Мысовая отмель — это осадочная особенность, образованная аллювием , которая накапливается на внутреннем изгибе ручьев и рек ниже склона спуска . Мысовые отмели в изобилии встречаются в зрелых или извилистых ручьях. Они имеют форму полумесяца и расположены на внутренней стороне изгиба ручья, будучи очень похожими на тоухеды или речные острова , хотя часто и меньше их .
Отмели состоят из хорошо отсортированных осадков , которые обычно отражают общую емкость потока. Они также имеют очень пологий уклон и возвышение, очень близкое к уровню воды. Поскольку они низменные, они часто затапливаются наводнениями и могут накапливать плавник и другой мусор во время высоких уровней воды. Из-за их почти плоского рельефа и того факта, что скорость воды на мелководье отмели низкая, они являются популярными местами отдыха для лодочников и рафтеров. Однако кемпинг на отмели может быть опасным, так как внезапное наводнение , которое поднимает уровень потока всего на несколько дюймов (сантиметров), может затопить кемпинг в считанные минуты.
Мысовая отмель представляет собой область отложений , тогда как обрывистая отмель представляет собой область эрозии .
Отмели образуются, когда вторичный поток реки сметает и перекатывает песок, гравий и мелкие камни по дну ручья и вверх по пологому наклонному дну отмели.
Любая жидкость, включая воду в ручье, может течь только по изгибу в вихревом потоке. [1] В вихревом потоке скорость жидкости самая высокая там, где радиус потока наименьший, и самая низкая там, где радиус наибольший. ( Тропические циклоны , торнадо и вращательное движение воды, стекающей в канализацию, являются видимыми примерами вихревого потока.) В случае, когда вода течет по изгибу в ручье, вторичный поток в пограничном слое вдоль дна потока не течет параллельно берегам потока, а частично течет по дну потока к внутренней части потока (где радиус кривизны наименьший). [2] Это движение пограничного слоя способно сметать и катить свободные частицы, включая песок, гравий, мелкие камни и другие подводные предметы, по дну потока к мысу. [3]
Это можно продемонстрировать дома. Частично заполните круглую миску или чашку водой и насыпьте в воду немного песка, риса или сахара. Задайте воде круговое движение рукой или ложкой. Вторичный поток быстро сметет твердые частицы в аккуратную кучу в центре миски или чашки. Можно было бы ожидать, что первичный поток (вихрь) сметет твердые частицы к периметру миски или чашки, но вместо этого вторичный поток вдоль дна миски или чашки сметает частицы к центру.
Когда поток следует прямолинейному курсу, более медленный пограничный слой вдоль дна потока также следует тому же прямолинейному курсу. Он сметает и катит песок, гравий и отшлифованные камни вниз по течению, вдоль дна потока. Однако, когда поток входит в изгиб и вихревой поток начинается как первичный поток, вторичный поток также начинается и частично течет по дну потока к выпуклому берегу (берегу с меньшим радиусом). Песок, гравий и отшлифованные камни, которые прошли с потоком большое расстояние там, где поток следовал прямолинейному курсу, могут в конечном итоге остановиться в точке отмели первого изгиба потока.
Из-за кругового пути потока вокруг изгиба поверхность воды немного выше около вогнутого берега (берега с большим радиусом), чем около выпуклого берега. Этот небольшой уклон на поверхности воды потока вызывает немного большее давление воды на дно потока около вогнутого берега, чем около выпуклого берега. Этот градиент давления перемещает более медленный пограничный слой по дну потока к выпуклому берегу. Градиент давления способен перемещать пограничный слой вверх по пологому наклонному дну мыса, заставляя песок, гравий и полированные камни сметаться и катиться вверх по склону.
Вогнутый берег часто представляет собой срезанный берег и область эрозии . Эродированный материал сметается и катится по дну потока вторичным потоком и может откладываться на отмели только на небольшом расстоянии вниз по течению от своего первоначального местоположения в вогнутом берегу.
Мысовая отмель обычно имеет пологое дно с мелководьем. Мелководье в основном представляет собой накопленный пограничный слой и не имеет большой скорости. Однако в самых глубоких частях потока, где поток течет свободно, преобладает вихревой поток, и поток течет быстрее всего там, где радиус изгиба наименьший, и медленнее всего там, где радиус наибольший. Отмели вокруг мыса могут стать опасными, когда поток поднимается. По мере увеличения глубины воды над отмелями мыса вихревой поток может распространяться ближе к выпуклому берегу, и скорость воды в любой точке может резко возрасти в ответ на небольшое увеличение глубины воды.
Существует старое заблуждение относительно образования точечных отмелей и стариц , которое предполагает, что они образуются путем осаждения (сбрасывания) взвешенной нагрузки водотока, утверждая, что скорость и энергия потока уменьшаются к внутренней части изгиба. Это заблуждение основано на ошибочном представлении о том, что импульс воды «всегда» самый медленный внутри изгиба (где радиус наименьший) и самый быстрый снаружи изгиба (где радиус наибольший), что игнорирует его увеличенный угловой момент .
Массовое осаждение взвешенных твердых частиц редко происходит на одном берегу, за исключением приливных эстуариев ; вместо этого вихревой поток, который быстрее на внутреннем берегу, компенсирует большую высоту и, следовательно, массу воды, текущей вниз по течению вдоль вогнутого берега, а грубое, мелкое ложе обычно обеспечивает на литр воды выше большее перемешивание для поддержания любых взвешенных частиц . Любой относительно устойчивый градиентный открытый поток, не встречающийся со сложными взаимодействиями с встречными потоками, такими как приливы или крупные препятствия, течет вокруг изгиба в простой модели вихревого потока с относительно небольшим количеством переменных и коэффициентов .
Мысовые отмели обычно имеют пологое дно с мелководьем. Очевидно, что большая доля воды в очень мелководье совершает гораздо больше работы по преодолению трения сверху и снизу (особенно при встречном ветре), что снижает ее скорость, см. принцип Бернулли . Вероятно, именно это близкое наблюдение заставило ранних географов поверить в осаждение путем осаждения взвешенных веществ, а не в вторичные течения вблизи русла.
На участке водотока с постоянным уклоном седиментация может происходить там, где вода насыщена, а мелководный берег имеет высокое сопротивление потоку, но не перемешивает суспензию. Аналогично, заблуждение имеет скудное объяснение того, почему осаждение происходит на изгибе потока, и мало или совсем не происходит там, где поток следует прямолинейно, за исключением крутого склона (уклона реки), где река образовала естественный прогиб или водопад и затем может откладывать часть своих наносов в точке встречи с менее крутым участком, например, большим меандром.
В оседлых частях извилистого водотока с низким уклоном скорость воды низкая, турбулентность низкая, и вода не способна удерживать крупный песок и гравий во взвешенном состоянии. Напротив, речные отмели состоят из крупного песка, гравия, полированных камней и других подводных объектов. Эти материалы не переносятся во взвешенном состоянии и затем не падают на речную отмель — они были сметены и скатились на место вторичным потоком, который существует по дну/руслу вблизи изгиба потока, который будет усиливаться, если есть отражение, особенно от неровного, размытого противоположного берега. [4]