Doliny rzeczne jako jedna z rzeźbiarskich form powierzchni ziemi są przedmiotem badań geomorfologicznych. Zakres zainteresowań tej dyscypliny geologiczno-geograficznej obejmuje badania nad genezą, ewolucją i budową dolin rzecznych, ich dynamiką i charakterystycznymi cechami.
Czym jest dolina rzeki?
Doliny rzeczne należą do negatywnych form terenu. Jest to nazwa powierzchni charakteryzujących się względnym spadkiem poziomu. Doliny charakteryzują się liniowo wydłużonym kształtem, w pewnym stopniu komplikowanym przez falistość. Na całej swojej długości doliny mają na ogół jednolite nachylenie.
Struktura doliny rzeki zależy od kombinacji warunków fizyczno-geograficznych oraz cech geologicznych właściwych dla obszaru, przez który przepływa rzeka. Połączone działanie tych czynników może zmieniać się w czasie, a zmiany te wpływają również na morfologię doliny.
Geneza i rozwój dolin
Pochodzenie dolin rzecznych możewiązać się z występowaniem warunków tektonicznych sprzyjających powstawaniu rzeki (różnego typu fałdy i uskoki) lub z przemieszczaniem się lodowców. Jednak głównym i niezbędnym czynnikiem powstania doliny jest praca wód płynących, ich erozyjna działalność.
Istnieją takie rodzaje erozji wodnej, które determinują strukturę doliny rzecznej, jak:
- Dno, w wyniku czego strumień uderza w powierzchnię i tworzy depresję. Dominuje we wczesnych fazach rozwoju doliny, kiedy rzeka jest jeszcze w trakcie układania.
- Boczna, wyrażająca się wymywaniem brzegów przez przepływ wody, co prowadzi do rozszerzania się doliny. Ten rodzaj erozji jest bardziej wyraźny, gdy rzeka wchodzi w fazę dojrzałości. W tym czasie nachylenie rzeki znacznie się zmniejsza w miarę zbliżania się do profilu równowagi w stosunku do poziomu zlewni, do której wpływa (tzw. podstawa erozji). Pod wpływem erozji bocznej przepływ wody tworzy meandry - meandry nurtu.
Kiedy rzeka zaczyna się zamulać, zarastać, tworząc dużą liczbę bagiennych starych kobiet, oznacza to, że osiągnęła starość. Dolina rzeki staje się niezwykle szeroka, a nurt zwalnia. Profil takiej starej rzeki jest już jak najbliżej podstawy erozji.
Elementy morfologii doliny
W procesie ewolucji rzeki powstają główne elementy struktury doliny rzecznej. Krótko scharakteryzujmy każdy z nich.
- Prąd - odcinek doliny, przez który przebiega główny przepływ wody. Zajmuje go rzeka w okresach międzypowodziowych.pory roku. Stabilnymi elementami koryta są dno i brzegi.
- Floodplain - bardziej wzniesiony odcinek doliny, zalany podczas powodzi. Czasami równina zalewowa nazywana jest terasą łąkową rzeki. W jego granicach znajduje się spiętrzenie przykanałowe lub aluwialne utworzone przez osady piaszczysto-pylaste.
- Tarasy to dawne tereny zalewowe, które były wypełnione wodą na wcześniejszych etapach rozwoju doliny, kiedy rzeka w jeszcze mniejszym stopniu wcinała się w powierzchnię. Tarasy mogą być otwarte lub zakopane w wyniku późniejszej sedymentacji.
- Rdzenne brzegi są granicami doliny. Ich poziom przekracza górny, najwcześniejszy taras rzeczny.
Kanał i równina zalewowa są przypisane do koryta lub dna doliny, a tarasy, wraz z głównymi brzegami, do jej zboczy.
Profile doliny rzecznej
W zależności od przekopu, w którym rozpatrywana jest ta forma rzeźby terenu, wyróżnia się cechy strukturalne profili podłużnych i poprzecznych dolin rzecznych.
Profil podłużny to odcinek doliny poprowadzony wzdłuż jej długości wzdłuż linii zwanej thalweg, łączącej najniższe punkty koryta, czyli wzdłuż największej głębokości. Profil podłużny odzwierciedla takie parametry doliny rzeki jak upad - różnica wysokości na danym odcinku i na całej długości - oraz spadek, rozumiany jako stosunek upadu do długości rozpatrywanego odcinka.
Profil poprzeczny to odcinek doliny w płaszczyźnie prostopadłej do jej kierunku. Jest to ważny wskaźnik typu morfologicznego doliny rzecznej.
Typyprofile dolin wzdłuż przekroju podłużnego
W strukturze profili podłużnych dolin rzecznych rozróżnia się kilka typów w zależności od rozmieszczenia zboczy wzdłuż długości doliny:
- Prosty profil powstaje, gdy rzeka na całej swojej długości ma nachylenie zbliżone do jednolitego. Taką strukturę doliny spotkać można głównie w małych rzekach.
- Profil schodkowy charakteryzuje się różnicą nachylenia w niektórych częściach doliny. Jest nieodłącznym elementem rzek o rwącym nurcie, strumieni wodnych, które tworzą wodospady, osiągają lub przepływają przez płynące jeziora.
- Łagodnie wklęsły profil ma ogólny wygląd nierównomiernie wklęsłej krzywizny. W pobliżu źródła linia ta jest bardziej stroma, zbliżając się do ujścia, staje się coraz bardziej płaska. Taki profil dna kształtuje się w dojrzałych rzekach, których bieg ogranicza się głównie do płaskich, spokojnych tektonicznie terenów.
- Uskok lub wypukły profil, obserwowany dość rzadko, ma lekkie nachylenie w górnym biegu rzeki i znaczne w dolnym biegu doliny.
Największym stopniem zbliżenia do idealnego profilu równowagi jest gładko wklęsły kształt koryta doliny, jednak w rzeczywistości, w wyniku połączonego działania wielu czynników, profil zawsze posiada elementy konstrukcji schodkowej.
Przykład złożonego profilu pokazuje cechy strukturalne doliny rzeki Missisipi - jednej z największych arterii wodnych na świecie. Dolina rzeki jest podzielona morfologicznie na Górną i Dolną Missisipi, które różnią się budową. Pierwszy maprofil schodkowy z wieloma progami i szczelinami; druga to wyraźnie płaska dolina, szeroka i łagodnie nachylona. Z powodu intensywnego zamulenia rzeka wielokrotnie zmieniała swój bieg i miejsce, w którym uchodzi do Zatoki Meksykańskiej – zjawisko to określa się mianem „wędrówki delty”.
Złożone doliny, jakby złożone z odcinków o różnej budowie i pochodzeniu, są nieodłączne dla prawie wszystkich głównych rzek: Amazonki, Nilu, Dunaju, Wołgi, Jeniseju i wielu innych.
Klasyfikacja dolin według profili poprzecznych
- Dolina w kształcie litery V w sekcji ma kształt trójkąta. Taki profil nazywany jest również nierozwiniętym. Doliny tego typu z reguły są młode i dochodzi w nich do intensywnego pogłębiania dna i niszczenia skarp w wyniku procesów zawalenia, skosu itp. Doliny te nie mają tarasów i wyraźnej równiny zalewowej.
- Dolina o profilu parabolicznym. Jej dno jest dość zaokrąglone, zbocza są długie, ale nie widać na nich konstrukcji schodkowo-tarasowej. Ich powstawanie wiąże się z pracą potężnych strumieni wody, tworząc dużą ilość różnego rodzaju luźnych osadów.
- Dolina trapezowa ma dobrze rozwinięte tarasy i gęste osady. Obecność schodkowej struktury tarasowej świadczy o złożonej i długiej historii, podczas której na przemian na przemian następowały epoki z przewagą erozji, która rozszerzała i pogłębiała dno dolinyokresy sedymentacji. Szerokość doliny może być o rząd wielkości większa niż szerokość koryta rzeki.
- Dolina w formie rynny różni się od poprzedniego typu jeszcze większą szerokością i łagodniejszymi zboczami. W historii takich dolin przeważały epoki akumulacji osadów osadowych.
- Planimorficzny typ doliny z niewyraźnymi granicami, dużą liczbą kanałów i odnóg jest typowy dla dużych, bardzo starych rzek.
Geologia i budowa dolin rzecznych
Tektonika terenu odgrywa bardzo istotną rolę w kształtowaniu walorów doliny rzecznej. Do jej powstawania przyczynia się obecność struktur takich jak uskoki czy uskoki, a strefy zgniotu napotykane przez przepływającą wodę przyspieszają proces erozji. Charakter fałdów tektonicznych i ich orientacja względem osi doliny wpływają na symetrię jej profilu poprzecznego. Tak więc doliny utworzone wzdłuż uskoków są często asymetryczne, podczas gdy te przechodzące wzdłuż antykliny lub fałdu synklinalnego, przeciwnie, są symetryczne.
Budowa doliny zależy również od składu skał tworzących jej koryto, ponieważ różne rodzaje skał są w różnym stopniu podatne na erozję. Podatne skały ilaste ułatwiają erozję, pogłębianie dna i wymywanie brzegów. Jeśli przepływ uderza w skaliste wychodnie stabilnych skał, w podłużnym profilu doliny tworzą się bystrza.
Praktyczne znaczenie pytania
Znajomość budowy doliny jest niezbędna przy projektowaniu budowli hydrotechnicznych, np. przy obliczaniu charakterystyk wytrzymałościowych zapór i mocy elektrowni wodnych. Nie mniej ważna jest przy budowie mostów, dróg i zagospodarowaniu terenów przyległych do rzek.
Badanie morfologii dolin jest również ważne dla prawidłowej oceny odporności gruntów w obrębie dolin rzecznych na erozję wodną. Starożytne, zakopane doliny rzeczne są badane pod kątem struktury w eksploracji wód gruntowych i aluwialnych złóż mineralnych.
Ustalenie stratygrafii osadów czwartorzędowych, przeprowadzenie rekonstrukcji paleogeograficznych i wielu innych zagadnień naukowych z kolei nie może obejść się bez uwzględnienia struktury dolin rzecznych. Jak łatwo zauważyć, jest on niezbędny do rozwiązywania najszerszego zakresu problemów akademickich i aplikacyjnych.
