Mecanismul morfogenetic. Definitii. Energia mecanica a apei raurilor. Profilul de echilibru

Mecanismul morfogenetic. Definitii. Energia mecanica a apei raurilor. Profilul de echilibru.
Apele curgatoare permanente sunt cunoscute sub numele de paraie (cele mai mici), rauri si fluvii (cele mari care au varsare in oceane, mari).Ele se alimenteaza din precipitatii (majoritatea provenite din ploi) si ape subterane (ies la suprafata prin izvoare) si ca urmare au un regim de scurgere fluctuant (debite bogate dupa ploi si la topirea zapezii si mici in perioadele secetoase).
Actiunea lor este permanenta dar variabila in timpul anului si de la un sector la altul in functie de diferiti factori care influenteaza direct sau indirect puterea pe care o exercita asupra rocilor din albia prin care se scurg. intre acestia, insemnati sunt:
-debitul raului (cantitatea de apa care se scurge printr-o sectiune a raului in timp de o secunda; se masoara in m3/s) ce variaza indeosebi in functie de regimul anual al precipitatiilor diferit de la o zona climatica la alta, de marimea bazinului, de tipul de roci din care sunt alcatuite regiunile din lungul sau (in sectoarele cu roci permeabile groase o buna parte din apa se infiltreaza ceea ce duce la scaderea debitului), de gradul de acoperire cu vegetatie (retine o mare parte din apa) etc.
-panta albiei care variaza in raport de caracteristicile morfologice ale regiunii (muntii, dealurile, campiile), de tipul de roci si de modul de desfasurare spatiala a stratelor geologice (sunt mari pe roci dure si pe capetele de strat unde rezulta praguri cu amplitudine diferita).
Acestea fac ca masa de apa in deplasare sub impulsul gravitatiei sa dispuna in orice loc din lungul albiei si in orice moment de o anumita energie mecanica care se consuma prin manifestarea unor procese specifice.
Ea se poate aprecia pe baza relatiei:
Wc= 1/2 m - v2- in care m - este masa (debitul,Q),
v - viteza apei
Relatia se poate aprecia punctual sau in cadrul unei sectiuni a raului.
Debitului rezulta din relatia:
Q = S - v - in care S - suprafata sectiunii vii
v - viteza apei
Prin corelare cu prima formula se ajunge la:
Wc= 1/2 - S - v3
Aceasta energie este cea care asigura curgerea apei pe panta albiei. Ea este consumata partial sau total in procesul de frecare cu patul albiei si masa de aer de deasupra (frecare exterioara), sau pentru depasirea frecarii dintre straturile lichidului (frecare interna sau vascozitate) si pentru transportul materialelor solide incorporate lichidului (fig. 20).
Ca urmare, raul intr-un loc, raportat la energia de care dispune se poate afla in trei situatii -energia lui sa fie mai mare, egala sau inferioara in raport cu marimea necesara pentru invingerea rezistentei frecarii si pentru deplasarea materialelor din apa.
in prima situatie (Wc>0) el dispune de energie suplimentara pe care o va consuma in alte procese mecanice (eroziune), in a doua (Wc= 0) energia pe care o are in acel loc va fi suficienta doar pentru transportul apei si materialelor, iar in a treia (Wc< 0) se va realiza depunerea materialului solid pana cand se ajunge cel putin la situatia de mijloc. Aceste situatii se imbina, alternand atat in profilul longitudinal, cat si in cel transversal. in locurile unde are energie suplimentara (pe pante crescute, la debite ridicate si viteze mari) se va inregistra eroziune, dar si incarcarea cu material dislocat. Aceasta va conduce, imediat in aval, la un consum suplimentar de energie (pentru transportul aluviunilor) pe fondul general al scaderii ei datorat micsorarii pantei; eroziunea va deveni tot mai redusa (se adauga noi materiale pe care le cara) pana cand intr-un loc nemaiexistand energie ea se va anula, raul aici transportand doar apa si materialele din amonte. Daca panta albiei scade, raul nu va mai putea transporta aluviuni, acestea depunandu-se treptat in albie. Aceste situatii se succed in lungul raului, dar si in timp. Astfel, dupa ploile bogate, cand sunt debite crescute raul va avea energie si va eroda mai mult sau mai putin intens; aceasta forta va scadea treptat ulterior pentru ca in intervalele secetoase sa se realizeze doar transportul apei si a unei mici cantitati de aluviuni.
La fel in profilul transversal al albiei se inregistreaza o scadere a vitezei si debitului dinspre malul concav (aici sunt maxime, iar eroziunea este activa) spre cel convex (sunt minime ceea ce duce la acumulare si un slab transport in suspensie. Deci, atat spatial cat si in timp, situatiile se succed ceea ce face ca procesele provocate de scurgerea apei cu aluviuni sa aiba un caracter pulsatoriu.
in timp indelungat insa prin eroziune se produce o diminuare treptata a pantei longitudinale a albiei raurilor si desfiintarea rupturilor de panta (pragurilor). Aceasta tendinta va conduce la scaderea vitezei de curgere si indirect a energiei globale a raului urmata, pana la anulare, de modificare a puterii de eroziune. Cand se va ajunge, ca pe sectoare intinse, raul sa numai aiba energie decat pentru a putea transporta apa, atunci se considera ca acolo s-a realizat un profil de echilibru morfodinamic (nici nu erodeaza nici nu acumuleaza). Acest stadiu evolutiv este relevat de cateva caracteristici: panta longitudinala redusa cu forma larg concava si prezenta unui strat de aluviuni cu o grosime de 0,5-1,5 m (are rol de tampon intre apa raului si roca din baza albiei protejand-o la marile viituri cand brusc raul capata putere de eroziune prin cresterea debitului; apa va disloca un volum de aluviuni pe care-l va transporta in aval). Evolutia de lunga durata a raului va reuni sectoarele aflate in echilibru intr-un profil generalizat cand acesta va exercita precumpanitor, doar transportul apei si a unor cantitati reduse de aluviuni provenite de pe versanti. Scoaterea raului din acest stadiu va fi posibila prin dobandirea unei energii puternice care nu poate fi realizata decat fie prin cresterea locala sau pe ansamblu a pantei longitudinale (prin miscari epirogenetice pozitive sau coborarea nivelului marii), fie prin cresterea generala a debitului urmare a unor modificari climatice importante (de la unul secetos la unul ploios) situatii care s-au inregistrat de mai multe ori in cuaternar.
Raul se va adanci in albia majora pe care si-a realizat-o anterior, aceasta devenind o treapta la cativa metri deasupra (terasa) albiei noi.