Речные пороги и водопады

Вопросы

На горных реках, а иногда и на равнинных образуются пороги и водопады. Короткие участки реки с относительно большой скоростью течения, где вода «перепрыгивает» препятствия из твёрдых горных пород, называют порогами. При большом перепаде высот, когда вода падает с высокого уступа вниз, образуются водопады.

Порог реки

Порог реки — это участок в русле водотока, где скорость течения воды возрастает из-за изменения рельефа дна или берегов. Обычно это происходит из-за наличия камней, скал или других препятствий, создающих дополнительное сопротивление потоку воды. Характеризуются быстрым и бурным течением, создающим турбулентность.Речные пороги и водопады
Пороги бывают короткими и длинными, широкими и узкими, одноступенчатыми и многоступенчатыми. В последних ступени разделены небольшими интервалами относительно спокойной воды. Пороги могут также различаться по уклону, т.е. по перепаду высот в начале и конце порога. Кроме того, русло порога может быть прямым или с поворотами.

Коротко: порог – это участок русла реки с резким возрастанием уклона и скорости течения.

Важно отметить, что пороги не всегда являются постоянными элементами речного ландшафта. Они могут изменяться со временем из-за естественных процессов, таких как эрозия, или деятельности человека, например, строительства плотин. Могут представлять опасность для судоходства и быть препятствием для миграции рыбы.

Как образуются пороги реки?

Пороги могут образовываться там, где происходит резкое изменение глубины или ширины реки. Они могут стать проблемой для судоходства и сплава, поскольку могут привести к авариям или повреждению судов. Однако они также могут использоваться для создания гидроэлектростанций, так как быстрое течение воды может генерировать электричество.
Пороги реки образуются:

  • в результате размывания русла реки. Когда вода встречает на своём пути различные препятствия, такие как камни, скалы или неровности дна, она ускоряется и создаёт бурлящий поток. Это приводит к увеличению скорости течения и образованию порога.
  • в местах пересечения рекой скалистых гряд, морен, скоплений валунов, продуктов горных обвалов и селей, последствий человеческой деятельности, например взрывных работ при прокладке дорог (искусственные или взрывные пороги).
  • из-за накопления большого количества речных отложений, таких как песок, гравий и камни, которые с течением времени препятствуют свободному течению воды. Это может происходить из-за изменения скорости и направления течения реки, а также из-за геологических процессов, таких как эрозия и отложение материала. В результате образуются низкопроходимые барьеры, которые препятствуют свободному движению воды и создают пороги.

Структура порогов

Пороги, хоть и имеют индивидуальные особенности, обладают общими чертами. В первую очередь, все пороги являются крайне шумными. Во-вторых, в них обязательно присутствуют стоячие волны или валы. Но самое главное — это схожесть в структуре порогов.

Почти все одиночные пороги состоят из трех частей: входного слива, стремнины и выходного слива.

Входной слив обычно имеет форму трапеции, но чаще его называют «треугольником слива». Он образуется в месте излома (увеличения падения) и сужения русла. На этом участке водный поток, спускаясь по наклонной поверхности, имеет сравнительно гладкую поверхность и резкий рост скорости. В русле входного слива могут быть отдельные камни, но они не оказывают существенного влияния на характер потока.

Средняя часть порога, или стремнина, представляет собой шумный поток с огромной скоростью, пронизывающий каменистое русло. На этом участке глубина может быть больше, чем на начальном сливе, и зависит от степени сужения и наклона русла. Подводные камни создают на поверхности пульсирующие стоячие волны, а выступающие над водой валуны и береговые отмели — отбойные валы и пенные зыби. Протяженность такого участка зависит от рельефа местности и может быть очень разной — от нескольких метров до сотен метров.

Выходной слив начинается в конце склона и второго излома русла в сторону уменьшения уклона. После стремнины река успокаивается, хотя не мгновенно. Шумная бурлящая активность струй, водоворотов, и пены, выбивающихся из узкого горла порога, постепенно утихает, образуя затухающие стоячие волны и рассеивающиеся завихрения.

Элементы порога

Характерными элементами порога являются водосливы, водяные ямы, или бочки, и стоячие волны.
1. Водосливы
Делятся на водопадный (угол падения более 45°), водоскаты (угол падения около 45°) и просто сливы (угол падения менее 45°).
За сливами образуются дорожки стоячих волн. Крутые сливы, водоскаты и водопады образуют обычно сразу за сливом водяную яму, или бочку: область обратного течения по поверхности, а за ней систему стоячих волн.
Слив может быть единым или разделенным островками или камнями на несколько проток, могут быть каскады сливов. Слив бывает также прямой, косой, винтовой.
2. Стоячие волны, или валы
Образуются при встрече воды с неоднородностями в сечении русла. Они неподвижны относительно берегов, их высота доходит до нескольких метров и зависит от расхода воды в реке, скорости течения, глубины реки и рельефа дна.
Стоячие волны могут быть прямыми и косыми. Прямые образуются при встрече с неровностями дна, а косые – при огибании неровностей берега или при впадении притоков. Длина стоячей волны сравнивается с длиной судна: короткие (скат меньше
половины судна), длинные (больше или равен длине судна).
3. Бочки (водяные ямы)
Образуются за очень мощными и крутыми сливами. Они характеризуются сильным обратным течением воды на поверхности.
Бочку можно считать малой, если ее размер меньше половины длины судна, и большой — если больше.
Вода из бочки выходит наружу, как правило, достаточно далеко за её границами, проходя предварительно внизу придонной струей.

Где образуются пороги?

Пороги образуются в руслах рек в следующих местах:

  • В местах выхода твердых горных пород. Породы с высокой прочностью, такие как гранит или базальт, создают препятствия потоку воды, что приводит к образованию порога.
  • В местах резких изменений уклона реки. Когда уклон реки увеличивается, вода течет быстрее и с большей силой, размывая русло и создавая ступеньку.
  • В местах сбросов. Геологические сбросы, где один участок земной коры опускается относительно другого, могут создать вертикальную стену, препятствующую потоку воды.
  • В местах затопления прибрежных равнин. При затоплении прибрежных равнин морская вода встречается с пресной речной водой, образуя ступеньку или порог.
  • В местах ледниковых отложений. После отступления ледников могут остаться ледниковые морены или другие отложения, которые образуют пороги в руслах рек.

Водопад

Водопады — удивительное природное явление, которое способно очаровать своей красотой и мощью. Из всех природных достопримечательностей, туристы чаще всего посещают величественные водопады. Так, Игуасу, расположенный на границе Бразилии и Аргентины, водопад Виктория на реке Замбези, на границе Замбии и Зимбабве, а также Ниагарский водопад, находящийся на границе Канады и США, являются тремя из пяти самых посещаемых мест на планете. В России точное количество водопадов до сих пор остается неизвестным.

Речные пороги и водопады
водопад Игуасу (Бразилия)

Что такое водопад?

Водопад — это природное явление, которое происходит, когда вода падает с большой высоты вниз. Водопады образуются в местах, где река или ручей имеют резкий перегиб дна и создают уступ. Вода, падая с этого уступа, отрывается от своего русла и образует вертикальный поток.
Уступы, на которых образуются водопады, обычно возникают из-за неравномерного размыва твёрдых и мягких горных пород в русле реки. Быстро текущая и падающая вода разрушает уступ как сверху, так и у его основания, постепенно отступая вверх по течению. Например, Ниагарский водопад каждый год отступает на несколько сантиметров.
У основания водопада часто образуются глубокие котлы размыва — углубления в земле, которые появляются из-за сильного потока воды. Водопады наиболее распространены в горных районах, где реки ещё не успели выработать плавный продольный профиль.

Характеристики водопада

Главные характеристики водопада — это высота падения воды, которая может превышать 1000 метров (например, водопад Анхель), ширина фронта воды на гребне, которая может достигать 5 километров (водопад Гуайра), и расход воды через гребень, то есть количество воды, проходящей через водопад за определённый период времени (водоносность).
Серия из нескольких последовательных водопадов на одном и том же водотоке со ступенчатым уступом называется каскадом. Например, водопад Тугела в Южной Африке представляет собой именно такой каскад.
Если вода падает с уклоном менее 45 градусов, то это уже не водопад, а водоскат. Например, Иматра в Финляндии — это водоскат, высота которого составляет 18,4 метра на протяжении 1,5 километра.
Если же большая масса воды падает широким фронтом с относительно небольшой высоты, то это уже катаракта. Например, Игуасу — это серия катаракт на реке Игуасу в Южной Америке.

Все водопады можно разделить на два типа: йосемитский и ниагарский, по названиям известных североамериканских водопадов.

«Такое деление установилось достаточно давно, ещё в XIX веке. Йосемитский — когда высота превышает ширину. Ниагарский — когда ширина больше высоты. Водопады ниагарского типа часто более мощные, так как расположены на широких, более водных реках, а высокие связаны, как правило, с менее водными малыми реками и ручьями в верховьях бассейнов и горных районах.» (Михаил Афанасьев, учёный-математик, академик Академии космонавтики им. Циолковского. Член Русского географического общества с 1980 года.)

Как образуются водопады?

Водопады возникают благодаря сочетанию различных факторов. В основном они формируются на скальном основании, когда река или поток преодолевают перепад высот и устремляются вниз. Это может происходить из-за геологических процессов, таких как эрозия, накопление осадков или геологические сдвиги. Кроме того, водопады могут образовываться из ледяных потоков.
Можно выделить три основные группы факторов, которые способствуют образованию водопадов:

  1. Водная эрозия. Реки в нижнем течении обычно более полноводны и быстры, поэтому они сильнее размывают дно и берега. Этот процесс усиливается водоворотами и переносимыми песком и камнями. Если на пути встречаются мягкие породы, река уносит их обломки, что приводит к проседанию дна и формированию перепада высот. Затем вода начинает не течь по склону, а срываться и падать.
  2.  Катастрофические события. Извержения вулканов, землетрясения и оползни вызывают сдвиги земных слоёв. После таких событий реки могут рассекать глубокие трещины, один из «берегов» которых опускается или, наоборот, поднимается. Кроме того, поля застывшей вулканической лавы и горные обвалы могут резко поднять один участок местности над другим или даже перегородить течение реки.
  3. Оледенение. Когда ледовый щит толщиной до 3,5 километров сползает с гор, он оставляет за собой долины, пропаханные тысячетонными массами льда. Основная долина имеет более глубокое дно по сравнению с боковыми долинами, которые являются её «притоками». Поэтому при таянии и отступлении ледника потоки воды, стекая с гор, образуют водопады при впадении в основную долину. Именно поэтому водопады так характерны для горных северных регионов, таких как Скандинавия, Карелия и Канада.

Из чего состоит водопад?

Водопады состоят из нескольких основных элементов. Они включают в себя верхнюю часть, где река начинает своё падение, а также каскад воды, который падает вниз. Водопады также могут иметь воронки или водовороты, где вода собирается и перемещается вокруг. Некоторые водопады также могут иметь пещеры или гроты, образованные действием воды на скалы.

Для чего нужен водопад?

Водопады имеют различные функции и значение в природе. Они являются источниками пресной воды для животных и растений, а также важными экосистемами для различных видов.
Водопады могут препятствовать судоходству на реках, но при этом они обладают большим гидроэнергетическим потенциалом и служат удобным местом для строительства гидроэлектростанций.

Например, водопад Виктория в Африке и Ниагарский водопад в Северной Америке используются для производства электроэнергии.

Водопады также имеют эстетическую ценность, привлекая туристов и служа источником вдохновения для фотографов и художников. На Земле существует множество водопадов, каждый из которых уникален и имеет свою историю. Среди самых известных можно назвать Викторию в Африке, Анхель в Аргентине и Бразилии, Ниагару в Канаде и США, Игуасу в Аргентине, Бразилии и Парагвае, Плитвицкие водопады в Хорватии и многие другие.

Является ли водопад водоёмом?

Водопады не являются водоёмами, так как вода в них постоянно движется и не задерживается на месте. И хотя водопады могут создавать небольшие бассейны внизу, они не являются постоянными водоёмами в традиционном смысле. Вместо этого вода преодолевает перепад высоты и продолжает своё движение вниз.

Различия между порогами и водопадами

  • Высота падения: Пороги имеют небольшое падение, в то время как водопады характеризуются вертикальным падением.
  • Уклон: У порогов относительно пологий уклон, а у водопадов — крутой или вертикальный.
  • Турбулентность: Пороги вызывают сильную турбулентность, в то время как у водопадов турбулентность сосредоточена у основания.
  • Форма: Пороги имеют неровную и извилистую форму, а водопады — более вертикальную и четкую.
Оцените статью
Добавить комментарий