Что такое наносы и как они подразделяются
Наносы*
Карта ледниковых отложений Европейской России.
Южная граница распространения ледника идет так: начинаясь близ Владимира-Волынского слабо извилистой линией, доходит до Днепра, у впадения реки Орели, отсюда подымается к северу почти до Рославля (Смоленской губернии), затем севернее Брянска и Жиздры (Орловской губернии) на Епифань (Тульской губернии), отсюда опускается к югу через Елец (Орловской губернии), Землянск, Бирюч, Богучар (Воронежской губернии) до впадения Хопра в Дон, затем снова подымается к северу и идет мимо Аткарска (Саратовской губернии), Пензы, Ардатова, Васильсурска, Нижнего, Яранска, Нолинска, Глазова (Вятской губернии), Соликамска — к Ледовитому океану. На востоке ледник немного не доходил до правого берега Волги и Тиманского кряжа, где существовал в то время свой собственный ледник, довольно значительных размеров. На западе Скандинаво-Русский ледник сливался с германскими. Есть основание думать, что центральная и восточная Россия покрывалась льдом лишь один раз, тогда как Западная Европа, часть нашего Прибалтийского края и Литовско-польский край (Никитин, Криштафович), несомненно, подвергались двукратному оледенению. Такая гигантская масса льда, двигавшегося в течение тысяч, если не десятков тысяч лет, должна была нанести на европейский и североамериканский материки огромные толщи измельченного материала, достигающие местами десятков сажен мощности. Этот сплошной покров ледниковых Н., настолько петрографически разнообразен, что описать здесь все его члены невозможно. Остановимся лишь на тех из них, которые входят в состав Н., выстилающих Россию. Эти легко подразделяются на пять крупных типов. 1) Ледниковая щебенка. Грубый материал, состоящий из беспорядочной смеси крупных валунов, гальки, гравия, песка и небольшого количества глинистых частиц. Продукты разрушения почти исключительно кристаллических пород. Моренные отложения верхних (головных) частей ледника. Отсутствие слоистости и каких бы то ни было органических остатков. 2) Валунная глина — распространеннейшая порода. Обыкновенно кирпично-красного цвета от окислов железа. Чрезвычайно груба и богата песчаными частицами и валунами, главным образом, кристаллических пород. Полное отсутствие сортировки и слоистости. Достигает значительной мощности (5—10 и более саженей). Отложения как средних, так и нижних частей ледника. Изредка попадаются растительные остатки, а также кости мамонта, носорога и т. п. 3) Нижневалунный песок подстилает сейчас описанную валунную глину, от которой отделяется резкой границей. Отличается значительной однородностью песчаных частиц. Часто отчетливо слоист. Отложения крупных и быстрых потоков, выбегавших из-под наступавшего ледника. 4) Верхневалунный песок прикрывает валунную глину. Переход от песка к глине постепенный. Значительное количество глинистых и мергелистых включений. Считается продуктом выветривания и выщелачивания (элювиальный процесс) верхних горизонтов валунной глины. Распространение, как и нижневалунного песка, — спорадическое. 5) Лёсс (см.). Ледниковое происхождение южнорусского лёсса вопрос еще спорный. Одни относят его к чисто эоловым отложениям, другие к этому присоединяют еще участие аллювиальных процессов и даже допускают возможность происхождения его из чернозема (Никитин); третьи, наконец, считают лёсс тонкой мутью, отложенной выбегавшими из-под отступавшего ледника потоками (Докучаев, Иностранцев). Последняя гипотеза в последнее время обогащается все большим и большим количеством фактов в свою пользу. Уже а priori можно сказать, что ледники, эти ледяные реки, как и простые реки, должны были отлагать вышеупомянутый материал в известной последовательности, т. е. сначала крупный материал, а затем, в направлении своего движения, все более мелкий. И действительно, рассматривая всю площадь ледниковых Н. России, можно заметить такую закономерную правильность, что и дало возможность С. Н. Никитину и В. В. Докучаеву составить схемы расчленения России на отдельные физико-географические районы. Профессор Докучаев делит Россию на три широких концентрических полосы, центром которых является Финляндия — исходный пункт движения ледников. 1) Северо-западная полоса (вся Финляндия, соседние части губерний Архангельской, Олонецкой, Вологодской, С.-Петербургской, Новгородской, Эстляндской и Псковской) — область ледниковой щебенки, валунных полей, озов, шрамов, шлифованных поверхностей, бараньих лбов, котлов и массы озер и болот. 2) Средняя нечерноземная полоса (остальные части вышеупомянутых губерний, северо-западная Нижегородской, Костромская, Ярославская, Владимирская, Московская, Витебская, Могилевская, Смоленская и прилегающие участки соседних губерний) — область развития валунных глин, верхне- и нижневалунных песков. 3) Черноземная полоса России — область лёссовидного грубозернистого суглинка (переходный тип), развитого в северо-восточной половине данной полосы, и область типичного тонкозернистого лёсса (в остальной части). Все три полосы связаны между собой рядом переходных образований, языков, островов и т. п. Никитин предлагает более дробное деление ледниковых Н. России: 1) область ледниковых образований Финляндии и Олонецкого края. Горно-ледниковый ландшафт, характеризуемый так же, как и первая полоса Докучаева. 2) Переходный тип ледниковых осадков Прибалтийского края. Ледниковые явления горных областей здесь, большей частью, исчезают; моренный материал — местный и пришлый. Количество озов убывает. Цвет основной морены от светло-серого до красно-бурого. 3) Литовско-польский тип представляет полную аналогию послетретичным осадкам Пруссии с их двумя морскими, разделенными слоистыми породами межледникового периода. 4) Область центральной России совпадает со второй полосой Докучаева. 5) Область южной предельной полосы распространения скандинаво-финских валунов. Более или менее уцелевшие ледниковые отложения прикрыты уже лёссом. 6) Тип южнорусский — область лёсса, которую автор выделяет уже из категории ледниковых. 7) Область Тимано-Уральского ледника характеризуется сильным развитием морен ледников, двигавшихся к северу. Следы участия морских осадков. Скандинавские эрратические валуны отсутствуют.
Эоловые Н. (субаэральные отложения). Отложения, обязанные своим происхождением переносной деятельности ветра. См. Вулкан, Дюна, Лёсс и Пыль (геолог.).
Литература по данному вопросу очень невелика. Какой-либо монографии, посвященной Н. вообще — нет. Ниже указываются лишь такие сочинения, в которых отводится более или менее значительное место общему обзору и характеристик Н.
Литература. A. de Lapparent, «Traité de gé ologie» (Париж, 1893); M. Neumayr, «Erdgeschichte» (т. I., Лейпциг, 1895); И. Мушкетов, «Физическая геология» (т. II, СПб., 1888); С. Никитин, «Общая геологическая карта России, лист 56» («Труды Геологического Комитета», т. I, № 2, СПб., 1884); П. Кропоткин, «Исследование о ледниковом периоде («Записки Имп. Русского Географического Общества», т. VII, СПб., 1876); С. Никитин, «Послетретичные отложения Германии в их отношении к соответственным образованьям России («Известия Геологического Комитета», 1886); А. Павлов, «Генетические типы материковых образований ледниковой эпохи» («Известия Геологического Комитета», 1888, № 7); В. Докучаев, «Наши степи прежде и теперь» (СПб., 1892); S. Nikitin, «Sur la constitution des depôts quaternaires en Russie etc.» («Congrès Intern. d’arch. et d’anthr. à Moscou», 1893).
Речные наносы
1. Речные наносы. Принципы возникновения и внутригодовой режим. 4
· Формирование речных наносов. 4
· Основные определения и характеристики речных наносов. 6
· Взвешанные наносы.. 8
· Распределение мутности по живому сечению реки. 9
· Сток взвешенных наносов. 9
· Изменение мутности и стока наносов по длине реки. 10
· Внутригодовой режим мутности рек. 11
Список литературы.. 14
Введение
Вода, стекающая по поверхности земли и переносимая реками, обладает энергией, т. е. способностью производить работу.
Потенциальная мощность рек СНГ составляет около 500 млн. кВт. В настоящее время водная энергия потока широко используется для производства электрической энергии на гидроэлектрических станциях (ГЭС). Для этой цели с помощью плотин энергию рек сосредоточивают в определенных местах реки.
В естественных условиях энергия, которой обладает вода, стекающая по поверхности земли и по руслам рек, затрачивается на преодоление трения между частицами воды, трение о земную поверхность и о дно и берега русел, на перенос наносов во взвешенном и влекомом состоянии, перенос растворенных веществ и истирание твердых частиц. В результате этой работы происходят процессы эрозии и аккумуляции наносов, что приводит к изменению форм земной поверхности, очертаний и глубин речных русел.
В работе представлен обзор литературы по теме «Речные наносы». Рассмотрены особенности формирования, виды речные наносов – влекомые и взвешенные, внутригодовой режим наносов.
Более подробно в е рассматривается такая характеристика речных наносов, как мутность – распределение мутности по сечению реки, изменение ее по длине реки, внутригодовой режим мутности.
1. Речные наносы. Принципы возникновения и внутригодовой режим
Формирование речных наносов
Речными наносами называются твердые минеральные частицы, переносимые потоком и формирующие русловые и пойменные отложения. Речные наносы образуются из продуктов выветривания, денудации и эрозии горных пород и почв. Водная эрозия, разрушение земной поверхности под действием текучих вод, представляет собой наиболее активный процесс, обогащающий реки наносами. Она подразделяется на склоновую и русловую. Склоновая эрозия — размыв и смыв почв и горных пород снеговыми и дождевыми водами, стекающими по склону. Русловая эрозия — размыв водными потоками, протекающими в руслах, коренных пород дна и берегов русла и склонов долин. В процессе склоновой эрозии текущая вода разрушает связность частиц почв и горных пород и смывает (сносит) их в понижения — ложбины стока, которые и являются основными путями выноса продуктов эрозии с водосбора. Вместе со снеговыми и дождевыми водами материал смыва с водосбора поступает в следующие за ложбинами звенья временно действующей гидрографической сети — лощины, суходолы. В них процессы эрозии усиливаются и также осуществляется размыв, перенос и в конечном итоге вынос продуктов размыва в реки.
Очевидно, что не все продукты эрозии попадают в реки. Значительная часть их задерживается по пути стока поверхностных вод и заполняет углубления земной поверхности. Тем не менее, та часть продуктов эрозии поверхности бассейна, которая достигает русел рек, является существенным источником формирования речных наносов.
Воды рек размывают берега и дно русла. Однако наносы, поступающие за счет этих процессов, являются лишь частью речных наносов, причем некоторая доля их представляет собой продукты размыва ранее отложившихся в русле наносов, принесенных с поверхности бассейна.
Интенсивность водной эрозии зависит, прежде всего, от энергии текучих вод и затем от сопротивляемости размыву поверхности, по которой стекают эти воды.
Энергия текучих вод на некотором участке, как известно, определяется их расходом и падением. Вот почему водная эрозия при одних и тех же величинах стока наиболее ярко выражена в горных районах и значительно слабее на равнинах. Большое значение в развитии эрозии имеет режим стока: с увеличением стока в определенные сезоны происходит усиление эрозии.
Сопротивляемость поверхности земли размыву зависит от природных свойств этой поверхности и, прежде всего от свойств почв и пород, а также растительного покрова, предохраняющего почву от размыва. Различные виды почв и грунтов обладают неодинаковой способностью к размыву.
Уничтожение растительного покрова (вырубки, неумеренный выпас скота, пожары), неправильная распашка поверхности (вдоль склонов) и обработка почв без соблюдения агротехнических правил, предусматривающих сохранение структурности почв, могут привести к усилению эрозии, местному смыву почв, возникновению овражной эрозии и в конечном итоге к увеличению мутности рек.
В последние десятилетия в зоне распространения черноземов и каштановых почв в результате применения более совершенных приемов обработки почвы, в основном за счет широкого применения зяблевой пахоты, смыв почвы на плакорных участках заметно уменьшился.
Таким образом, интенсивность эрозии и формирование речных наносов находятся под влиянием ряда физико-географических факторов и хозяйственной деятельности. Одни из этих факторов зональные, другие — азональные. К зональным относятся климатические условия, сток, характер и распространение почв и растительности, к азональным — рельеф местности и распространение коренных пород и четвертичных отложений.
Основные определения и характеристики речных наносов
Речные наносы в зависимости от характера движения в потоке обычно подразделяют на взвешенные и влекомые. Такое подразделение наносов носит условный характер, так как в зависимости от крупности наносов и скоростей течения потока те или иные твердые частицы могут находиться то во взвешенном состоянии, то перемещаться по дну потока.
Наносы, подразделяют, кроме того, на транзитные и руслоформирующие. Малые частицы переносятся к устью реки по преимуществу транзитом. Более крупные частицы в зависимости от гидравлических свойств потока то переносятся потоком во взвешенном или влекомом состоянии, то задерживаются на отдельных участках реки, с тем, чтобы при изменении гидравлических свойств потока вновь перейти в движение. Таким образом, постоянно происходит переформирование русла. Очевидно, что большая часть взвешенных наносов является транзитной, а большая часть влекомых — руслоформирующей.
Количество наносов (в килограммах), проносимое рекой через поперечное сечение в единицу времени, называется расходом наносов. Суммарное количество наносов, проносимое рекой через поперечное сечение за некоторый промежуток времени (сутки, месяц, год), называется стоком наносов за этот промежуток времени и выражается обычно в тоннах. Модулем стока наносов называют сток наносов с 1 км2 за год.
Количество взвешенных наносов, содержащееся в единице объема (1 м3) воды, называется мутностью. Мутность выражается в г/м3.
Важной характеристикой наносов является их гранулометрический состав, т. е. распределение данной фракции.
Влекомые наносы
Влекомыми наносами называются те, которые перемещаются в придонном слое потока. Твердые частицы, лежащие на дне, подвергаются силе гидродинамического, или лобового, давления.
Движение твердых частиц в придонном слое потока происходит в виде скольжения или перекатывания и перескакивания (сальтации). Такой характер движения осуществляется главным образом под влиянием восходящих вихрей и несимметричного обтекания твердой частицы струями воды. Частицы, оторвавшись от дна, могут находиться некоторое время во взвешенном состоянии и вновь опускаться на дно. В этом проявляется условность подразделения наносов на влекомые и взвешенные. Крупность влекомых наносов изменяется по сезонам года, возрастая при паводках и уменьшаясь в межень. При больших скоростях течения влекомые наносы движутся большими массами. Размеры влекомых наносов постепенно уменьшаются по длине рек с уменьшением скоростей вниз по течению.
Количество влекомых наносов в равнинных реках мало. Они транспортируют преимущественно взвешенные наносы. В горных реках доля влекомых наносов велика и при больших скоростях составляет основную часть твердого стока реки.
В горных районах, чаще на небольших реках или временных потоках с малыми площадями водосборов, возникают кратковременные паводки, несущие огромные скопления наносов. Эти скопления твердого материала придают потоку характер грязевого, грязекаменного или водно-каменного. Потоки эти называются селями. Образуются сели в результате выпадения интенсивных дождей, реже — интенсивного снеготаяния. Необходимым условием для образования селя является обилие накопленного материала выветривания на водосборе и быстрый снос его в русло. Поэтому литологический состав пород, слагающих горные области, крутые склоны гор и значительные уклоны потоков имеют большое значение в формировании селей. Отсутствие растительности и оголенность склонов способствуют усилению эрозии, а следовательно, и образованию селей. Движение селевых потоков носит пульсирующий заторный характер. Заторы возникают на отдельных участках русла. При прорыве затора по реке проносится селевой поток, насыщенный наносами и обладающий большой разрушительной силой. Заторы повторяются. Таким образом, сель представляет собой поток, проходящий по реке в виде последовательных валов или волн. Продолжительность селей различна — от нескольких минут до нескольких часов. Во время прохождения селей происходят интенсивные процессы размыва русла и отложения наносов. Сель относится к опасным явлениям природы.
Взвешанные наносы
В текучей воде вследствие турбулентного характера течения твердые частицы могут находиться во взвешенном состоянии в тех случаях, когда вертикальная составляющая скорости течения потока превосходит гидравлическую крупность частиц. При обратном соотношении частицы будут осаждаться на дно, и начнется аккумуляция наносов или влечение их по дну. Вертикальная составляющая скорости растет с увеличением степени турбулентности потока и, следовательно, с увеличением скорости течения. Таким образом, чем больше скорости, тем более крупные частицы находятся во взвешенном состоянии. По мере передвижения вниз по течению в связи с общим уменьшением скоростей течения размеры частиц, находящихся во взвешенном состоянии, будут уменьшаться, а аккумуляция наносов усиливаться. Таким образом, речной поток обладает определенной транспортирующей способностью, т.е. способностью переносить определенное количество наносов данной крупности при определенных гидравлических характеристиках (уклон, скорость, глубина). Транспортирующую способность характеризуют либо предельным расходом взвешенных наносов, который способен транспортировать поток, либо средней мутностью, отвечающей насыщенности потока наносами, при которой осуществляется транспортирующая способность потока. Если фактический расход взвешенных наносов в потоке соответствует его транспортирующей способности, то между процессами взвешивания и осаждения наносов в придонном слое наблюдается динамическое равновесие.
Распределение мутности по живому сечению реки
Мутность речных вод значительно меняется по живому сечению потока, по его длине и во времени. Распределение мутности по живому сечению носит очень сложный и нередко в значительной мере беспорядочный характер. Как правило, мутность возрастает от поверхности ко дну. Это увеличение мутности происходит главным образом за счет крупных фракций наносов, увеличивающихся ко дну. Мелкие же фракции (менее 0,01 мм) обычно распределяются довольно равномерно по глубине потока. По этой причине, чем больше в составе наносов крупных фракций, тем неравномернее они распределены по глубине. С увеличением турбулентности потока распределение взвешенных наносов по вертикали становится более равномерным. Сказанное справедливо только как самая общая схема. В реальной же действительности дело обстоит много сложнее, так как эта схема нарушается под влиянием возникающих водоворотов и циркуляционных течений.
Еще более сложный характер носит распределение наносов по ширине реки. Здесь вообще трудно подметить сколько-нибудь отчетливо выраженную закономерность. Распределение наносов по ширине потока сильно меняется в зависимости от направления течения, местных размывов русла и берегов, впадения притоков, несущих большее или меньшее количество наносов, чем главная река. Наблюдения показали, что в ряде случаев наносы проносятся в потоке в виде отдельных движущихся скоплений — «жил».
Сток взвешенных наносов
Годовой сток взвешенных наносов рек изменяется в широких пределах. Отдельные реки выносят в конечные водоемы исключительно большое количество взвешенных наносов. Так, например, годовой сток взвешенных наносов Амударьи составляет в среднем 130 млн. т. Повышенным стоком взвешенных наносов отличаются реки бассейна Каспийского моря, в особенности Волга, сток наносов которой у с. Поляна Фрунзе до постройки Куйбышевского водохранилища составлял в среднем 21 млн. т. Значительно меньше взвешенных наносов выносят реки северной части Русской равнины. Годовой сток взвешенных наносов Печоры, несмотря на большую водоносность этой реки, составляет 6,5 млн. т, а Северной Двины еще меньше — 4,3 млн. т. Сравнительно малым стоком взвешенных наносов характеризуются реки бассейна Балтийского моря. Сток взвешенных наносов самой многоводной из них — Невы — составляет всего лишь 0,82 млн. т. В бассейне Черного моря наибольшее количество взвешенных наносов проносит р. Риони — 6,9 млн. т/год. Огромная водоносность Оби и Енисея является причиной относительно высокого стока наносов этих рек, хотя мутность их вод невелика. Так, годовой сток взвешенных наносов Оби 16 млн. т, Енисея 13 млн. т.
Под влиянием водохранилищ, особенно каскадов, аккумулирующих наносы, твердый сток рек уменьшается. Так, по исследованиям М. И. Львовича, твердый сток Волги после создания каскада водохранилищ снизился до 8-9 млн. т в год, т. е. приблизительно в 2,5-3 раза, а твердый сток Дона до 2,8 млн. т, т. е. в 2 раза.
Из всех рек земного шара наибольшим стоком взвешенных наносов отличается Амазонка — около 2,4-3 млрд. т/год.
Основная масса наносов проносится реками в период концентрации стока воды: на реках восточноевропейского типа — во время весеннего половодья, на реках дальневосточного и тянь-шаньского типа — в теплое время года, на реках с паводочным режимом — в периоды прохождения наиболее интенсивных паводков.
Изменение мутности и стока наносов по длине реки
По длине реки меняются и расход наносов, и мутность, и распределение наносов по фракциям. Обычно сток наносов возрастает по длине рек, но бывают случаи, когда эта общая закономерность нарушается, и сток наносов уменьшается вниз по течению (Аму-дарья). Часть наносов таких рек откладывается постепенно в их поймах, протоках и дельтах.
Мутность больших рек изменяется по их длине довольно своеобразно. Мутность рек, текущих в направлении с севера на юг (реки Русской равнины), обычно увеличивается вниз по течению, что связано с более быстрым нарастанием в этом же направлении интенсивности эрозионных процессов по сравнению с увеличением водности рек. Напротив, для рек, текущих с юга на север (Обь, Енисей, Лена), обогащение материалами смыва происходит значительно медленнее вниз по течению, чем увеличение их водности, в связи, с чем мутность таких рек вниз по течению уменьшается. Так, например, средняя годовая мутность Оби у Новосибирска 245 г/м3, у Калпашова она снижается до 113 г/м3, у Салехарда падает до 34 г/м3.
Внутригодовой режим мутности рек
Внутригодовой режим мутности и расходов взвешенных наносов зависит от поступающих в речную сеть материалов эрозии, характера размывающей деятельности потока и его водного режима. На реках с весенним половодьем материал смыва с поверхности бассейна наиболее интенсивно поступает в речную сеть в первой половине этой фазы водного режима. В составе наносов в этот период преобладают мелкие фракции ( Заключение
В ходе подготовки данного а была проанализирована учебная и справочная литература, а также информация из Интернета по заданной тематике. Рассмотрены понятия влекомых и взвешенных наносов, описаны принципы формирования и внутригодовой режим.
Речные наносы – это совокупность твердых минеральных частиц, переносимая потоком и формирующая русловые и пойменные отложения.
Основные пути формирования наносов – это продукты выветривания, денудации и эрозии горных пород и почв. Водная эрозия бывает двух видов: склоновая и русловая.
Склоновая эрозия — размыв и смыв почв и горных пород снеговыми и дождевыми водами, стекающими по склону.
Русловая эрозия — размыв водными потоками, протекающими в руслах, коренных пород дна и берегов русла и склонов долин.
Рассматривают два вида наносов:
· Влекомые – наносы, перемещающиеся в придонном слое потока.
· Взвешанные – твердый частицы наноса находятся в взвешанном состоянии.
В равнинных реках преобладают взвешанные наносы, в горных – влекомые.
Внутригодовой режим речных наносов, мутности зависит от поступающих в речную сеть материалов эрозии, характера размывающей деятельности потока и его водного режима, от источника питания реки, от природных особенностей года.
При написании этой работы мною были получены и расширены знания по теме «Речные наносы», «Источники питания», «Водная эрозия».
Список литературы
1. Л.К. Давыдов, АА. Дмитриева, Н.Г. Конкина. Общая гидрология. –Л.: Гидрометеоиздат, 1973. – 463 с.
2. Новиков Ю.В., Сайфутдинов М.М. Вода и жизнь на Земле. – М.: Наука, 1981. – 184 с.
3. Киссин И.Г. Вода под землёй. – М.: Наука, 1976. – 224 с.
4. Бондарев В.П. Геология. Курс лекций: Учебное пособие для студентов учреждений среднего профессионального образования. – М.: Форум: Инфра М., 2002. – 224 с.
5. Горошков И.Ф. Гидрологические расчёты. – Л.: Гидрометеоиздат, 1979. – 432 с.
6. Черданцев В.А., Пивон Ю.И. Методические указания по дисциплине: «Гидрология». – Новосибирск: НГАЭиУ, 2004, 112 с.