Processes of formation of longitudinal profile of a river

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

A general equation of vertical deformations of the longitudinal profile of a river channel is proposed. It describes the change in time of the altitudes of alluvial river bed due to the change in the flow’s transport capacity along the length of the flow; abrasion and erosion of bedrock of the river bottom; the effect of sediment supply from slopes, and the general change in heights in the river basin due to tectonic movements. These processes and effects are described by empirical mathematical functions that depend on time, longitudinal coordinate, hydraulic characteristics of the flow and conditions in the catchment area and on the territory. The components of the general equation and of the mathematical expressions of individual processes are considered and the main combinations of erosion, stability and accumulation conditions in the river channel are obtained.

About the authors

A. Y. Sidorchuk

Lomonosov Moscow State University, Faculty of Geography

Author for correspondence.
Email: fluvial05@gmail.com
Moscow, Russia

References

  1. Ananyan A.K. (1962) Forecasting the stable form of the longitudinal profile of the river. In: Rezul’taty kompleksnykh issledovanii po Sevanskoi probleme. Vol. 2. Yerevan: AN ArmSSR (Publ.). P. 154–180 (in Russ).
  2. Antropovsky V.I. (2008) Morfologiya i deformatsiya rusel rek s proyavleniyami karstovo-suffozionnykh protsessov (Morphology and deformation of river channels with manifestations of karst-suffusion processes). Sankt-Peterburg: Izd-vo RGPU im. A.I. Gertsena (Publ.). 117 p. (in Russ).
  3. Baulig A. (1956) Ocherki geomorfologii (Essays on geomorphology). Moscow: Inostr. lit. (Publ.). 262 p. (in Russ).
  4. Chalov R.S. (2002) Mountain rivers and rivers in the mountains: longitudinal profile, morphology, and channel dynamics. Geomorfologiya. No. 3. P. 26–40 (in Russ).
  5. Davis W.M. (1922) Peneplains and the geographical cycle. Geol. Soc. Am. Bull. Vol. 33. No. 3. P. 587–598. https://doi.org/10.1130/GSAB-33-587
  6. Devdariani A.S. (1963) Equilibrium profile and regular regime. In: Voprosy geografii. No. 63. Moscow: Geografgiz (Publ.). P. 33–48 (in Russ).
  7. Dobrovolskaya N.G., Lodina R.V., Chalov R.S. (1991) On the significance of mechanical and biochemical weathering for the channel alluvium composition. Geomorfologiya. No. 1. P. 59–64 (in Russ).
  8. Dokuchaev V.V. (1878) Sposoby obrazovaniya rechnykh dolin Evropeiskoi Rossii (Methods of formation of river valleys of European Russia). Sankt-Petersburg: V. Dermakov (Publ.). 221 p. (in Russ).
  9. Exner F.M. (1920) Zur physik der dünen. Akad. Wiss. Wien Math. Naturwiss. Klasse. Vol. 129(2a). P. 929–952 (in German).
  10. Gao W., Li D., Wang Z.B. et al. (2020) The longitudinal profile of a prograding river and its response to sea level rise. Geophys. Res. Lett. Vol. 47. Iss. 21. P. 1–9. https://doi.org/10.1029/2020GL090450
  11. Golovkinsky N.A. (1865) O posletretichnykh obrazovaniyakh po Volge v ee srednem techenii (On post-Tertiary formations along the Volga in its middle reaches). Kazan: Kazan Univ. (Publ.). 76 p. (in Russ).
  12. Grishanin K.V. (1979) Teoriya ruslovogo protsessa (Theory of the channel process). Moscow: Transport (Publ.). 215 p. (in Russ).
  13. King L.C. (1953) Canons of landscape evolution. Geol. Soc. Am. Bull. Vol. 64. Iss. 7. P. 721–752. https://doi.org/10.1130/0016-7606(1953)64[721: COLE]2.0.CO;2
  14. Lague D. (2014) The stream power river incision model: evidence, theory and beyond. Earth Surf. Processes and Landforms. Vol. 39. No. 1. P. 38–61. https://doi.org/10.1002/esp.3462
  15. Makkaveev N.I. (1955) Ruslo reki i eroziya v ee basseine (River bed and erosion in its basin). Moscow: AN SSSR (Publ.). 346 p. (in Russ).
  16. Makkaveev N.I. (1971) Stok i ruslovye protsessy (Runoff and channel processes). Moscow: MGU (Publ.). 115 p. (in Russ).
  17. Markov K.K. (1948) Osnovnye problemy geomorfologii (Basic problems of geomorphology). Moscow: Geografgiz (Publ.). 344 p. (in Russ).
  18. Nazarov N.N. (1999) Theoretical and applied aspects of studying the patterns of modern formation of karst sections of river valleys. In: Materialy i kratkie soobshcheniya 14 plenuma mezhvuzovskogo koordinatsionnogo soveshchaniya po probleme erozionnykh, ruslovykh i ust’evykh protsessov. Ufa: BGU (Publ.). P. 168–169 (in Russ).
  19. Nazarov N.N., Chalov R.S., Chalov S.R., Chernov A.V. (2006) Longitudinal profiles, morphology and dynamics of river channels in mountain and lowland areas. Geograficheskii vestnik. No. 2(4). P. 37–47 (in Russ).
  20. Panin A.V., Sidorchuk A. Yu. (1992) Morphodynamics of the Alabuga River bed (Kyrgyzstan). In: Doklady sektsii ruslovykh protsessov Nauchnogo Soveta GKNT. Problemy gidravliki i ruslovogo protsessa gornykh rek. Vol. 3. Sankt-Petersburg: Gidrometeoizdat (Publ.). P. 129–138 (in Russ).
  21. Panin A.V., Sidorchuk A. Yu., Chalov R.S. (1990) Catastrophic rates of the fluvial relief formation. Geomorfologiya. No. 2. P. 3–11 (in Russ).
  22. Pfeiffer A.M., Finnegan N.J., Willenbring J.K. (2017) Sediment supply controls equilibrium channel geometry in gravel rivers. Earth, Atmospheric and Planetary Sciences. Vol. 114. No. 13. P. 3346–3351. https://doi.org/10.1073/pnas.1612907114
  23. Potapov I.I., Snigur K.S. (2019) On the solution of the Exner equation for a bottom with a complex morphology. Komp’yuternye issledovaniya i modelirovanie. Vol. 11. No. 3. P. 449–461 (in Russ). https://doi.org/10.20537/2076-7633-2019-11-3-449-461
  24. Royden L., Perron J.T. (2013) Solutions of the stream power equation and application to the evolution of river longitudinal profiles. J. Geophys. Res.: Earth Surf. Vol. 118. Iss. 2. P. 497–518. https://doi.org/10.1002/jgrf.20031
  25. Shamov G.I. (1959) Rechnye nanosy (River sediments). Leningrad: Gidrometeoizdat (Publ.). 378 p. (in Russ).
  26. Sidorchuk A. (2015) Gully erosion in the cold environment: Risks and hazards. Adv. Environ. Res. (Hauppauge, NY, U.S.). Vol. 44. P. 139–192.
  27. Sidorchuk A. (2023) The processes of aggradation and incision in the channels in the Terek River basin, the North Caucasus: The hydrological fluvial archives of the recent past. Quaternary. Vol. 6. No. 3. P. 47. https://doi.org/10.3390/quat6030047
  28. Sidorchuk A. Yu. (1998) Dynamic model of gully erosion. Geomorfologiya. No. 4. P. 28–38 (in Russ).
  29. Sklar L.S., Dietrich W.E. (2001) Sediment and rock strength controls on river incision into bedrock. Geology. Vol. 29. No. 12. P. 1087–1090. https://doi.org/10.1130/0091-7613(2001)029<1087: SARSCO>2.0.CO;2
  30. Stock J.D., Montgomery D.R. (1999) Geologic constraints on bedrock river incision using the stream power law. J. Geophys. Res. Vol. 104. Iss. B3. P. 4983–4993. https://doi.org/10.1029/98JB02139
  31. Stock J.D., Montgomery D.R., Collins B.D. et al. (2005) Field measurements of incision rates following bedrock exposure: Implications for process controls on the long profiles of valleys cut by river debris flows. Geol. Soc. Am. Bull. Vol. 117. Iss. 11/12. P. 174–194. https://doi.org/10.1130/B25560.1
  32. Trofimov A.M., Moskovkin V.M. (1982) Modeling of a stable river-canal system. Geografiya i prirodnye resursy. No. 4. P. 101–107 (in Russ).
  33. Trustrum N.A., Gomez B., Page H.J. et al. (1999) Sediment production, storage and output: the relative role of large magnitude events in steepland catchments. Zeitschrift für Geomorphologie (Suppl.). Vol. 115. P. 71–86.
  34. Velikanov M.A. (1948) Gidrologiya sushi (Hydrology). Leningrad: Gidrometeoizdat (Publ.). 530 p. (in Russ).
  35. Velikanov M.A. (1958) Ruslovoi protsess (osnovy teorii) (Channel process (fundamentals of theory). Moscow: Fizmatgiz (Publ.). 395 p. (in Russ).
  36. Voskresensky S.S., Voskresensky K.S. (1975) The developed longitudinal profile of the river. Geomorfologiya. No. 1. P. 14–22 (in Russ).
  37. Wang Y., Zheng D., Zhang H. (2022) The methods and program implementation for river longitudinal profile analysis – RiverProAnalysis, a set of open-source functions based on the Matlab platform. Sci. China: Earth Sci. Vol. 65. P. 1788–1809. https://doi.org/10.1007/s11430-021-9938-x
  38. Whipple K.X., Tucker G.E. (1999) Dynamics of the stream-power river incision model: Implications for height limits of mountain ranges, landscape response timescales, and research needs. J. Geophys. Res. Vol. 104. Iss. B8. P. 17661–17674. https://doi.org/10.1029/1999JB900120
  39. Wilson A. (2009) Fluvial bedrock abrasion by bedload: process and form. Trinity College. University of Cambridge. A thesis submitted for the degree of Doctor of Philosophy. 242 p.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».