Figura 1. Cawston Creek lângă Keremeos, B.C. Linia albastră arată întinderea bazinului de drenaj. Linia roșie punctată reprezintă bazinul de drenaj al unuia dintre afluenții săi.
Un curs de apă este un corp de apă de suprafață curgătoare de orice dimensiune, de la un mic firicel de apă până la un râu puternic. Zona din care curge apa pentru a forma un curs de apă este cunoscută sub numele de bazinul său de drenaj. Uneori se mai numește și bazin hidrografic sau bazin hidrografic. Toate precipitațiile (ploaie sau zăpadă) care cad într-un bazin de drenaj se varsă în cele din urmă în pârâul său, cu excepția cazului în care o parte din această apă reușește să treacă într-un bazin de drenaj adiacent prin intermediul apelor subterane. Un exemplu de bazin hidrografic este prezentat în figura 1. Rețeaua de cursuri de apă din cadrul unui anumit bazin hidrografic se numește rețea de drenaj.
Zona de drenaj a unui curs de apă cuprinde toate terenurile de pe care scurgerile de suprafață se varsă în acel curs de apă. Limitele dintre zonele de drenaj ale unui curs de apă se numesc diviziuni de drenaj. Mai jos este redarea computerizată a modelului digital de elevație(culori maro închis – altitudini înalte, verde deschis – altitudini joase) și a bazinului hidrografic (în verde).
Vezi un exemplu din Atlasul bazinului hidrografic al lacului Champlain, zonele de bazin hidrografic și afluenții:
Drainage Basin Patterns
Tabloul afluenților dintr-un bazin hidrografic depinde în mare măsură de tipul de rocă de dedesubt și de structurile din acea rocă (pliuri, fracturi, falii etc.). Cele trei tipuri principale de modele de drenaj sunt ilustrate în figura 3. Tiparele dendritice, care sunt de departe cele mai comune, se dezvoltă în zonele în care roca (sau materialul neconsolidat) de sub curs de apă nu are o structură sau o structură specială și poate fi erodată cu aceeași ușurință în toate direcțiile. Exemple ar fi granitul, gneissul, rocile vulcanice și rocile sedimentare care nu au fost pliate. Majoritatea zonelor din Columbia Britanică au modele dendritice, la fel ca majoritatea zonelor din preerii și din Scutul Canadian. Modelele de drenaj dendritice se dezvoltă de obicei acolo unde rocile sedimentare au fost pliate sau înclinate și apoi erodate în grade diferite, în funcție de rezistența lor. Munții Stâncoși din C.B. și Alberta sunt un bun exemplu în acest sens, iar multe dintre sistemele de drenaj din Munții Stâncoși au modele de drenaj în formă de spalier. Tiparele dreptunghiulare se dezvoltă în zonele care au foarte puțină topografie și un sistem de planuri de așternere, fracturi sau falii care formează o rețea dreptunghiulară. Modelele de drenaj dreptunghiulare sunt rare în Canada.
Figura 3. Modele tipice de drenaj dendritic, spalier și dreptunghiular al cursurilor de apă.
În multe părți ale Canadei, în special în zonele relativ plate cu sedimente glaciare groase și în mare parte din Scutul Canadian din estul și centrul Canadei, modelele de drenaj sunt haotice, sau ceea ce se numește deranjate (figura 4, stânga). Lacurile și zonele umede sunt comune în acest tip de mediu. Un al patrulea tip de model de drenaj, care nu este specific unui bazin de drenaj, este cunoscut sub numele de radial (Figura 4, dreapta). Tiparele radiale se formează în jurul munților izolați (cum ar fi vulcanii) sau al dealurilor, iar cursurile de apă individuale au de obicei modele de drenaj dendritice.
Figura 4. Stânga: un model deranjat tipic; dreapta: un model tipic de drenaj radial dezvoltat în jurul unui munte sau deal.
Profile longitudinale ale cursurilor de apă
Profilele longitudinale sunt reprezentări grafice ale altitudinii în funcție de distanța de la gura de vărsare a cursului de apă până la părțile superioare în cadrul bazinului hidrografic. Ele ajută la stabilirea relației dintre abruptul pantei și distanța de la cursul superior la cursul inferior. Panta sau gradientul poate fi măsurat în grade sau în procente (creștere peste cursă). Mai jos este un exemplu de profil longitudinal al pârâului Cawston Creek.
Cawston Creek este un bazin hidrografic tipic mic (aproximativ 25 km2) în cadrul unei văi glaciare foarte abrupte. După cum se arată în figura 2, părțile superioară și mijlocie ale pârâului au pante abrupte (cu o medie de aproximativ 200 m/km, dar variind între 100 și 350 m/km), iar partea inferioară, în interiorul văii râului Similkameen, este relativ plată (<5 m/km). Forma văii a fost controlată mai întâi de ridicarea tectonică (legată de convergența plăcilor), apoi de eroziunea pre-glaciară a cursurilor de apă și de risipirea în masă, apoi de mai multe episoade de eroziune glaciară și, în cele din urmă, de eroziunea post-glaciară a cursurilor de apă. Cea mai joasă altitudine a râului Cawston Creek (275 m la râul Similkameen) reprezintă nivelul de bază al acestuia. Cawston Creek nu se poate eroda sub acest nivel decât dacă râul Similkameen erodează mai adânc în câmpia sa de inundație (zona care este inundată în timpul unei inundații).
Figura 2. Profilul trunchiului principal al pârâului Cawston Creek lângă Keremeos, B.C. Altitudinea maximă a bazinului hidrografic este de aproximativ 1.840 m, lângă Muntele Kobau. Nivelul de bază este de 275 m, la râul Similkameen. După cum se arată, gradientul pârâului poate fi determinat prin împărțirea variației de altitudine între două puncte oarecare (creștere) la distanța dintre aceste două puncte (cursă).
Profilul pârâului Kawston Creek prezintă mai multe niveluri de gradient de-a lungul profilului său. De exemplu, există gradiente diferite între 8,4 și 10 km, 3 și 5 km. Acest lucru înseamnă că eroziunea de suprafață nu a nivelat sau nu a gradat încă pârâul Cawston Creek; prin urmare, se numește pârâu negradat.
De-a lungul timpului geologic, un pârâu își va eroda bazinul de drenaj într-un profil neted similar cu cel prezentat în figura 5. Dacă îl comparăm cu un curs de apă negradat, cum ar fi Cawston Creek (figura 1), putem observa că cursurile de apă gradate sunt mai abrupte în amonte, iar panta lor scade treptat spre gurile lor de vărsare. Cursurile de apă neclasificate au secțiuni abrupte în diverse puncte și, de obicei, au prăpăstii și cascade în numeroase locuri de-a lungul lungimii lor.
Figura 5. Profilul topografic al unui pârâu gradat tipic.
Influența mișcărilor tectonice asupra cursurilor de apă
Figura 6. Un exemplu de modificare a nivelului de bază al unui mic curs de apă care se varsă în râul Similkameen în apropiere de Keremeos. Nivelul de bază anterior era aproape de partea superioară a malului nisipos. Nivelul de bază actual este râul.
Figura 6. Un exemplu de modificare a nivelului de bază al unui mic curs de apă care se varsă în râul Similkameen în apropiere de Keremeos. Nivelul de bază anterior era aproape de partea superioară a malului nisipos. Nivelul de bază actual este râul.
Un curs de apă clasificat poate deveni neclasificat dacă există o nouă ridicare tectonică sau dacă există o schimbare a nivelului de bază, fie din cauza ridicării tectonice, fie din alte motive. După cum s-a spus mai devreme, nivelul de bază al pârâului Cawston este definit de nivelul râului Similkameen, dar acesta se poate schimba și a făcut-o în trecut. Figura 6 arată valea râului Similkameen în zona Keremeos. Canalul râului se află chiar dincolo de rândul de copaci. Câmpul verde din depărtare se află la baza materialului erodat de pe dealurile din spate și depus de un mic pârâu (nu Cawston Creek) adiacent râului Similkameen când nivelul acestuia era mai ridicat decât în prezent. La un moment dat, în ultimele câteva secole, râul Similkameen a erodat aceste depozite (formând malul abrupt de pe cealaltă parte a râului), iar nivelul de bază al micului pârâu a fost coborât cu aproximativ 10 m. În următoarele secole, acest pârâu va încerca să devină din nou gradat prin eroziunea în jos prin propriul său evantai aluvionar.
Un alt exemplu de schimbare a nivelului de bază poate fi văzut de-a lungul traseului Juan de Fuca din sud-vestul insulei Vancouver. După cum se arată în figura 7, multe dintre micile cursuri de apă de-a lungul acestei părți a coastei se varsă în ocean sub formă de cascade. Este evident că terenul din această zonă s-a înălțat cu aproximativ 5 m în ultimele câteva mii de ani, probabil ca răspuns la deglaciere. Cursurile de apă care obișnuiau să se scurgă direct în ocean au acum mult de tăiat în jos pentru a se reclădi.
Figura 7. Două cursuri de apă cu un nivel de bază coborât pe Juan de Fuca Trail, în sud-vestul insulei Vancouver.
Oceanul este nivelul de bază suprem, dar lacurile și alte râuri acționează ca nivel de bază pentru multe cursuri de apă mai mici.
Figura 9. Terase pe râul Fraser la High Bar.
Sedimentele se acumulează în câmpia de inundație a unui curs de apă, iar apoi, dacă nivelul de bază se schimbă sau dacă există mai puține sedimente de depus, cursul de apă poate tăia prin acele sedimente existente pentru a forma terase. O terasă de pe râul Similkameen este prezentată în figura 6, iar unele de pe râul Fraser sunt prezentate în figura 9. Fotografia de pe râul Fraser arată cel puțin două niveluri de terase.
La sfârșitul secolului al XIX-lea, geologul american William Davis a propus că râurile și terenul înconjurător se dezvoltă într-un ciclu de eroziune (figura 10). În urma ridicării tectonice, cursurile de apă se erodează rapid, dezvoltând văi adânci în formă de V care tind să urmeze traiectorii relativ drepte. Gradientele sunt mari, iar profilurile sunt fără gradații. Rapidele și cascadele sunt frecvente. În timpul stadiului de maturitate, cursurile de apă erodează văi mai largi și încep să depună straturi groase de sedimente. Gradientele se reduc încet, iar gradațiile cresc. La bătrânețe, cursurile de apă sunt înconjurate de dealuri ondulate și ocupă văi largi, pline de sedimente. Sunt frecvente modelele meandrelor.
Figura 10. O reprezentare a ciclului Davis de eroziune: a: stadiul inițial, b: stadiul de tinerețe, c: stadiul de maturitate și d: bătrânețe.
Lucrările lui Davis au fost realizate cu mult înainte de apariția ideii de tectonică a plăcilor, iar el nu era familiarizat cu impactul eroziunii glaciare asupra cursurilor de apă și a mediului acestora. Deși unele părți ale teoriei sale sunt depășite, aceasta este încă un mod util de a înțelege cursurile de apă și evoluția lor.
.