Stream Channel Types
In een enkele beek kunnen we vaak drie verschillende kanaaltypen herkennen. Deze unieke kanaaltypes ontwikkelen zich als reactie op veranderingen in de stroomsnelheid, de sedimenttextuur en de stroomhelling.
Kanalen in de bovenloop van veel stromen hebben de neiging smal te zijn en met hoge stroomsnelheden te stromen (Figuur 10z-1). De hoge stroomsnelheden in deze beken zijn het gevolg van een steile helling en de zwaartekracht. In deze beeksystemen is erosie een zeer actief proces omdat het kanaal zich tracht aan te passen aan de topografie van het landschap. Afzetting vindt voornamelijk plaats tijdens perioden van laag debiet. Als gevolg hiervan zijn de uiterwaardafzettingen zeer beperkt en is de stroombedding zeer kortstondig en ondiep.
Figuur 10z-1: Bovenloop van een stroom in de Rocky Mountains, Canada.
Beken met een hoge sedimentbelasting die een plotselinge vermindering van de stroomsnelheid ondervinden, hebben over het algemeen een gevlochten kanaaltype (figuur 10z-2). Dit type stroomgeul komt vaak verder in het stroomprofiel voor, waar de helling verandert van steil naar zacht glooiend. In een gevlochten beek splitst het hoofdkanaal zich in een aantal kleinere, in elkaar grijpende of gevlochten kanalen. Gevlochten kanalen zijn meestal breed en ondiep omdat de beddingmaterialen vaak grof (zand en grind) en niet-samenhangend zijn.
Figuur 10z-2: Gevlochten stroomgeul.
Meanderende kanalen ontstaan wanneer stromen over een relatief vlak landschap met een brede uiterwaard stromen (figuur 10z-3). Technisch gesproken is een stroom meanderend als de verhouding tussen de feitelijke lengte van het kanaal en de afstand in rechte lijn tussen twee punten in het stroomkanaal groter is dan 1,5. Kanalen in deze beken zijn karakteristiek U-vormig en bewegen zich actief over de uitgestrekte uiterwaarden.
Figuur 10z-3: Meanderend stroomkanaal.
Bekken van het stroomkanaal
In het stroomkanaal bevinden zich een verscheidenheid aan sedimentaire beddingen en structuren. Veel van deze structuren zijn afhankelijk van de complexe interactie tussen de stroomsnelheid en de grootte van de sedimenten.
Stromen die grove sedimenten vervoeren ontwikkelen zand- en grindbanken. Dit soort balken komt vaak voor in gevlochten stromen die veel voorkomen in hoger gelegen gebieden (Figuur 10z-4). Bars ontstaan in gevlochten stromen als gevolg van vermindering van de afvoer. Twee omstandigheden zijn vaak de oorzaak van de afname van de afvoer: afname van de helling van de beek en/of afname van het debiet na een neerslaggebeurtenis of het smelten van sneeuw en ijs in het voorjaar.
Figuur 10z-4: Gevlochten beekgeul met grindbarrières.
Puntbarrières ontstaan daar waar het debiet van de beek plaatselijk wordt verminderd als gevolg van wrijving en verminderde waterdiepte (figuur 10z-5). In een meanderende stroom komen puntstrepen vaak voor aan de binnenkant van een kanaalbocht.
Figuur 10z-5: Meanderend stroomkanaal van bovenaf gezien.
In rechte stromen kunnen staafvormige afzettingen ontstaan als reactie op de thalweg (rode pijlen Figuur 10z-6) en spiraalvormige stroming. Figuur 10z-6 hieronder toont een bovenaanzicht van deze afzettingen en verwante kenmerken.
Figuur 10z-6: Bovenaanzicht van de afzettingskenmerken die in een typische rechte stroomgeul worden aangetroffen.
In deze beek met rechte stroomgeul vormen zich staven in de delen van de stroom die van de thalweg afliggen. Riffles, een ander type van grove afzettingen, ontwikkelen zich onder de thalweg op plaatsen waar de snellere stroming zich verticaal omhoog beweegt in de geul. Tussen de stroomversnellingen liggen poelen waar materiaal wordt uitgegraven wanneer de zone met de hoogste stroomsnelheid de bedding van de stroom nadert. De absolute afstand tussen deze kenmerken varieert met de grootte van het kanaal. De relatieve afstand tussen de ene riffel en de volgende is echter gemiddeld vijf tot zeven maal de breedte van de geul (overdreven in het diagram). Beide kenmerken kunnen ook voorkomen in bochtige kanalen.
Duinen en rimpelingen zijn de primaire sedimentaire kenmerken in stromen waarvan de geul voornamelijk bestaat uit zand en slib. Duinen zijn ongeveer 10 of meer centimeter hoog en liggen een meter of meer uit elkaar. Ze komen vaak voor in stromen met hogere snelheden. Rimpelingen zijn slechts enkele centimeters hoog en liggen slechts enkele centimeters uit elkaar, en komen voor in langzaam stromende beken met een bedding met een fijne structuur. Beide kenmerken verplaatsen zich in de loop van de tijd en migreren stroomafwaarts. Onder invloed van de waterstroming rolt en springt het materiaal aan de zacht glooiende kant van de bodem de helling op. Deeltjes bewegen langs de helling tot ze de top van het element bereiken en stromen dan langs de steilere linkerzijde naar beneden om zich te verzamelen aan de voet van het volgende duin of de volgende rimpeling. Dit proces wordt vervolgens steeds herhaald totdat het materiaal een plaats stroomafwaarts bereikt waar het meer permanent wordt afgezet.
De uiterwaard
Naast stroomgeulen liggen relatief vlakke gebieden die uiterwaarden worden genoemd (Figuur 10z-7). Uiterwaarden ontstaan wanneer stromen hun dijken overschrijden en tijdens overstromingen afvoer en sedimenten in suspensie over het landoppervlak verspreiden. Dijken zijn ruggen langs de zijkanten van het stroomkanaal die bestaan uit zand of grind. Dijken hebben een doorsnede die ongeveer een half tot vier keer zo groot is als de breedte van het kanaal. Wanneer het water van de overstroming zich terugtrekt, worden de stroomsnelheden verminderd, waardoor alluvium wordt afgezet. Herhaalde overstromingscycli kunnen in de loop van de tijd resulteren in de afzetting van vele opeenvolgende lagen alluviaal materiaal. Door de afzetting van uiterwaarden kan de hoogte van de beekbedding toenemen. Dit proces wordt aggradatie genoemd.
Figuur 10z-7: De volgende Landsat 5-opname, gemaakt in september 1992, toont een gedeelte van de Missouri-rivier bij Rocheport, Missouri. Het schuine perspectief van dit beeld is kijkend in westelijke of stroomopwaartse richting. Dit beeld is kleurverrijkt en bewerkt om een overdreven topografisch reliëf te tonen. Kale grond en geploegd land is rood, de vegetatie is groen en het water is donkerblauw. In het midden van het beeld is een vlakke riviervlakte te zien. Vanwege het seizoen is het grootste deel van de landbouwgrond op de rijke en vruchtbare grond van de uiterwaard omgeploegd en verstoken van vegetatie. (Bron: NASA Scientific Visualization Studio).
Oogvlakten kunnen ook sedimenten bevatten die zijn afgezet door de zijwaartse migratie van het rivierkanaal. Dit proces is gebruikelijk in zowel gevlochten als meanderende kanalen. Gevlochten kanalen produceren horizontale afzettingen van zand in tijden van verminderde afvoer. In meanderende stromen leidt kanaalmigratie tot de verticale afzetting van puntafzettingen. Zowel de gevlochten als de meanderende geulafzettingen zijn grover dan de materialen die door overstroming worden afgezet.
In de uiterwaarden zijn nog een aantal andere geomorfische kenmerken te vinden. De dijken worden doorsneden door smalle spleten die crevasses worden genoemd. Deze maken de verplaatsing van water naar de uiterwaarden en terug tijdens overstromingen mogelijk. Topografische depressies liggen verspreid over de uiterwaarden. De depressies bevatten de mooiste afzettingen van de uiterwaarden omdat ze hoger gelegen zijn. Oxbow lakes zijn de verlaten kanalen die ontstaan wanneer meanders worden afgesneden van de rest van het kanaal als gevolg van laterale erosie van de beek.
Alluviale Fans en Delta’s
Stromen die in stilstaand water uitmonden, creëren gewoonlijk een delta (Figuur 10z-8 en 10z-9). Een delta is een sedimentlichaam dat talrijke horizontale en verticale lagen bevat. Delta’s ontstaan wanneer de door een stroom meegevoerde sedimenten worden afgezet als gevolg van een plotselinge afname van de stroomsnelheid. Het oppervlak van de meeste delta’s wordt gemarkeerd door kleine schuivende geulen die water en sedimenten wegvoeren van de hoofdgeul van de rivier. Deze kanaaltjes zorgen er ook voor dat de sedimenten van de stroom over het oppervlak van de delta worden verdeeld. Sommige delta’s, zoals de Nijl, hebben een driehoekige vorm. Stromen, zoals de Mississippi, die een hoog sedimentgehalte hebben en in relatief rustig water uitmonden, veroorzaken de vorming van een vogelvoetvormige delta.
Figuur 10z-8: Nijldelta (Bron: NASA).
Figuur 10z-9: Mississippi Birdfoot Delta (Bron: NASA).
De meeste delta’s bevatten drie verschillende soorten afzettingen: voorvoet-, top- en bodemafzettingsbedden. Voorste afzettingslagen vormen de hoofdmassa van delta’s. Zij worden aan de buitenrand van de delta afgezet onder een hoek van 5 tot 25 graden. Steilere hoeken ontstaan in fijnere sedimenten. Bovenop de voorste afzettingslagen liggen de bijna horizontale bovenste afzettingslagen. Deze bedden hebben een wisselende korrelgrootte en zijn gevormd uit afzettingen van de kleine schuivende geulen die aan het delta-oppervlak voorkomen. Voor en onder de voorste bedden liggen de onderste beddinglagen. Deze bedden bestaan uit fijn slib en klei. De bodemsetbedden worden gevormd wanneer het fijnste materiaal door de stroming van de beken naar zee wordt afgevoerd.
Een alluviale waaier is een grote waaiervormige afzetting van sediment waarover een gevlochten beek stroomt (10z-10). Alluviale waaiers ontstaan wanneer stromen met een zware lading hun snelheid verminderen wanneer zij uit bergachtig terrein op een bijna horizontale vlakte komen. De waaier ontstaat wanneer gevlochten stromen zich over het oppervlak van deze laagte verplaatsen en sedimenten afzetten en hun loop aanpassen. De afbeelding hieronder toont verschillende alluviale waaiers die zijn ontstaan als gevolg van een plotselinge verandering in hoogte.
