починають “відчувати” один одного, що веде до підвищення кореляцій між ними. Слід додати, що вся мережа флювіального басейну працює в режимі інформаційної машини. Про це свідчить, наприклад, орієнтація річок різних порядків: найбільшим різноманіттям відзначаються річки першого порядку, а потім орієнтація стає все більш обмеженою.

Інші цікаві матеріали

Методика оперативного виправлення топографічних  карт  з
Топографічна карта є одним з основних засобів оцінки місцевості і управління військами. Зміст топографічної карти відображає фактичний стан місцевості і, в першу чергу, основних її елементів, що мають важливе значення д ...

Фізична географія Антарктиди та Антарктики
Актуальність теми. Антарктида - самий холодний з усіх материків. По території Антарктида займає далеко не останнє місце серед інших частин світу. Площа її - близько 1400 млн. км2 - це майже в два рази більше площі Ав ...

Вугільна промисловість Украни. Основні проблеми та перспективи розвитку
Вибір основного напрямку розвитку економіки будь-якої країни залежить насамперед від наявності й характеру власної мінерально-сировинної бази. Єдиним енергоносієм, якого в Україні потенційно достатньо для повного забезп ...