Ποτάμια γεωμορφολογία Δράση βροχοσταγόνας Διηθητική ικανότητα Ρυθμός τροφοδοσίας Διαβρωτική δύναμη Ποτάμιες διεργασίες Ποτάμια διάβρωση Ποτάμια μεταφορά Ποτάμια απόθεση Βασικό επίπεδο Κύκλος απογύμνωσης

Η δράση της βροχοσταγόνας

Σημαντικότατη διεργασία για τη διάβρωση των εδαφών. Αποσπά κόκκουν διαμέτρου μικρότερης των 20 micrometers.

Βροχοσταγόνα Τα κύρια χαρακτηριστικά της βροχοσταγόνας που παίζουν ρόλο στη διαβρωτική της ικανότητα είναι: – Η μάζα – Το μέγεθος – Η κατεύθυνσή της – Η ένταση της βροχόπτωσης – Η τελική ταχύτητά της

Βροχοσταγόνα Σημαντικό ρόλο στη δράση της βροχοσταγόνας παίζει η δυνατότητα αποκόλλησης και μεταφοράς των κόκκων του εδάφους: – Εδάφη με βλάστηση είναι προστατευμένα – Εδάφη με μεγάλη συνεκτικότητα είναι προστατευμένα – Οριζόντια εδάφη δε διαβρώνονται εύκολα – Κεκλιμένες επιφάνειες έστω με γωνία κλίσης 5 ο σημειώνουν σημαντικές απώλειες – Η μέγιστη τιμή αυτού του είδους της διάβρωσης λαμβάνει χώρα λίγη ώρα μετά την ύγρανση του εδάφους. Στη συνέχεια μειώνεται γιατί: τα πιο εύκολα διαβρούμενα σωματίδια έχουν ήδη απομακρυνθεί το επιφανειακό στρώμα – μανδύας νερού αυξάνει σε πάχος.

Διηθητική ικανότητα Η διηθητική ικανότητα (fp) ορίζεται ως ο μέγιστος ρυθμός με τον οποίο μπορεί ένα συγκεκριμένο έδαφος να διηθήσει το επιφανειακό νερό. Κατά τη διάρκεια μιας βροχόπτωσης αρχικά έχει μεγάλες τιμές (fo) και σταδιακά μειώνεται σε μια ελάχιστη σταθερή τιμή (fc). Η ελάττωση αυτή οφείλεται: – Στην πάκτωση του εδάφους λόγω της βροχής, – Την έκπλυση του λεπτόκοκκου υλικού, – Τη διόγκωση των κολλοειδών συσσωματωμάτων και – Την καταστροφή της επιφανειακής δομής του εδάφους

Διηθητική ικανότητα Εάν ο ρυθμός της βροχόπτωσης υπερβεί την ελάχιστη σταθερή τιμή διηθητικής ικανότητας (fc), τότε αρχίζει η συσσώρευση νερού μέσα και στη συνέχεια πάνω από το έδαφος με επακόλουθο την απορροή Εάν η βροχή συνεχιστεί για χρόνο tR τοτε ισχύει: fp=fc+(fo+fc)e -ktR k = μία σταθερά e=2,71 (η βάση των νεπέριων λογάριθμων). Όσο περνάει ο χρόνος σε μια βροχόπτωση μειώνεται η διηθητική ικανότητα και αυξάνει η επιφανειακή απορροή.

Διηθητική ικανότητα Η διηθητική ικανότητα ενός εδάφους εξαρτάται και από άλλες συνθήκες: – Κορεσμός εδάφους σε νερό από προηγούμενη βροχόπτωση – Εποχές του έτους που καθορίζουν φυτοκάλυψη και καλλιεργημένες εκτάσεις – Θερμοκρασία που καθορίζει την εξάτμιση – Γενικά περιοχές με βλάστηση έχουν μεγαλύτερη διηθητική ικανότητα Η βλάστηση επιβραδύνει την επιφανειακή απορροή Το ριζικό σύστημα καθιστά το έδαφος διαπερατό από το νερό Ο κορεσμός του εδάφους σε νερό μειώνεται σημαντικά

Διηθητική ικανότητα Δυσκολος ο προσδιορισμός της διηθητικής ικανότητας σε μια λεκάνη. Γενικά δεχόμαστε: βροχόπτωση = διήθηση + επιφανειακή απορροή με την προϋπόθεση ότι η ποσότητα νερού που κατακρατείτε από τη βλάστηση και αποθηκεύεται σο έδαφο είναι μικρή.

Ρυθμός τροφοδοσίας Ρυθμός τροφοδοσίας είναι η διαφορά μεταξύ της έντασης της βροχόπτωσης και της διηθητικής ικανότητας Για θετικές τιμές ρυθμού τροφοδοσίας αρχικά πληρώνονται τα τοπογραφικά βυθίσματα του εδάφους με νερό Στο επόμενο στάδιο το νερό καλύπτει τις μεταξύ των ταπεινώσεων περιοχές σχηματίζοντας ένα λεπτό μανδύα νερού Όταν το πάχος του μανδύα γίνει επαρκές αρχίζει η ροή του νερού προς τα κατάντη.

Κρίσιμη απόσταση Αρχικά δεν έχει το νερό την ενέργεια που απαιτείται για την απόσπαση και μεταφορά των κόκκων του εδάφους. Όσο κινείται η ταχύτητά του αυξάνεται και το ίδιο και η μεταφορική του ικανότητα. Σε κάποιο σημείο η μεταφορική ικανότητα ξεπερνά την αντίσταση του επιφανειακού υλικού οπότε αρχίζει η διάβρωση Το σημείο (υψόμετρο) στο οποίο επιτυγχάνεται αυτό ονομάζεται κρίσιμη απόσταση.

Κρίσιμη απόσταση Σημαντικός ο καθορισμός της κρίσιμης απόστασης γιατί από εκείνο το σημείο αρχίζει η αυλακώδης διάβρωση. Ανάντη είναι ενεργή μόνο η δράση της βροχοσταγώνας.

Υδροστροματορροή Αυλακώδης διάβρωση Δράση βροχοσταγόνας

Διαβρωτική δύναμη Η διαβρωτική δύναμη που οφείλεται σε ροή παράλληλη προς την επιφάνεια του εδάφους εξαρτάται: – Από το βάθος της επιφανειακής ροής το οποίο εξαρτάται από: Το ρυθμό τροφοδοσίας Τη τραχύτητα του εδάφους Την απόσταση από την κορυφή της κλιτύος Και την εφαπτομένη της γωνίας της κλιτύος – Το ημίτονο της κλίσης της κλιτύος

Διαβρωτική δύναμη Το πλάτος της ζώνης που δεν παρατηρείται διάβρωση λόγω απορροής είναι αντιστρόφως ανάλογο της αντίστασης του εδάφους στη διάβρωση (διαβρωσιμότητα) Για κλιτύες με γωνία μικρότερη των 20 ο το πλάτος της ζώνης αυτής ελαττώνεται με την αύξηση της κλίσης Η διάβρωση της βροχοσταγόνας επιδρά και κάτω από την κρίσιμη επιφάνεια

διάβρωση μεταφορά απόθεση Μέγεθος κόκκου ταχύτητα άργιλος ιλύς άμμος χάλικες

διάβρωση μεταφοράαπόθεση Μέγεθος κόκκου ταχύτητα άργιλος ιλύς άμμος χάλικες Διάγραμμα του Henning Filip Hjulstrom κροκάλεςογκόλιθοι

Ποτάμια δράση Ποτάμια διάβρωση Ποτάμια μεταφορά Ποτάμια απόθεση

Ποτάμια διάβρωση Η σταδιακή απομάκρυνση υλικών μητρικού πετρώματος κατά μήκος του πυθμένα και των πλευρικών τοιχωμάτων της κοίτης ενός ποταμού

Υδραυλική δράση Η απόξεση του πυθμένα και των τοιχωμάτων της κοίτης από το νερό του ποταμού που έχει εμπλουτισθεί με προϊόντα (ίζημα) από τη διάβρωση

Copyright © J. Michael Daniels 2002

Copyright © Harriet Orr 2002

Copyright © Philip Owens 2002

Copyright © Stephane Veyrat-Charvillon 2002

Είδη ποτάμιας διάβρωσης Πλευρική διάβρωση των όχθεων της κοίτης Οπισθοδρομούσα διάβρωση (οι κλάδοι επιμηκύνονται προς τα ανάντη) Κατά βάθος διάβρωση (διαμόρφωση φαραγγιών Τεκτονική ανύψωση ή Αύξηση παροχής

Ποτάμια μεταφορά Η μετακίνηση των υλικών της ποτάμιας διάβρωσης – και όχι μόνο – πάνω στον πυθμένα της κοίτης ή σε αιώρηση εξαιτίας της κίνησης του νερού

Στερεοπαροχή – φερτές ύλες – ποτάμιο φορτίο (load) Τρόποι μεταφοράς ιζημάτων Φορτίο εν διαλύσει (dissolved load / solute load) Φορτίο εν αιωρήσει (suspended load) Φορτίο κοίτης (bed load / traction load) Ποτάμια μεταφορά (fluvial transport)

Copyright © Jeff Munro 2002

Copyright © Nicolaus Kuhn 2002

Copyright © Stephane Veyrat-Charvillon 2002

Copyright © Martin Evans 2002

Copyright © Richard Kesel 2002

Μεταφορική ικανότητα Το μέγιστο ποτάμια φορτίο που μπορεί να μεταφερθεί από έναν ποταμό σε μια συγκεκριμένη παροχή εξαρτάται από: Την ταχύτητα ροής των νερών μορφολογική κλίση κοίτης παροχή

Ποτάμια απόθεση Η συγκέντρωση των μεταφερόμενων υλικών στον πυθμένα της κοίτης ή σε πεδία πλημμυρών εξαιτίας της αδυναμίας του ρέοντος νερού να τα μεταφέρει μακρύτερα

Ποτάμιο σύστημα πηγές παραπόταμος συμβολή ποταμός φυσικό ανάχωμα μαίανδρος μηνοειδής λίμνη κοίτηεκβολή εκβολικό σύστημα δέλτα

Βασικό επίπεδο Το χαμηλότερο όριο της επιφάνειας κάτω από το οποίο τα ποτάμια δε μπορούν να διαβρώσουν Απόλυτο Τοπικό

Το απόλυτο βασικό επίπεδο είναι η στάθμη της θάλασσας Περιοχή “παραγωγής” ιζήματος - διάβρωσης Profile ισορροπίας ενός ποτάμιου συστήματος Χαμηλότερο επίπεδο απογύμνωσης των ηπειρωτικών περιοχών

Τοπικό βασικό επίπεδο Είναι το χαμηλότερο τοπογραφικό σημείο μιας συγκεκριμένης περιοχής στο οποίο λαμβάνουν χώρα μόνο διεργασίες απόθεσης υλικών Profile ποταμού προσαρμοσμένο στο τοπικό βασικό επίπεδο που είναι η λίμνη Profile που θα είχε ο ποταμός εάν δεν υπήρχε η λίμνη Profile ποταμού προσαρμοσμένο στο απόλυτο βασικό επίπεδο που είναι η στάθμη της θάλασσας

Το ρόλο τοπικών βασικών επιπέδων παίζουν: λίμνη Σημείο συμβολής ενός παραπόταμου με την κύρια κοίτη Παρουσία ανθεκτικού στη διάβρωση πετρώματος φράγμα Το απόλυτο βασικό επίπεδο - θάλασσα Ρήγμα

Copyright © Steve Baxter 2002

Copyright © Daryl Dagesse 2002

Copyright © Frank Eckardt 2002

Αρχική επιφάνεια Νεότητα Ωριμότητα Γήρας Βασικό επίπεδο Στάδια του κύκλου διάβρωσης ή κύκλου του Davis 1889 Δεν αφορά παγετώδεις και ξηρές περιοχές

Κοιλάδες σχήματοςV Μεγάλες ταχύτητες ροής Καταρράκτες Δεν υπάρχουν πλημμυρικές πεδιάδες Υδροκρίτες μεγάλου εύρους σχετικά επίπεδες μεσοποτάμιες περιοχές και μη καλά διαμορφωμένες από τη διάβρωση Οι κοιλάδες εκβαθύνονται Γρήγορη μεταβολή αναγλύφου Στάδιο νεότητας

Κοιλάδες σχήματος V Έναρξη δημιουργίας πλημμυρικών πεδιάδων Αμμώδη και χαλικώδη φράγματα μεταξύ των κοιτών Καλά καθορισμένοι υδροκρίτες Το ανάγλυφο φτάνει στο ανώτερο υψομετρικά σημείο Σταματάει η εκβάθυνση των κοιλάδων Στάδιο ωριμότητας

Οι κοιλάδες έχουν επίπεδα δάπεδα Οι πλημμυρικές πεδιάδες υπάρχουν αλλά είναι σχετικά μικρού πλάτους Οι υδροκρίτες (μεσοποτάμιες περιοχές) αρχίζουν να αποστρογγυλώνονται Το ανάγλυφο αρχίζει να ταπεινώνεται Αρχίζει η απόθεση ιζήματος στις κοίτες Οι ποταμοί αρχίζουν να αποκτούν μαιανδρικές κοίτες Στάδιο προχωρημένης ωριμότητας

Πολύ μεγάλου εύρους πλημμυρικές πεδιάδες Το ανάγλυφο έχει ταπεινωθεί λόγω διάβρωσης σχηματίζοντας μια επίπεδη σχεδόν επιφάνεια (Πανεπίπεδο) Τα ανθεκτικά πετρώματα σχηματίζουν υπολειμματικές μορφές λόφων (Monadnocks) Εκτεταμένη ανάπτυξη μαιανδρικών κοιτών Αποκοπή μαιάνδρων και σχηματισμός μηνοειδών λιμνών (Ox-bow lakes) Στάδιο γήρατος

Η ανύψωση της ξηράς (λόγω πτώσης της στάθμης της θάλασσας ή λόγω τεκτονισμού) αλλά και μερικές φορές η μεγαλύτερη ποτάμια ροή (αύξηση της παροχής) προκαλεί την αύξηση της ταχύτητας ροής του ποταμού και την κατά βάθος διάβρωση Οι κοιλάδες αποκτούν χαρακτηριστικά του νέου σταδίου εξέλιξης αλλά επιπλέον διατηρούν τα χαρακτηριστικά του παλαιού – προηγούμενου σταδίου Μπορεί να συμβεί σε οποιοδήποτε στάδιο εξέλιξης του αναγλύφου (ωριμότητα, προχωρημένη ωριμότητα, γήρας). Στάδιο αναγένησης