Основной формой рельефа постоянных водотоков являются речные долины или относительно узкие длинные ложбины, образованные реками и имеющие уклон в соответствии с их течением от верховьев к низовьям. Речные долины широко распространены на суше, а в гумидном климате их сочетание создает специфический долинный тип рельефа, основу которого составляют речные долины и водоразделы между ними. От характера долинной системы зависит общий облик рельефа: степень его расчлененности, характер основных процессов, накопление рыхлых отложений или их вынос в ближайшие понижения и многое другое. В горных странах речные долины поражают своей глубиной, превышающей 1 — 1,5 километра, а на равнинах— шириной, достигающей нескольких десятков километров. Для геоморфолога изучение речной долины представляет первостепенный интерес, так как ее строение, состав и мощность аллювия, направление эрозионной и аккумулятивной деятельности раскрывают историю развития не только реки, но и прилегающей части ее бассейна, а также позволяют прогнозировать возможность использования в хозяйственной деятельности.
Учитывая общие законы деятельности водотоков, можно заранее сказать, что характер речных долин очень разнообразен и зависит от массы воды и скорости течения, положения базиса эрозии, направления современных эпейрогенических движений, геологических структур, состава горных пород Деятельность реки в каждый отрезок времени характеризуется морфологией ее продольного и поперечного профиля. За период своего существования каждая река стремится выработать себе профиль равновесия в виде плавной вогнутой кривой, напоминающей параболу. Продольный профиль реки обладает способностью к саморазвитию, общая тенденция которого состоит в стремлении водотока к выравниванию своего продольного профиля в процессе регрессивной эрозии.
Представим себе молодую реку, текущую по наклонной поверхности, которая сложена различными породами. В начальной стадии эрозионного цикла продольный профиль имеет черты невыработанного, т.е. состоящего из участков относительно пологих и вогнутых в мягких породах и выпуклых в виде ступеней в местах выходов твердых пород. Именно в этом месте образуются стремнины, пороги, водопады. В плане такая невыработанная долина будет иметь "четковидную" форму, где озеровидные расширения (плесы) с незначительной скоростью течения чередуются с узкими участками — перекатами, на которых скорость течения резко увеличивается. Для каждого переката лежащий ниже по течению плес служит локальным базисом эрозии, на уровне которого происходит аккумуляция влекомого и взвешенного материала. От этого уровня выступ продольного профиля отодвигается вверх по течению в процессе пятящейся эрозии, одновременно спрямляя на перекате продольный профиль. В начальную стадию эрозионного цикла устье реки расположено выше базиса эрозии — "висит" над ним подобно оврагу. Этим объясняется большая энергия реки и способность ее выполнять активную глубинную эрозию. Поперечный профиль невыработанных (неоформленных) долин имеет ряд индивидуальных черт. Особенно ярко они проявляются в горных реках и на высоких плато, где значительные уклоны и низкое положение базиса эрозии способствуют глубинной эрозии. Такие долины отличаются не только большой глубиной, но и отвесными склонами, близко подходящими друг к другу. Дно долин занято спрямленным руслом, пойма отсутствует, а аллювий представлен галечниковым и каменистым материалом. В кристаллических породах и в массивных известняках образуются кляммы (от нем, klатт), т.е. глубокие узкие щели, ширина склонов которых в верхней части не более ширины днища долины, а иногда и менее его, так что склоны нависают под дном долины. Намного чаще горные долины имеют характер ущелий глубиной более 1000 метров с отвесными склонами, узкое днище их занято руслом. На склонах обнажаются кристаллические или дислоцированные осадочные породы, рассеченные рекой. Классическим примером может служить Дарьяльское ущелье Терека на Кавказе, глубочайшие ущелья рек Западного Памира, Гималаев.
На высоких равнинах, плато, нагорьях невыработанные долины носят название каньонов. В отличие от ущелий, каньоны часто возникают в горизонтально залегающих осадочных породах различной твердости, поэтому при врезании реки образуется система террасовидных уступов — структурных террас (рис. 24). Подобно ущельям, каньоны отличаются большой глубиной, узким днищем, занятым водотоком. Реки, впадающие в такой каньон, также образуют глубоко врезанные долины, которые расчленяют территорию, придавая ей характер эрозионных гор с плоскими вершинами. Всемирную известность получил Большой каньон реки Колорадо, глубина которого достигает 1800 метров, а система притоков образует одно из живописных глубоко расчлененных и труднодоступных мест на Северо-Американском материке. М. Шварцбах в книге "Великие памятники природы" пишет: "Первоначально обширное плато Колорадо не было гористым. Поверхность слоев осадочных пород, слагающих плато, как пестрые листы книги первоначально расстилались приблизительно на уровне моря почти там, где эти слои некогда отлагались. Праколорадо и другие реки пересекали это низкое плато в больших неправильных меандрах. Решающее, или лучше сказать "врезающее", значение имело постепенное поднятие плато тектоническими силами, начавшееся в третичном периоде. Река не могла оставаться к этому безучастной и врезалась в плато, как вгрызается циркулярная пила в бревно, которое подводят к ней снизу". Последней разновидностью невыработанных долин считаются V-образные долины, характеризующие дальнейшее развитие эрозионного цикла и приближение к оформленной долине. В V-образной долине склоны хотя и крутые, но широко расходятся в стороны, а дно осложняется молодой поймой.
Своеобразный характер имеют молодые неоформленные долины на низменных равнинах, образованных в эпоху последнего оледенения. Примером могут служить небольшие протоки, соединяющие многочисленные озера на севере Беларуси, в Прибалтике, Канаде. Неоформленность выражается в неразработанности продольного профиля, четковидном характере долин, представленных практически только руслом. При стабильном положении базиса эрозии выработка профиля равновесия происходит очень медленно. В условиях понижения базиса эрозии дренирующей реки протоки осуществляют глубинную эрозию, что приводит к спуску озер и выравниванию образовавшихся на их месте долин в профиле и в плане.
Процесс выработки профиля равновесия изменяет морфологию продольного и поперечного профиля долины, и эрозионный цикл переходит в стадию зрелости. Продольный профиль при этом не только сполаживается, но одновременно становится более крутым в среднем течении за счет уменьшения уклонов и глубинной эрозии в устье. В конце концов река достигает такого состояния, при котором она может производить только боковую эрозию и транспортировку материала, т.е. вырабатывать профиль равновесия (рис. 25). Достижение равновесного состояния начинается от низовья реки и постепенно перемещается к верховьям. В стадии зрелости речная долина имеет специфические черты, которые позволяют отнести ее к оформленным, или пойменным. Благодаря плоскому днищу и относительно крутым склонам, такие долины называются ящикообразными.
Боковая эрозия выполняет большую работу по расширению долины, при этом вырабатываются излучины и меандры, а склоны расходятся на расстояние в несколько километров. Одновременно в зрелой долине идет процесс накопления аллювия, который начинается в устье и продвигается вверх по течению. Теперь уже нижнее течение реки не "висит" над базисом эрозии, а соединяется с ним на одном уровне. При последующем сокращении уклона в нижнем течении образуется дельта, русло реки разбивается на рукава, аллювий медленно перемещается в зависимости от скорости течения. Река вступает в стадию дряхлости (рис. 26).
Описанный эрозионный цикл, как правило, в природе нарушается в результате движения земной коры или изменения уровня океана. При понижении уровня (отступание моря, поднятие суши) устье реки может оказаться в положении "висячего". Это вызывает процесс врезания русла в собственный аллювий или коренные породы и процесс глубинной эрозии передается вверх по течению. Начинается процесс "омолаживания" продольного профиля, появления признаков невыработанной долины. В первый момент признаки омоложения будут обнаруживаться в нижнем течении, в то время как в среднем еще сохраняются черты зрелости. При повторном врезании реки ее старая пойма оказывается выше нового русла и таким образом в поперечном профиле появляется надпойменная терраса.
В том случае, если отступание моря или озера осуществляется на одном уровне с устьем реки, последнее смещается вслед за базисом эрозии, расходясь при этом на протоки, образуя низкую дельту. Такого происхождения, по-видимому, дельта Волги.
Иные изменения наблюдаются в долине при поднятии базиса эрозии. В этом случае от места впадения реки (моря, озера) образуется подпор воды, нижний отрезок реки превращается в залив, эстуарий, а устье отодвигается вверх по течению. В дальнейшем процесс прекращается с помощью усиленного накопления аллювия и подъема таким образом русла на новый уровень. Интенсивное накопление аллювия передвигается вверх по течению благодаря появлению выпуклого участка продольного профиля в нижнем течении и резкого падения уклонов. Процесс старения реки сопровождается распластованием водного потока, образованием широких пойм, рукавов, островов, заводей, в которых скапливаются глинистые и илистые толщи.