Fluviální geomorfologie
Lekce 4
Fluviální procesy: proudění
v korytě, eroze, transport a
ukládání splavenin
Osnova přednášky
 Mechanizmus
proudění vody
 Rychlost proudění a
opor vůči proudění
 Eroze dna a břehů
 Transport
rozpuštěných látek,
plavenin a dnových
splavenin
 Mechanizmy pohybu
dnových splavenin
 Změny vlastností
sedimentů po proudu
 Akumulace – vznik
údolní nivy
Mechanizmus proudění vody
 Voda která proudí v korytech je pod vlivem dvou sil:
 gravitace (zrychlení g.sinβ), g … gravitační zrychlení, β … sklon
koryta
 tření
 Typy proudění vody:
 laminární, turbulentní;
 ustálené, neustálené;
 rovnoměrné, nerovnoměrné;
 bystřinné, říční (nad- a podkritické).
Rychlost proudění a odpor vůči
proudění
 Rychlost proudění je proměnlivá ve třech
dimenzích:
 změny se vzdáleností ode dna (vliv drsnosti dna),
 změny v příčném profilu (široké a mělké toky –
proudění působí více na dno, úzké a hluboké toky –
proudění působí více na břehy),
 změny v podélném profilu –
rovnoměrné/nerovnoměrné,
 změny v čase – krátkodobé fluktuace (interval
sekund), dlouhodobé fluktuace (interval dnů až
měsíců); ustálené/neustálené.
Změny v rychlosti proudění
Odpor koryta vůči proudění vody
 Tření v korytě je
ovlivněno:
 zrny sedimentu
tvořícího dno,
 mikrotvary říčního dna,
 nepravidelnostmi tvaru
koryta,
 materiálem
rozptýleným ve vodě
(suspenze).
Tření v důsledku mikroforem říčního
dna
Eroze
 Pohyb částic je ovlivněn jejich fyzikálními vlastnostmi - velikostí,
tvarem a hustotou.
 Charakter eroze je závislý na materiálu tvořícím dno (sypké a
kohezní materiály).
Eroze dna
 Sypké dno – prahové podmínky při kterých se částice začnou
pohybovat lze popasat pomocí:
 smykového napětí (τkr), rychlosti proudění (vkr),
 síly zdvihu (lift force).
Zdvihová síla
 Zdvihová síla vzniká
dvěma způsoby:
 rozdílem v rychlosti
proudění mezi
spodním a horním
okrajem částice,
 turbulentními víry.
Kohezní dno
 Procesy působící při erozi kohezního dna:
 koroze,
 koraze,
 kavitace.
Břehová eroze
 Silný vliv kořenového systému vegetace na
rychlost břehové eroze.
 Břehová eroze je hlavním zdrojem
materiálu pro koryta vodních toků.
 Břehovou erozi podmiňují následující
procesy:
 přímé působení proudící vody,
 sesouvání břehů,
 působení mrazu.
Transport
 Materiál transportovaný řekami:
 rozpuštěné látky,
 plaveniny, sedimenty pohybující se v suspenzi,
 dnové splaveniny, sedimenty pohybující se po dně.
Rozpuštěné látky
 Zdrojem rozpuštěných látek v řekách je chemické
zvětrávání skalního podloží a půdního pokryvu, přínos
z atmosféry a lidské aktivity.
 Nejvíce rozpustných látek unášejí řeky, jejichž průtok je
tvořen převážně základním odtokem.
 Koncentrace rozpuštěných látek klesá s průtokem v
důsledku naředění.
 Odnos průměrně 41 t.km-2 ročně = 38% celkového
množství sedimentů odnesených ročně do moře
světovými řekami.
Plaveniny
 Objem odnášených plavenin je závislý více na přínosu
materiálu do koryta než na transportní kapacitě řeky.
 Plaveniny se do koryta dostávají několika cestami:
 odtrháváním částic proudící vodou z břehů,
 sesouváním břehů,
 povrchovou a podpovrchovou erozí v povodí (plošný splach,
stružková eroze, sufoze, …).
 Eroze plavenin v povodí je ovlivňována následujícími
faktory: charakterem srážek a odtoku, odolností půdy
proti erozi, reliéfem povodí, charakterem vegetačního
krytu.
Prostorové rozmístění odnosu plavenin
Dnové sedimenty
 Transport dnových splavenin je zcela závislý na transportní kapacitě
toku.
Faktory ovlivňující transportní kapacitu
Vlastnosti proudění Vlastnosti vody Vlastnosti sedimentu Jiné vlastnosti
Průtok (Q) Kinematická
viskozita (ν)
Hustota (ρs) Gravitace (g)
Rychlost proudění (v) Hustota (ρ) Velikost (D) Říční vzor
Hloubka (d) Teplota (T) Vytřídění (σ)
Šířka (w) Koncentrace
plavenin (C)
Sedimentační rychlost
(vs)
Sklon koryta (s)
Odpor vůči proudění (ff)
Mechanizmy pohybu
dnových splavenin
 Valení
 Posunování
 Saltace (zejména písková zrna)
 Pohyb po dně: τ0 > τkr
 Pohyb v suspenzi: τ0 > τ´kr , kde
τ´kr > τkr
Τ0 …okamžité smykové napětí, τkr …
kritické smykové napětí pro pohyb po
dně, τ´kr … kritické smykové napětí pro
pohyb v suspenzi.
Stádia transportu dnových sedimentů
Změny vlastností dnových splavenin po
proudu
 Směrem po proudu klesá velikost
dnových splavenin a zvětšuje se
vytřídění (stejnozrnnost)
materiálu.
 Změna charakteru sedimentů po
proudu je způsobena:
 abrazí,
 vytříděním.
 Abraze je účinná především na
horních tocích.
 Rovnoměrné zmenšování zrn po
proudu je narušováno
litologickými vlivy a zaúsťováním
přítoků.
Akumulace
 Ukládání splavenin začne pokud
rychlost proudění poklesne pod
rychlost sedimentační.
 Vznik údolní nivy:
 ukládaní v rámci koryta (vnitrokorytová
sedimentace, laterální
akrece nivy),
 ukládání mimo koryto (vněkorytová
sedimentace, vertikální
akrece).
 Údolní niva vzniká převážně
procesem laterální akrece a je
tvořena hlavně vnitro-korytovými
sedimenty (cca 90%).