Strumień to ciało płynącej wody powierzchniowej o dowolnej wielkości, od maleńkiej strużki do potężnej rzeki. Obszar, z którego woda spływa tworząc strumień, znany jest jako jego zlewnia. Wszystkie opady atmosferyczne (deszcz lub śnieg), które spadają w zlewni, ostatecznie spływają do strumienia, chyba że część tej wody jest w stanie przejść do sąsiedniej zlewni poprzez przepływ wód gruntowych. Przykład zlewni pokazano na Rysunku 13.4.
Cawston Creek to typowa mała zlewnia (ok. 25 km2) w bardzo stromej, zlodowaciałej dolinie. Jak pokazano na Rysunku 13.5, górna i środkowa część potoku ma strome nachylenie (średnio ok. 200 m/km, ale od 100 do 350 m/km), a dolna część, w obrębie doliny rzeki Similkameen, jest stosunkowo płaska (<5 m/km). Kształt doliny był kontrolowany najpierw przez wypiętrzenie tektoniczne (związane z konwergencją płyt), następnie przez przedlodowcową erozję strumieniową i masowe marnotrawstwo, potem przez kilka epizodów erozji lodowcowej, a w końcu przez polodowcową erozję strumieniową. Najniższe wzniesienie potoku Cawston Creek (275 m przy rzece Similkameen) stanowi jego poziom podstawowy. Cawston Creek nie może erodować poniżej tego poziomu, chyba że rzeka Similkameen eroduje głębiej na swoją równinę zalewową (obszar, który jest zalewany podczas powodzi).
Zasoby wody w Metro Vancouver pochodzą z trzech dużych zlewni na północnym brzegu Burrard Inlet, jak pokazano na Rysunku 13.6. Mapa ta ilustruje koncepcję podziału zlewni. Granicą między dwoma zlewniami jest wysokość terenu między nimi. Na przykład kropla wody spadająca na granicę między zlewniami Capilano i Seymour (a.k.a., watersheds) może wpłynąć do jednej z nich.
Sposób rozmieszczenia dopływów w zlewni zależy w dużej mierze od rodzaju zalegającej pod nią skały oraz od struktur w niej występujących (fałdy, pęknięcia, uskoki itp.). Trzy główne typy wzorów drenażu przedstawiono na Rysunku 13.7. Wzory dendrytyczne, które są zdecydowanie najczęstsze, powstają w obszarach, gdzie skała (lub materiał nieskonsolidowany) pod strumieniem nie ma szczególnej struktury i może być równie łatwo erodowana we wszystkich kierunkach. Przykładem może być granit, gnejs, skała wulkaniczna i skała osadowa, która nie została sfałdowana. Większość obszarów Kolumbii Brytyjskiej ma wzory dendrytyczne, podobnie jak większość obszarów prerii i Tarczy Kanadyjskiej. Dendrytyczne wzory odwadniania powstają zazwyczaj tam, gdzie skały osadowe zostały sfałdowane lub przechylone, a następnie poddane erozji w różnym stopniu, w zależności od ich wytrzymałości. Góry Skaliste w B.C. i Albercie są tego dobrym przykładem, a wiele systemów odwadniających w Górach Skalistych ma wzory kratowe. Wzory prostokątne powstają na obszarach o bardzo małej topografii i systemie płaszczyzn spływu, pęknięć lub uskoków, które tworzą prostokątną sieć. W wielu częściach Kanady, zwłaszcza na obszarach stosunkowo płaskich z grubymi osadami lodowcowymi, a także w dużej części Tarczy Kanadyjskiej we wschodniej i środkowej Kanadzie, wzory odwadniania są chaotyczne, lub tak zwane derywowane (Rysunek 13.8, po lewej). Jeziora i tereny podmokłe są powszechne w tego typu środowisku.
Czwarty typ drenażu, który nie jest specyficzny dla zlewni, znany jest jako radialny (Rysunek 13.8, po prawej). Wzorce radialne tworzą się wokół odizolowanych gór (takich jak wulkany) lub wzgórz, a poszczególne strumienie mają zwykle dendrytyczne wzory drenażu.
W czasie geologicznym, strumień eroduje swoją zlewnię w gładki profil podobny do tego pokazanego na Rysunku 13.9. Jeśli porównamy go z nieuporządkowanym strumieniem, takim jak Cawston Creek (rysunek 13.5), zauważymy, że strumienie uporządkowane są najbardziej strome w swoich źródłach, a ich nachylenie stopniowo maleje w kierunku ujścia. Strumienie niezróżnicowane mają strome odcinki w różnych miejscach i zwykle mają bystrza i wodospady w wielu miejscach na całej długości.
Strumień stopniowany może stać się niesklasyfikowany, jeśli nastąpi ponowne wypiętrzenie tektoniczne, lub jeśli nastąpi zmiana poziomu bazowego, czy to z powodu wypiętrzenia tektonicznego, czy z innego powodu. Jak stwierdzono wcześniej, poziom podstawowy potoku Cawston Creek określony jest przez poziom rzeki Similkameen, może on jednak ulec zmianie, co miało miejsce w przeszłości. Rysunek 13.10 przedstawia dolinę rzeki Similkameen w obszarze Keremeos. Koryto rzeki znajduje się tuż za rzędem drzew. Zielone pole w oddali jest podścielone materiałem wyerodowanym ze wzgórz i naniesionym przez mały potok (nie Cawston Creek) przylegający do rzeki Similkameen, gdy jej poziom był wyższy niż obecnie. W ciągu ostatnich kilku stuleci rzeka Similkameen erodowała w dół przez te osady (tworząc stromy brzeg po drugiej stronie rzeki), a poziom podstawy małego potoku obniżył się o około 10 m. W ciągu następnych kilku stuleci potok ten będzie dążył do ponownego wyrównania poziomu poprzez erozję w dół przez swój własny wachlarz aluwialny.
Inny przykład zmiany poziomu podstawowego można zaobserwować wzdłuż szlaku Juan de Fuca na południowo-zachodniej Wyspie Vancouver. Jak pokazano na Rysunku 13.11, wiele małych strumieni wzdłuż tej części wybrzeża wpada do oceanu w postaci wodospadów. Widać wyraźnie, że ląd w tym obszarze podniósł się o około 5 m w ciągu ostatnich kilku tysięcy lat, prawdopodobnie w wyniku deglacjacji. Strumienie, które kiedyś spływały bezpośrednio do oceanu, mają teraz wiele do zrobienia, aby się zniwelować.
Ocean jest ostatecznym poziomem bazowym, ale jeziora i inne rzeki działają jako poziomy bazowe dla wielu mniejszych strumieni. Możemy stworzyć sztuczny poziom podstawowy na strumieniu poprzez zbudowanie tamy.
Ćwiczenie 13.2 The Effect of a Dam on Base Level
Gdy zapora jest budowana na strumieniu, za zaporą tworzy się zbiornik wodny (sztuczne jezioro), który tymczasowo (przynajmniej na wiele dekad) tworzy nowy poziom bazowy dla części strumienia powyżej zbiornika. W jaki sposób utworzenie zbiornika wpływa na strumień, który wpływa do zbiornika i co dzieje się z osadami, które były w nim niesione? Woda opuszczająca tamę nie zawiera osadów. Jak to wpływa na strumień poniżej tamy?
Sedymenty gromadzą się w obrębie równiny zalewowej strumienia, a następnie, jeśli zmienia się poziom podstawowy, lub jeśli jest mniej osadów do zdeponowania, strumień może przeciąć te istniejące osady, tworząc tarasy. Taras na rzece Similkameen pokazano na Rysunku 13.10, a niektóre tarasy na rzece Fraser pokazano na Rysunku 13.12. Na zdjęciu rzeki Fraser widać co najmniej dwa poziomy tarasów.
Pod koniec XIX wieku amerykański geolog William Davis zaproponował, że strumienie i otaczający je teren rozwijają się w cyklu erozji (Rysunek 13.13). Po wypiętrzeniu tektonicznym strumienie erodują szybko, tworząc głębokie doliny w kształcie litery V, które mają tendencję do podążania stosunkowo prostymi drogami. Nachylenie jest duże, a profile nie są stopniowane. Częste są bystrza i wodospady. W fazie dojrzałej, strumienie erodują szersze doliny i zaczynają osadzać grube warstwy osadów. Nachylenie zmniejsza się powoli, a gradacja wzrasta. W starszym wieku strumienie otoczone są falistymi wzgórzami i zajmują szerokie, wypełnione osadami doliny. Meandrujące wzory są powszechne.
Praca Davisa została wykonana na długo przed pojawieniem się idei tektoniki płyt i nie był on zaznajomiony z wpływem erozji lodowcowej na strumienie i ich środowisko. Choć niektóre części jego teorii są nieaktualne, jest to wciąż użyteczny sposób na zrozumienie strumieni i ich ewolucji.
