Schematy odwadniania
Wyróżniające się schematy są uzyskiwane przez sieci strumieni w konsekwencji dostosowania do struktury geologicznej. We wczesnej historii sieci, a także wtedy, gdy erozja jest reaktywowana przez ruchy ziemi lub spadek poziomu morza, wcinanie się strumieni głównych i rozszerzanie dopływów jest najszybsze na słabych skałach, zwłaszcza jeśli są one nieprzepuszczalne, oraz wzdłuż głównych stawów i uskoków. Dopływy z tych strumieni, które przecinają i powiększają się najszybciej, wkraczają do sąsiednich basenów, przejmując w końcu część konkurencyjnych sieci w nich występujących. W ten sposób główne doliny z ich głównymi liniami odwadniającymi stają się odzwierciedleniem wzorca strukturalnego.
Płasko leżące skały osadowe pozbawione uskoków i silnych stawów oraz płaskie osady lodowcowe z epoki plejstocenu (od ok. 2 600 000 do 11 700 lat temu) nie wywierają żadnej kontroli strukturalnej: jest to odzwierciedlone w sieciach rozgałęzionych. Na warstwach nachylonych może wystąpić wariant, w którym strumienie płyną równolegle. Prostokątne wzory tworzą się tam, gdzie linie drenażu są dostosowane do zestawów uskoków i wyraźnych stawów, które przecinają się pod kątem prostym, jak w niektórych częściach starożytnych bloków skorupy ziemskiej. Wzór ten jest zróżnicowany, gdy zmienia się regionalny kąt przecięcia strukturalnego. Drenaż promienisty jest typowy dla stożków wulkanicznych, tak długo jak pozostają one mniej lub bardziej nienaruszone. Erozja do stanu szkieletowego często pozostawia korek stojący w wysokim reliefie, otoczony koncentrycznymi dolinami rozwiniętymi w grubych warstwach popiołu.
Podobnie, na kopułach strukturalnych, gdzie skały rdzenia różnią się wytrzymałością, doliny i strumienie główne lokalizują się na słabych wychodniach w pierścieniowych wzorach. Wzory dośrodkowe powstają tam, gdzie drenaż zbiega się do pojedynczego ujścia lub zapadliska, jak w niektórych kraterach, erodowanych kopułach strukturalnych o słabych rdzeniach, częściach niektórych krain wapiennych i zamkniętych depresjach pustynnych. Trellis (lub espalier) wzory drenażu wynikają z dostosowania do ścisłego regionalnego fałdowania, w którym fałdy pogrążają się. Denudacja wytwarza zygzakowaty wzór wychodni, a dostosowanie do tego wzoru wytwarza sieć strumieni, w której pnie są ułożone na słabych skałach odsłoniętych wzdłuż osi fałdów, a małe strumienie zasilające biegną po bokach grzbietów wyciętych na silniejszych formacjach. Zmienione wzory, w których kanały są przerywane przez jeziora i bagna, charakteryzują obszary o skromnej rzeźbie terenu, z których niedawno zniknął lód kontynentalny. Wzory te mogą powstawać zarówno na nieregularnej powierzchni gliny zwałowej (niejednorodnego osadu lodowcowego), jak i na pokrytych lodem przestrzeniach spłaszczonego bloku krystalicznego. Tam, gdzie glina zwałowa została uformowana w drumliny (formy w kształcie odwróconej łyżki, które zostały uformowane przez przesuwający się lód), drenaż polodowcowy może przybierać kształt prostokątny. Na zlodowaciałych wyżynach strumienie polodowcowe mogą anomalnie przechodzić przez szczeliny, jeśli podziały zostały naruszone przez lód, a zlodowacenie płatowe na nizinach z konieczności wiąże się z poważnymi zaburzeniami sieci rzecznej w pobliżu frontu lodowego. Na drugim krańcu klimatycznym, zorganizowane sieci w suchym klimacie mogą być zmienione przez wysychanie, które przerywa istniejącą ciągłość sieci. Proces ten dotyczy w dużej mierze liniowych systemów jezior efemerycznych w głębi Australii Zachodniej.
Dostosowanie do struktury skały macierzystej może zostać utracone, jeśli ruchy ziemi podnoszą fałdy lub przesuwają uskoki w poprzek linii odwadniających bez ich faktycznego przekierowania; strumienie, które utrzymują swój bieg w poprzek nowych struktur nazywane są antecedentnymi. Dostosowanie jest tracone w skali regionalnej, gdy drenaż wcina się poprzez niekonformizm w podmasę o strukturze znacznie różniącej się od struktury pokrywy: drenaż zostaje wtedy nałożony. Tam, gdzie pokrywa ma prostą strukturę i zapewnia regionalne nachylenie dla drenażu pniowego, pozostałości oryginalnego wzoru mogą utrzymywać się długo po nałożeniu i całkowitym zniszczeniu pokrywy, dostarczając środków do rekonstrukcji wcześniejszej sieci.
Prawa Hortona dotyczące składu drenażu
Wielki postęp w analizie sieci drenażowych został dokonany przez Roberta E. Hortona, amerykańskiego inżyniera hydraulicznego, który opracował podstawową koncepcję porządku strumienia: Nierozgałęziony strumień czołowy jest oznaczany jako strumień pierwszego rzędu. Dwa nierozgałęzione strumienie łączą się, tworząc strumień drugiego rzędu; dwa strumienie drugiego rzędu łączą się, tworząc strumień trzeciego rzędu, i tak dalej. Niezależnie od wejścia dopływów pierwszego i drugiego rzędu strumień trzeciego rzędu nie przechodzi do czwartego rzędu, dopóki nie połączy się z innym dopływem trzeciego rzędu. Liczba strumieni to całkowita liczba strumieni danego rzędu dla danej zlewni. Współczynnik bifurkacji to stosunek liczby strumieni danego rzędu do liczby strumieni następnego, wyższego rzędu. Z definicji wartość tego stosunku nie może spaść poniżej 2,0, ale może wzrosnąć wyżej, gdyż strumienie większe niż pierwszego rzędu mogą otrzymywać dopływy niższego rzędu bez awansu w hierarchii. Niektóre szacunki dla dużych obszarów kontynentalnych podają współczynniki bifurkacji równe 4,0 lub więcej (patrz niżej Wydajność osadów i obciążenie osadami).
Ale chociaż system liczbowy podany tutaj, a obecnie powszechnie stosowany, różni się od oryginalnego Hortona w traktowaniu potoków głównych, to prawa Hortona dotyczące składu odpływu nadal obowiązują, a mianowicie:
1. Prawo liczby strumieni: liczba strumieni różnych rzędów w danej zlewni ma tendencję do przybliżania się do odwrotnego szeregu geometrycznego, w którym pierwszy człon jest jednością, a stosunek jest współczynnikiem rozwidlenia.
2. Prawo długości strumieni: średnie długości strumieni każdego z różnych rzędów w zlewni mają tendencję do ścisłego przybliżania bezpośredniego szeregu geometrycznego, w którym pierwszy człon jest średnią długością strumieni pierwszego rzędu.
Prawa te są łatwo ilustrowane przez wykresy liczby i średniej długości (w skali logarytmicznej) względem rzędu (w skali arytmetycznej). Wykreślone punkty leżą na liniach prostych lub w ich pobliżu. Uporządkowane relacje w ten sposób wskazane są niezależne od wzorca sieci. Wykazują one zależności wykładnicze. Horton stwierdził również, że nachylenie strumienia, wyrażone jako tangens, maleje wykładniczo wraz ze wzrostem uporządkowania strumienia. Zależności systematyczne określone przez Hortona są niezależne od układu sieci: znacznie ułatwiają badania porównawcze, takie jak te dotyczące wpływu litologii i klimatu. Następcy Hortona rozszerzyli analizę na szeroki zakres geometrii zlewni, wykazując, że szerokość strumienia, średni odpływ i długość głównego pnia mogą być wyrażone jako wykładnicze funkcje rzędu, a obszar zlewni i nachylenie koryta jako funkcje potęgowe. Z kolei nachylenie i wypływ mogą być wyrażone jako funkcje potęgowe odpowiednio szerokości i obszaru zlewni. Zależności wykładnicze wyrażone przez morfometrię sieci są szczególnym przykładem działania podstawowych praw wzrostu. W związku z tym, odnoszą one analizę sieci drenarskiej do analizy sieci i topologii w ogóle.