Figure 1. Cawston Creek u Keremeosu, B.C. Modrá čára znázorňuje rozsah povodí. Přerušovanou červenou čarou je vyznačeno povodí jednoho z jeho přítoků.
Potok je útvar tekoucí povrchové vody libovolné velikosti, od drobné stružky až po mohutnou řeku. Území, ze kterého voda stéká a tvoří tok, se nazývá jeho povodí. Někdy se mu také říká povodí nebo povodí. Veškeré srážky (déšť nebo sníh), které spadnou v povodí, nakonec odtečou do jeho toku, pokud část této vody není schopna přejít do sousedního povodí prostřednictvím podzemního toku. Příklad povodí je znázorněn na obrázku 1. Síť toků v rámci určitého povodí se nazývá drenážní síť.
Drenážní oblast toku zahrnuje všechny pozemky, ze kterých do tohoto toku odtéká povrchový odtok. Hranice mezi odtokovými oblastmi toků se nazývají odtokové meze. Níže je počítačové vykreslení digitálního modelu reliéfu(tmavě hnědé barvy – vysoké nadmořské výšky, světle zelené – nízké nadmořské výšky) a povodí (zeleně).
Viz příklad Atlasu povodí jezera Champlain Plochy povodí a přítoky:
Vzorce povodí
Vzorce přítoků v povodí závisí do značné míry na typu hornin pod nimi a na strukturách v těchto horninách (záhyby, zlomy, zlomy atd.). Tři hlavní typy vzorců odvodnění jsou znázorněny na obrázku 3. Dendritické vzory, které jsou zdaleka nejběžnější, vznikají v oblastech, kde hornina (nebo nezpevněný materiál) pod tokem nemá žádnou zvláštní strukturu a může být erodována stejně snadno ve všech směrech. Příkladem může být žula, gneiss, vulkanická hornina a sedimentární hornina, která nebyla složena. Většina oblastí Britské Kolumbie má dendritickou strukturu, stejně jako většina oblastí prérií a Kanadského štítu. Mřížovité drenážní vzory vznikají obvykle tam, kde byly sedimentární horniny zvrásněny nebo nakloněny a poté v různé míře erodovány v závislosti na jejich pevnosti. Skalisté hory v B.C. a Albertě jsou toho dobrým příkladem a mnoho odvodňovacích systémů ve Skalistých horách má mřížovité vzory. Obdélníkové vzory vznikají v oblastech, které mají velmi malou topografii a systém vrstevnic, zlomů nebo zlomů, které tvoří obdélníkovou síť. Obdélníkové vzory odvodnění jsou v Kanadě vzácné.
Obrázek č. 3. Typické dendritické, mřížové a pravoúhlé vzory odvodnění potoka.
V mnoha částech Kanady, zejména v relativně rovinatých oblastech s mocnými ledovcovými sedimenty, a na většině území kanadského štítu ve východní a střední Kanadě jsou odtokové vzory chaotické, neboli takzvaně vyšinuté (obr. 4 vlevo). V tomto typu prostředí jsou běžná jezera a mokřady. Čtvrtý typ vzorce odvodnění, který není specifický pro povodí, je známý jako radiální (obrázek 4, vpravo). Radiální vzorce se vytvářejí kolem izolovaných hor (např. sopek) nebo kopců a jednotlivé toky mají obvykle dendritický tvar odtoku.
Obrázek 4. Vlevo: typický vykolejený vzor; vpravo: typický radiální odtokový vzor vyvinutý kolem hory nebo kopce.
Podélné profily toků
Podélné profily jsou grafy závislosti nadmořské výšky na vzdálenosti od ústí toku k hornímu toku v povodí. Pomáhají stanovit vztah mezi strmostí svahu a vzdáleností od horního k dolnímu toku. Sklon nebo sklon lze měřit ve stupních nebo v procentech (stoupání nad spádem). Níže je uveden příklad podélného profilu toku Cawston Creek.
Cawston Creek je typické malé povodí (přibližně 25 km2) ve velmi strmém zaledněném údolí. Jak ukazuje obrázek 2, horní a střední část potoka má strmý sklon (v průměru asi 200 m/km, ale v rozmezí 100 až 350 m/km) a dolní část v údolí řeky Similkameen je relativně plochá (<5 m/km). Tvar údolí byl řízen nejprve tektonickým výzdvihem (souvisejícím se sbližováním desek), poté předledovcovou říční erozí a masovým rozpadem, následně několika epizodami ledovcové eroze a nakonec poledovcovou říční erozí. Nejnižší nadmořská výška potoka Cawston Creek (275 m u řeky Similkameen) je jeho základní úrovní. Cawston Creek nemůže erodovat pod tuto úroveň, pokud řeka Similkameen neeroduje hlouběji do své záplavové oblasti (oblast, která je zaplavena během povodně).
Obrázek 2. Profil hlavního kmene potoka Cawston Creek u Keremeosu, B.C. Maximální nadmořská výška povodí je přibližně 1840 m, poblíž hory Kobau. Základní úroveň je 275 m, u řeky Similkameen. Jak je znázorněno na obrázku, sklon toku lze určit vydělením změny nadmořské výšky mezi libovolnými dvěma body (stoupání) vzdáleností mezi těmito dvěma body (běh).
Profily potoka Hawston Creek vykazují mnoho úrovní spádu podél jeho profilu. Například mezi 8,4 a 10 km, 3 a 5 km jsou různé sklony. To znamená, že povrchová eroze zatím Cawston Creek nevyrovnala ani nesrovnala; proto se nazývá nesrovnaný tok.
V průběhu geologického času tok eroduje své povodí do hladkého profilu podobného tomu, který je znázorněn na obrázku 5. Na obrázku 5 je znázorněn profil, který má podobný tvar. Porovnáme-li jej s nestupňovaným tokem, jako je Cawston Creek (obr. 1), vidíme, že stupňované toky jsou nejstrmější ve svých pramenech a jejich sklon se postupně snižuje směrem k ústí. Neupravené toky mají strmé úseky na různých místech a obvykle mají peřeje a vodopády na mnoha místech po celé své délce.
Obrázek 5. Výškový profil upraveného toku. Topografický profil typického stupňovitého toku.
Vliv tektonických pohybů na toky
Obrázek 6. Vliv tektonických pohybů na toky. Příklad změny základní hladiny malého potoka, který se vlévá do řeky Similkameen poblíž Keremeosu. Předchozí základní hladina se nacházela poblíž horní části písčitého břehu. Současnou základní úrovní je řeka.
Stupňovitý tok se může stát nestupňovitým, pokud dojde k obnovení tektonického zdvihu nebo pokud dojde ke změně základní úrovně, ať už z důvodu tektonického zdvihu, nebo z jiného důvodu. Jak již bylo uvedeno, základní úroveň Cawston Creek je určena úrovní hladiny řeky Similkameen, která se však může změnit a v minulosti se tak již stalo. Obrázek 6 ukazuje údolí řeky Similkameen v oblasti Keremeos. Koryto řeky je hned za řadou stromů. Zelené pole v dálce je podloženo materiálem erodovaným z kopců za ním a usazeným malým potokem (nikoli Cawston Creek) přiléhajícím k řece Similkameen, když byla její hladina vyšší než nyní. Někdy v posledních několika staletích řeka Similkameen erodovala přes tyto nánosy dolů (vytvořila strmý břeh na druhé straně řeky) a základní hladina malého potoka se snížila asi o 10 m. Během několika příštích staletí se tento potok bude snažit o opětovné odstupňování erozí vlastního aluviálního vějíře.
Další příklad změny základní hladiny lze vidět podél stezky Juan de Fuca na jihozápadě ostrova Vancouver. Jak ukazuje obrázek 7, mnoho malých potoků podél této části pobřeží se vlévá do oceánu jako vodopády. Je zřejmé, že pevnina v této oblasti se za posledních několik tisíc let zvedla asi o 5 m, pravděpodobně v reakci na deglaciaci. Potůčky, které se dříve vlévaly přímo do oceánu, mají nyní co dělat, aby se přehloubily.
Obrázek 7: Vodopády na pobřeží. Dva potoky se sníženou základní úrovní na stezce Juan de Fuca, jihozápadní část ostrova Vancouver.
Oceán je konečnou základní hladinou, ale jezera a další řeky fungují jako základní hladiny pro mnoho menších toků.
Obr. 9. Snížení hladiny u řeky. Terasy na řece Fraser u High Baru.
Sedimenty se hromadí v záplavové oblasti toku a poté, pokud se změní základní hladina nebo pokud je méně sedimentů k ukládání, může tok tyto stávající sedimenty prořezat a vytvořit terasy. Terasa na řece Similkameen je zobrazena na obrázku 6 a některé terasy na řece Fraser jsou zobrazeny na obrázku 9. Na snímku řeky Fraser jsou vidět nejméně dvě úrovně teras.
Na konci devatenáctého století navrhl americký geolog William Davis, že toky a okolní terén se vyvíjejí v cyklu eroze (obrázek 10). Po tektonickém zdvihu dochází k rychlé erozi toků, při níž vznikají hluboká údolí ve tvaru písmene V, která mají tendenci sledovat relativně přímé dráhy. Sklony jsou vysoké a profily jsou nečleněné. Časté jsou peřeje a vodopády. Ve fázi zralosti toky erodují širší údolí a začínají ukládat silné vrstvy sedimentů. Sklony se pomalu snižují a stupňovitost se zvyšuje. Ve stáří jsou toky obklopeny kopci a zabírají široká údolí vyplněná sedimenty. Běžně dochází k meandrování.
Obrázek č. 10. Zobrazení Davisova cyklu eroze: a: počáteční stadium, b: mladé stadium, c: zralé stadium a d: stáří.
Davisova práce vznikla dávno před myšlenkou deskové tektoniky a nebyl obeznámen s dopady ledovcové eroze na toky a jejich prostředí. I když jsou některé části jeho teorie zastaralé, stále se jedná o užitečný způsob, jak porozumět tokům a jejich vývoji.