Лекція 7. Площинний та лінійний стік і переніс забруднюючих речовин

Одним із найважливіших факторів, який зумовлює спрямованість та інтенсивність екзогенних геологічних процесів, є поверхневий стік. Він формується в межах конкретної місцевості та залежить від фізико-географічних умов.

Поверхневими стічними водами називають всі води, що стікають з поверхні суші. Вони утворюються внаслідок випадання дощу, танення снігу і льоду, переміщення вод у грунті й товщі гірських порід та у процесі кругообігу води. Поверхневий стік - це кількість води, що стікає з водозбору за певний проміжок часу. Формується він в результаті взаємодії різних процесів і факторів в атмосфері, гідросфері та літосфері. Він залежить від клімату і ландшафту.

З поверхневим стоком пов'язані ерозія, дренаж, обводнення території, транспортування та акумуляція продуктів денудації. Величина поверхневого стоку змінюється в часі, залежно від кліматичних факторів (насамперед від величини атмосферних опадів). Величину поверхневого стоку визначають за балансом вологи, тобто за поступленням атмосферних опадів та витратою вологи на випаровування.

Води поверхневого стоку, залежно від характеру переміщення, діляться на площинні і руслові. В першому випадку основним джерелом живлення поверхневих вод є атмосферні опади і сезонне танення снігу та льоду. Ці води на рівних пологих схилах розтікаються у вигляді струмочків, які покривають схил густою переплетеною сіткою. В другому випадку поверхневі води мають лінійно витягнуті струмені і потоки, що збираються в русла у вигляді ритвин, улоговин, ярів і річкових долин. За часом і результатом своєї дії руслові водяні потоки поділяються на тимчасові, постійні або періодичнодіючі.

Руйнівна діяльність вод поверхневого стоку полягає у площинному вимиванні продуктів вивітрювання зі схилів і підвищених ділянок рельєфу та русловому розмиві гірських порід водяними потоками.

Яроутворення.

Геологічний вплив води на поверхню планети не обмежується тільки площинною ерозією. В результаті дії тимчасових водяних потоків виникають процеси лінійної ерозії, спрямовані вглиб Землі. Ця ерозія призводить до утворення ярів - відносно невеликих крутосхилих долин.

Яри виникають в умовах розчленованого рельєфу на схилах височин, стрімких берегах рік, озер і морів під дією зливових і талих вод. Найбільш інтенсивно яри розвиваються у місцевостях, не покритих рослинністю. Збільшенню швидкості їх росту значно сприяють також м’які гірські породи, що залягають безпосередньо на поверхні Землі. В першу чергу це родючий грунт, лес, лесоподібні глини і частково самі глини.

Тільки так можна пояснити той факт, що в південних областях України, аж до Чорного моря, розвинуті глибокі яри. Сприяють цьому наявні тут шари лесоподібних утворень. Довжина ярів - від сотень метрів до кількох кілометрів. Характерні круті схили і розгалуженість.

В переважній більшості яри формуються із промоїн під дією зовнішньої ерозії. Атмосферна вода, попадаючи на денну поверхню, стікає вниз по схилах височин. Максимальну швидкість і руйнівну силу води мають в нижній частині схилу. Спочатку тут виробляється заглибина, яка з часом росте вверх і поглиблюється. Через певний час ерозія розкриває водоносні горизонти, які значно посилюють темпи росту яру. Поступово яр розростається вверх по схилу, постійно поглиблюючись і розширюючись. Глибина ярів може досягати 40-50 м, ширина - до 150-300 м і довжина - до 3-5 км.

Поступово з ростом яру в довжину і виробленням поздовжнього профілю рівноваги ерозійна сила стікаючої води знижується. Схили яру виположуються, і на них з'являється рослинність. Розширюється дно яру як за рахунок бокової ерозії, так і за рахунок відступання схилів в результаті схилових процесів. Яр перетворюється в балку. Перетворення яру в балку здійснюється не відразу по всій його довжині. Процес цей починається з нижньої, найбільш давньої частини яру і поступово поширюється вверх.

Винесений із ярів і балок матеріал, якщо він не відноситься рікою, відкладається в гирлах, утворюючи конуси виносу. Матеріал, який складає конуси виносу тимчасових водотоків, називається пролювієм. Склад пролювію залежить від типу осадів схилу, що прорізані яром чи балкою; стадії розвитку яру та характеру стоку дощових і талих вод. Загалом для пролювію характерна погана відсортованість матеріалу, слабка обкатаність уламків, зменшення розміру частинок від вершини конусу виносу до його основи і від осьової лінії - до країв.

Яроутворення завдає надзвичайно великої шкоди господарству. Ярова ерозія вважається природним лихом. Для боротьби з яроутворенням постійно проводяться значні роботи. Схили і днища ярів закріплюють рослинністю. Верхів'я, для боротьби з розвитком вершинного перепаду, - рослинністю і різними спорудами (бетонні лотки, бетонні водовідбивні криниці). В руслах будують греблі і загати. Позитивні результати дає обваловування вершин ярів, яке перешкоджає поступленню води до вершинного перепаду із вищезалягаючої частини схилу. За допомогою дамб вода відводиться від вершини яру на закріплені ділянки схилу. Біля дамб формують великі ставки, які затримують поверхневий стік.

Обвальні і зсувні процеси.

Атмосферні опади і, створені ними, водяні потоки призводять до сильного розмивання гірських схилів і крутих берегів рік, озер і морів. Сформовані ними глибокі яри, в переважній більшості, мають круті схили з кутами нахилу понад 30⁰. Іноді крутизна схилів, залежно від складу порід, може наближуватись до вертикалі. На таких обривистих і навислих схилах розвиваються процеси обвалювання - раптове обрушення мас гірських порід у вигляді окремих глиб або великих блоків. Воно супроводжується подрібненням зірваної маси при її падінні до підніжжя схилу. На схилах меншої крутизни виникають процеси осипання, при яких окремі уламки гірських порід скочуються до підніжжя по схилах.

Гірські обвали часто мають катастрофічний характер. В історії людства відомі сотні катастроф, пов'язані з раптовими обвалами гірських масивів. В результаті, під уламками гірських порід були захоронені цілі села і міста, перекриті гірські ущелини і створені в них озера. Боротьба з обвальними процесами здійснюється шляхом виположування, терасування і закріплення рослинністю відкосів і схилів, цементації окремих тріщин, будівництва підпірних і облицювальних стін, контрфорсів, банкетів і контрбанкетів тощо.

Поверхневі стічні води можуть діяти одночасно з підземними, неглибокозалягаючими водами. В результаті спільної дії підземних і поверхневих вод в природі спостерігається й інше явище - зсуви. Зсувом називається переміщення значних мас гірських порід вниз по схилу під впливом сили тяжіння, викликане одночасною дією підземних і поверхневих вод за наявності в розрізі пластичних глин. Найчастіше маси зволожених порід сповзають по нахиленій у бік схилу поверхні водотривких верств. Причинами зсувів є природні процеси, які порушують рівновагу схилу. В результаті зменшується стійкість порід внаслідок їх надмірного зволоження, вивітрювання, підмиву чи землетрусів. Природні фактори доповнюються антропогенним впливом. Основними видами є підрізання схилів, створення виїмок, перевантаження схилів будовами тощо. Зсуви спричинюють утворення зсувних форм рельєфу.

Крім обвалів і зсувів, атмосферні опади та утворені ними тимчасові водяні потоки призводять в багатьох районах, особливо гірських, до розвитку осипів. Хоч осипні процеси розвиваються набагато повільніше від обвальних і зсувних, поширені вони набагато ширше. Багато обвалів та осипів, які починають рух як єдине ціле, на дуже крутих схилах розбиваються на окремі вузькі потоки уламків. Такі, особливо швидкі, переміщення уламків по схилу називаються уламковими лавинами.

Матеріалом для утворення осипів служать механічні продукти фізичного вивітрювання гірських порід. Під дією поверхневих стічних вод вони переміщуються по схилу до підніжжя. Поряд з цим, багато схилів ярів і річкових долин, складених розсипчастими нестійкими породами, також піддаються осипним процесам.

Болотні потоки.

Болотні потоки або селі являють собою бурхливі руслові потоки з води та уламків гірських порід, які раптово виникають у долинах гірських річок і водотоків. Утворюються вони під час злив в гірських областях та в результаті швидкого танення снігу в горах. Характеризуються надзвичайно великою руйнівною силою.

Формуються болотні потоки на сильно пересіченій місцевості при скупченні на схилах гір великих мас продуктів вивітрювання. Поверхня їх переважно дуже слабо скріплена рослинністю. Маси води, змішуючись із захопленим матеріалом (суглинки, глина, пісок, щебінь, валуни), перетворюються у болотно-кам'яну масу і спрямовуються до підніжжя схилів, викликаючи сильне спустошення місцевості.

Для виникнення селей необхідні наступні умови: значні ухили річкових долин, балок, ярів, гірських масивів; зливний характер атмосферних опадів або бурхливе танення снігу у верхів'ї; велика кількість розсипчастих продуктів вивітрювання в межах водозабірного басейну ріки або яру.

На території України селі переважно характерні для Кримських гір та Українських Карпат. За типом течії вони поділяються на зв'язані (структурні) і незв'язані. На території України в переважній більшості розповсюджені незв'язані течії.

Запитання для самоперевірки

1 Що таке площинний змив? Яка геологічна роль площинного змиву?

2 Як утворюються яри?

3 Як утворюються обвали і лавини?

4 Болотні потоки та умови їх утворення.

5 В чому заключається робота руслового потоку?

6 Що таке повінь? Як формуються заплави?

7 Поперечний профіль річкової долини.

8 Тераси та їх морфологічні елементи.

9 Що таке денудаційні рівнини?