Fluviální geomorfologie
Lekce 3
Říční síť: kvantitativní analýza, vznik erozního zářezu, vývoj údolní sítě
meandrovyzakrut

Osnova přednášky
nAnalýza říční sítě pomocí topografických map
nŘád toku
nZákony stavby říční sítě
nHustota údolní sítě
nPravděpodobnostně-topologický přístup ke studiu říční sítě
nVznik erozního zářezu
nModely vývoje údolní sítě
nPozorování vývoje údolní sítě v přírodě

Analýza říční sítě
nPro analýzu říční sítě se zpravidla používají topografické mapy velkých měřítek (1:25 000).
nVymezení říční sítě podle sítě modrých čar znázorňující stálé vodní toky + doplnění o občasné toky
(podle vrstevnic).
nŘíční síť = systém trvale protékaných vodních toků; údolní síť = systém všech erozních zářezů v
povodí (stálé + občasné vodní toky).
nKritéria pro vymezování pramenných úseků vodních toků – např. Bauer (1980):
nalespoň dvě vrstevnice musí být zakřivené stejným směrem,
nvrstevnice nesmí svírat úhel větší než 120°.
n

Stavba říční sítě
nStavbou říční sítě se rozumí její geometrické a topologické vlastnosti.
nGeometrii říční sítě lze kvantitativně popsat např. pomocí:
nřádu toku,
nhustoty říční sítě,
norientace říční sítě.
Řád toku
nŘád toku = způsob klasifikace říčního úseku podle jeho postavení v hierarchii říční sítě.
n
n
n

Horton-strahlerův systém řádu toku
nNejmenší zdrojnice začínající pramenem jsou 1. řádu.
nSpojením dvou toků řádu m vznikají toky řádu m+1 (m*m = m+1).
nSpojením dvou toků s rozdílnými řády m a n, kde n > m vzniká tok řádu n (m*n = n, n > m).
nShreveho systém – magnitudo = počet zdrojnic v povodí.
nZákladní stavební jednotka údolní sítě:
nHorton - vodní tok (řeka od pramene po ústí),
nStrahler - segment (úsek řeky mezi pramenem a prvním soutokem nebo mezi dvěma soutoky),
nShreve – link.
n
obr3

Zákony stavby údolní sítě
nZákony stavby říční sítě popisují závislost vybraných geometrických vlastností povodí na řádu
toku:
nzákon počtu toků,
nzákon délky toků,
nzákon ploch povodí.
n
n
n
obr5

Zákony stavby údolní sítě
tab1
nRB ... bifurkační koeficient
nRL … koeficient délky toků
nRA … koeficient plochy povodí

Vztahy mezi délkou toku a plochou povodí
nKonstanta zabezpečení toku = minimální plocha která je v daných přírodních podmínkách nezbytná
k existenci jednotkové délky vodního toku.
n C = A/ΣL = 1/Dd (m2.m-1)
nVztah mezi délkou hlavního toku a plochou povodí:
n L = 1,4Ad0,6
nVliv stavby říční sítě a tvaru povodí na charakter povodňové vlny; při RB = 2,08 rychlejší nástup
a větší kulminační Q než při RB = 12.
obr22

Hustota údolní sítě
nHustota údolní sítě (Dd) – vyjadřuje stupeň rozčlenění povrchu povodí erozními zářezy.
nDd=ΣL/Ad  (km.km-2)
nΣL … délka údolní sítě, Ad … plocha povodí.
nVariační rozpětí kterého může Dd nabývat:
n Gregory (1976) – zkoumal 46 oblastí světa: 13 oblastí Dd > 15 km.km-2, 5 oblastí Dd > 20 km.km-2;
extrémní hodnoty – např. badland Zkamenělý les, USA, lehko erodovatelné jíly a břidlice, Dd = 250
km.km-2.
nČR – např. krystalinické horniny Českomoravské vrchoviny, Dd kolem 4 km.km-2.

Rozdíly v Dd mezi klimatickými oblastmi
obr27a obr27b
jižní Kalifornie
Pennsylvánie

Proměnné ovlivňující hustotu údolní sítě
nDvě skupiny faktorů ovlivňujících Dd:
nfaktory ovlivňující množství a charakter srážek, tzn. klima,
nfaktory ovlivňující následnou distribuci vody na zemském povrchu, tzn. topografie, geologie, půdy,
vegetace.
nDd zhruba odpovídá v globálním měřítku průměrnému ročnímu úhrnu srážek.
nIntenzita srážek – důležitější než roční úhrn, přívalové deště podmiňují větší hodnoty Dd.
n Příklad: Chorley – Morgan (1962), rozdíl v  Dd mezi dvěma oblastmi Dartmoor, Anglie (2,1 km.km-2)
a Unaka Mts., jv. USA (6,9 km.km-2) se stejným relativním převýšením a kompletně zalesněnými byl
vyvolán rozdílnou intenzitou srážek.
nSezónnost srážek –oblasti se zřetelně vyvinutým sezónním režimem počasí mají zpravidla velkou Dd.

Variabilita Dd v globálním měřítku
nMaximální hodnoty dosahuje Dd v  semiaridních oblastech, směrem k aridním i humidním oblastem se
zmenšuje, druhotný nárůst se může objevit v sezónně nebo celoročně vlhkých tropech s ročním úhrnem
srážek > 1500 mm.
obr1

Vztah Dd  a hustoty vegetace
nÚčinnost srážek pro vytváření povrchového odtoku a erozi lze vyjádřit pomocí Thornthwaitova P-E
indexu.
nNad hodnotou P-E indexu 80 – 90 se vztah Dd a P-E indexu mění z negativního na pozitivní.
n
nVariabilita Dd v regionálním měřítku je způsobena hlavně propustností hornin – málo propustné
horniny mají větší Dd.
obr2

Hustota údolní sítě v regionálním měřítku
nGlobální měřítko – Dd ovlivněna klimatem; regionální měřítko – Dd ovlivněna litologií a
topografií.
nDemek (1953) – srovnání Dd v Moravském krase (vápence), na Drahanské vrchovině (droby, jílovité
břidlice) a Brněnské vrchovině (granodiorit).
n vápence = 0,41 km.km-2
n droby, jílovité břidlice = 0,80 km.km-2
n granodiority = 0,93 km.km-2

Pravděpodobnostně-topologický přístup
ke studiu stavby údolní sítě
nPravděpodobnostně topologické modely stavby údolní sítě:
nmodel náhodné topologie údolní sítě,
nmodel náhodné délky linku.
nLink = nedělený úsek řeky mezi dvěma uzly (uzel = pramen, soutok a ústí).
nTypy linků:
nexterní (vnější) – spojují pramen a první soutok.
ninterní (vnitřní) – spojují dva soutoky nebo poslední soutok a ústí.
nPočet linků v údolní síti je roven 2M – 1
n M … počet externích linků, M – 1 … počet interních linků
nMagnitudo údolní sítě = počet pramenů (zdrojnic, externích linků) v povodí.
nPrůměr údolní sítě = maximální délka údolní sítě měřená počtem linků.

Základní předpoklady pravděpodobnostně - topologického přístupu
nUspořádání údolní sítě je topologicky náhodné; tzn. že všechny topologicky definované typy údolní
sítě (TDCN) o určitém magnitudu se v povodí vyskytují se stejnou pravděpodobností.
nDélky externích a interních linků jsou nezávislé na poloze v rámci sítě.
obr6

Model náhodné topologie údolní sítě
nTypy interních linků:
ncis-linky – přítoky na obou stranách linku ústí do toku ze stejné strany,
ntrans-linky – přítoky na obou stranách linku ústí do toku z opačných  stran.
nV údolních sítích převažují trans-linky nad cis-linky.
obr7

Model náhodné délky linku
nOdchylky od náhodnosti v délce linků:
ndélka interních linků má tendenci vzrůstat s řádem i magnitudem linku,
ndélka externích i interních linků se zvětšuje s magnitudem linku připojeného směrem dolů po
proudu.
nHlavní odchylky od modelu náhodné délky linků pro různé typy linků:
ndeficit krátkých cis-linků,
nzdrojnice  (S-linky ) bývají kratší než pramenné přítoky (TS-linky); rozdíl v délce se zvětšuje po
proudu,
nvětší délka interních II linků oproti interním IE linkům.

Vznik erozního zářezu
nPovrchový odtok vyvolává  na povrchu půdy řadu erozních jevů: dešťová eroze, plošný splach,
stružková  a stržová eroze.
nProtierozní účinky vegetace:
nochrana půdy před přímým účinkem dešťových kapek,
nzlepšování půdní struktury,
nzmenšování rychlosti s jakou voda po povrchu odtéká,
nzvýšení mechanické pevnosti půdy.

Vznik erozního zářezu působením povrchového odtoku
nPředpoklady vzniku trvalého erozního zářezu:
npovrchový odtok se musí opakovat dostatečně často,
nsíla kterou působí odtok na povrch půdy musí překonat odolnost povrchu půdy vůči erozi,
nmusí dojít ke koncentraci povrchového odtoku do linie,
nrýha která vznikne musí být dostatečně hluboká, aby se udržela a nezanikla.
nNapětí vyvolané na povrchu půdy povrchovým odtokem:
n τ = γ.d.cosθ.sinθ
n γ … hustota vody, d … průměrná hloubka odtoku, θ … sklon svahu v daném bodě.

Hortonův model vzniku erozního zářezu povrchovým odtokem
obr8


Vznik erozního zářezu působením podpovrchového odtoku
nVznik erozního zářezu působením zpětného výtoku vody z půdy po jejím nasycení.
nVliv podzemních dutin – tunelů.
nPředpokladem vzniku podzemních tunelů je přítomnost vrstev nebo půdních horizontů s malou
propustností.
nVliv tunelů na vznik erozního zářezu:
npropadnutí stropu,
nzrychlená eroze pod vyústěním tunelů na povrch.

Vývoj údolní sítě
nZpůsoby zkoumání vývoje údolní sítě:
npřímá pozorování (příroda, laboratoř),
nsrovnávání existujících údolních sítí,
nteoretické modelování.
nPřímá pozorování růstu údolní sítě - příroda
n Morisawa (1964) – pás pobřeží jezera Hebgen (USA), 2 roky pozorování, vývoj údolní sítě ovlivněn
sklonem povrchu a litologií; malý sklon + jíly = dynamický vývoj, složitá síť; velký sklon, písky =
pomalejší vývoj, stabilnější a jednodušší síť.

nPřímá pozorování růstu údolní sítě - laboratoř
n
obr9 obr10

Srovnávání existujících údolních sítí
nGlockův model vývoje údolní sítě:
nobdobí vzniku (iniciace) údolní sítě,
nobdobí růstu údolní sítě (elongace a elaborace).
nobdobí maximálního rozsahu údolní sítě,
nobdobí integrace údolní sítě (absorpce a abstrakce).
n
obr18

Srovnávání existujících údolních sítí
nRuhe (1952) – srovnání údolní sítě a jejich hustoty na površích budovaných glaciálními sedimenty
různého stáří.
obr15

Teoretické modely
nTypy modelů:
ndeterministické = vývoj údolní sítě se řídí určitými pravidly.
npravděpodobnostní = vývoj údolní sítě je náhodný proces.
nHortonův model vývoje údolní sítě:
nmikripirátství,
nkřížová gradace.
obr13

Pravděpodobnostní modely
obr20 obr19


Hack Hack2