География на ладони. Краткий курс по устройству планеты

Эта формула была предложена во 2-ой половине XIX столетия ирландским инженером Робертом Мэннингом, который пытался усовершенствовать метод определения скорости реки. С учетом того, что инженерные проекты тогда становились все более масштабными и все более смелыми, появление метода вычисления скорости речного потока имело огромное значение. В уравнении Мэннинга были воедино собраны все три фактора, влияющие на скорость течения реки:

Скорость = [площадь поперченного сечения / периметр смоченной поверхности] ^2/3 × градиент ^1/2 / n Мэннинга.

Или

Эта теоретическая модель вобрала в себя все переменные, так или иначе оказывающие влияние на скорость течения реки. Площадь поперечного сечения русла и смоченный периметр[6] указывают на эффективность формы русла, градиент соответствует силе, действующей по всей длине речного профиля, а «n» Мэннинга является показателем степени влияния размера переносимого рекой материала (неровности дна). Эта величина может быть вычислена путем выборочного обследования размеров донного материала, и в целом, чем крупнее донные наносы, тем выше значение этой величины. Таким образом, в холодных верховьях Сноудонии могут наблюдаться значения равные 0,10, тогда как у устья[7] рек они могут быть равны 0,02. Это отчасти объясняет, почему самые быстрые речные потоки встречаются не в верхнем течении рек. Вблизи истоков градиенты очень высоки, а донные наносы очень крупные, к тому же возникновение ряби и завихрений также способствуют здесь снижению средней скорости реки.

ЕМКОСТЬ И ПРОПУСКНАЯ СПОСОБНОСТЬ РЕК

Для отражения изменений в способности реки выполнять работу используются два показателя:

емкость реки – измеряется по самому большому отдельно взятому обломку материала, который может быть захвачен речным потоком в данный момент времени;

пропускная способность реки – суммарный объем материала, который может переноситься рекой за данный период времени.

Рельеф и очертания рек

Все те формы рельефа, которые находятся в русле и вблизи русла рек, начиная от водопадов до дельт, от пойменных озер до излучин – это то, что нам особенно нравится и надолго остается в нашей памяти.

Формирование водопадов

По мере изменения градиента кинетическая энергия воды сначала способствует появлению ряби, а дальше начинается нечто очень интересное. Если взять в расчет, что один кубический метр воды, не несущий никакого материала, весит одну тонну, становится понятным, как эта вода может нанести серьезный урон руслу реки и ее берегам. Добавьте к этому слабость сцепления внутри и между разными типами пород, и станет очевидно, почему вода начинает разрушать речное русло, выдалбливая и выбивая прилежащую к ней поверхность русла. Процессы КТРГ у основания водопада ведут к подрезанию породы и последующему исчезновению вертикальной опоры из-за образования водобойного озера. Результатом такого хода событий станут периодические катастрофические разрушения и отступления породы, а часто и углубление этого новообразовавшегося водоема.

В случае, если эти процессы идут в породах, представляющих собой тонкий сэндвич из мягких пород (особенно, если они образованы осадочными отложениями), а также более твердых пород, может сформироваться довольно впечатляющее ущелье. Темпы образования ущелий в результате выдалбливающего воздействия водопадов варьируют в самых широких пределах, начиная от 1 сантиметра в год в Соединенном Королевстве до почти 1 метра в год в случае североамериканских водопадов, таких, например, как Ниагарский водопад, на примере которого хорошо видно, насколько мощными могут быть силы эрозии и выветривания.

Два других способа образования водопадов заключаются, в одном случае, в вырезании глубоких долин ледниками – оставляющими висящие долины, а в другом – во взбросе или резком поднятии участка суши. В последнем случае, когда в результате тектонических сдвигов (например, землетрясений) какой-либо участок суши перемещается вверх быстрее, чем скорость эрозии, с которой участок суши, сложенный породами, понижается, тогда в ландшафте будет формироваться некая ступень, с которой любой водосток будет вынужден «падать» вертикально вниз. Одни из самых зрелищных водопадов такого типа питаются ледниками, примером чему может служить водопад на южном побережье Исландии – водопад Сельяландсфосс (высота 100 метров).

Первая десятка водопадов

Не будем терять голову и сохраним благоразумие в отношении этого списка. Особенно если иметь в виду, что все, в конечном счете, сводится к тому, что высота многих водопадов измеряется общими размерами серии ступенек или общей высотой вертикального падения.