Енергія і робота річок. Річкові наноси.

Потік води, що рухається в руслі володіє енергією і здатний виконувати роботу. Ця здатність залежить від маси води, що рухається і від її швидкості.

Енергія річки на ділянці довжиною L км при падінні Δh і витраті Q м³/сек. = 1000 · Q · H кгм/ сек., або 9.81 · Q · H Дж. Секундна енергія річки на даній її ділянці, виражена в кіловатах (9.81 Q H) – називається кадастровою потужністю.

Енергія річок витрачається на подолання тертя, розмивання і перенесення матеріалу в 1) розчиненому, 2) завислому і 3) волоченому стані. Вона проявляється в роботі водного потоку через процеси розмиву (ерозії), переносу (транспортування) і відкладення (акумуляції) речовини.

Ерозійна діяльність водного потоку – це лінійний розмив поверхні. Є ерозія ГЛИБИННА – пов’язана з поглибленням дна русла, БОКОВА – розширення русла і РЕГРЕСИВНА (ЗАДКУЮЧА) – переміщення верхів’їв у бік вододілу (цей тип ерозії найбільш характерний для ярів і дрібних річок). Часто названі види ерозії діють одночасно. В процесі ерозійної діяльності водний потік виконує роботу не тільки по заглибленню русла, а й шліфує та подрібнює уламки, які волочить за собою.

Крім того, вихороподібні рухи води, які виникають на окремих ділянках русел, можуть захоплювати пісок, гравій і гальку та висвердлювати значні заглиблення.

Слід зазначити, що заглиблення річок і ярів внаслідок лінійного розмиву не є безкінечним. Для кожного водного потоку існує межа, глибше якої неможливе його подальше врізання. Ця межа називається БАЗИСОМ ЕРОЗІЇ (для яру – це річка, або плоска рівнина; для річки – головна річка, озеро або море).

Процеси ерозії зумовлюють утворення і перенесення (це також вид роботи) річковим потоком мінеральних частинок різного розміру. Ці мінеральні частинки називаються річковими наносами. Кількість наносів залежить: 1) від енергії рухомої води і 2) від стійкості порід проти розмиву.

Річкові наноси поділяються на ЗАВИСЛІ і ВОЛОЧЕНІ (донні). Цей поділ досить умовний, оскільки, при зміні швидкості течії, одна категорія наносів швидко переходить в іншу. Чим більша швидкість потоку, тим крупнішими можуть бути завислі частини. При зменшенні швидкості крупніші частинки опускаються на дно і стають волоченими (їх рух стрибкоподібний).

Кількість завислих наносів, що проноситься потоком через живий переріз річки за одиницю часу (сек.), складає ВИТРАТУ ЗАВИСЛИХ НАНОСІВ (R кг/сек.). Кількість завислих наносів, яка проходить через живий переріз річки за значний проміжок часу, називається СТОКОМ ЗАВИСЛИХ НАНОСІВ.

Знаючи витрату завислих наносів і витрату води в річці, можна визначити її МУТНІСТЬ – кількість грамів завислих речовин в 1 м³ води: Р = 1000·R/Q г/м³. Чим сильніший розмив і чим більше частинок зноситься в річку, тим більша її мутність. Дуже високу мутність мають річки Східного Кавказу, Середньо Азії, Китаю, південного заходу США.

Протягом року стік завислих наносів розподіляється в залежності від режиму стоку води і буває максимальним під час водопіль (повеней) і паводків. На більшості річок України під час весняного водопілля виноситься до 80% річного стоку завислих наносів.

ВОЛОЧЕНІ (донні) наноси в річному об’ємі наносів складають набагато меншу кількість ніж завислі (більш як у 10 разів). Згідно закону Ері, маса окремих твердих тіл (М), що переміщуються шляхом волочіння у водному середовищі, прямо пропорційна шостому ступеню швидкості течії (V⁶): М = k·V⁶, де k – деякий постійний коефіцієнт.

При збільшенні швидкості в 3 рази, маса частинок, які здатна переносити річка, збільшиться в 729 разів. Це пояснює більшу здатність до перенесення гірських річок, які можуть переміщувати уламки досить значного розміру.

Загальна кількість наносів (завислих і волочених), що проноситься через живий переріз річки називається її ТВЕРДИМ СТОКОМ. Річкові наноси весь час зазнають змін. Вони подрібнюються, стираються і шліфуються, відбувається їх сортування за розміром та вагою, в результаті чого утворюється алювій (річкові наноси).

В результаті зміни напрямку водного потоку і нерівномірного розподілу алювію на річках виникають: 1) меандри – змієподібні вигини річок; 2) затоки – меандри відкриті у верхній і закриті в нижній частині; 3) плеса – глибокі ділянки річки; 4) перекати – мілкі ділянки річки.