Меню

Типы русел равнинных рек

Русловые процессы

Основные понятия. Взаимодействие потока и русла

Основными характеристиками русла являются: продольный и поперечный профиль, плановые очертания и распределение глубин в нем. Речное русло подвержено изменениям, или деформациям. Непрерывные изменения морфологического строения речного русла и поймы, происходящие под действием текучей воды, называются русловым процессом.

Проявляется русловой процесс в виде эрозии — размыва русла и поймы, переноса и аккумуляции наносов. Направленность процесса деформации русла определяется соотношением между расходом наносов и транспортирующей способностью потока и, таким образом, связана с комплексом природных условий не только данного участка реки, но и водосбора в целом. Климатические условия и свойства подстилающей поверхности бассейна реки обусловливают объем и режим жидкого стока и формирование твердого стока. Последний проявляется в виде переотложений наносов, с которыми связана деформация русла. Сток воды, кроме того, определяет характер местных гидравлических воздействий потока на русло. Эти воздействия меняются вместе с режимом стока.

Поток, протекающий в русле, вызывает изменения в его очертаниях, распределении глубин и характере продольного профиля реки. Со своей стороны форма русла оказывает воздействие на распределение течений и их скоростей. Таким образом, поток и русло находятся в постоянном взаимодействии, и русловые деформации являются выражением этого взаимодействия. Несмотря на различия природных условий в бассейне той или иной реки, различия в режиме стока воды и наносов, в результате взаимодействия между потоком и руслом вырабатываются некоторые типические черты морфологического строения речного русла. Знание природных условий и закономерностей взаимодействия между потоком и руслом позволяет путем возведения искусственных выправительных сооружений сознательно управлять потоком, перемещением наносов в речном русле и способствовать созданию нужных для хозяйственного использования реки его форм.

Основы учения о русловом процессе как взаимодействии между потоком и руслом были заложены в конце XIX-начале XX столетия в трудах В. М. Лохтина, Н. С. Лелявского, М. Фарга в связи с работами по улучшению судоходных условий рек, а также в трудах М. А. Великанова.

Лохтин исследовал влияние уклона водной поверхности, изменения водности потока и сопротивляемости размыву грунтов, слагающих русло реки, на перемещение наносов и формирование русловых форм. Лелявский занимался исследованием речных течений, влияющих на распределение глубин в речном русле.

В дальнейшем наметились два направления в изучении руслового процесса: гидродинамическое, рассматриваемое обычно в курсах гидродинамики и гидравлики, и гидролого-морфологическое. Последнее направление получило развитие в работах Н. И. Маккавеева, Н. Е. Кондратьева и И. В. Попова.

Плановые очертания речных русел и их изменения

Плановые очертания речных русел отличаются значительным разнообразием и вместе с тем для них характерна отчетливо выраженная извилистость. В процессе формирования извилистого русла большую роль играют поперечные течения, которые возникают как при искривлении динамической оси потока, так и особенно в условиях уже возникшей извилистости русла.

Существуют различные соотношения между очертаниями долины (орографическая извилистость) и очертаниями речных русел (гидрографическая извилистость). В одних случаях имеет место совпадение орографической и гидрографической извилистости, реки как бы повторяют очертания своих долин. Примером могут служить верхние части течений Оки и Дона, реки Днестр, Унжа, Вишера, Чусовая и др. на участках долин, сложенных трудноразмываемыми породами. Для рек этого типа характерно отсутствие или слабое развитие поймы.

В других случаях наблюдается неполное совпадение орографической и гидрографической извилистости. Склоны долин лишь отчасти ограничивают образование извилин.

Наиболее распространенным случаем является полное несовпадение орографической и гидрографической извилистости. Река протекает по широкому дну долины и может перемещать свое русло на большом пространстве, образуя обширную пойму, изобилующую старицами.

Значительно реже встречаются речные русла, характеризующиеся отсутствием извилин или слабой извилистостью. Русла таких рек способны перемещаться в пределах дна долины почти параллельно самим себе. Пойма в этом случае может быть довольно широкой. На ней располагаются старицы, также прямолинейные или слабоизвилистые и параллельные руслу реки. Такой тип русел встречается чаще всего в долинах прорыва или на участках входа реки в сужение долины. Поймы на таких суженных участках долины узкие.

Определенный тип излучин называется меандрами. Этот термин вошел в гидрологическую литературу по греческому названию р. Меандр (Турция). Процесс меандрирования, заключающийся в изменении плановых очертаний русла во времени, очень сложен. Существует несколько гипотез образования меандр. В современной гидрологической литературе (Н. Е. Кондратьев, И. В. Попов и др.) этот процесс получил следующее объяснение.

Образование и развитие меандр возможно на реках с незарегулированным естественным режимом, с хорошо выраженным половодьем (паводками) и повышенным стоком наносов. В этих условиях плановые деформации русла связаны с формированием поймы.


Рис. 108. Типы меандрирования. а — ограниченное меандрирование, б — свободное меандрирование, в — незавершенное меандрирование (по И. В. Попову).

1. На реках с узкой поймой русло в плане имеет слабоизвилистую форму, близкую к синусоидальной (рис. 108 а). Амплитуда этой синусоиды определяется шириной долины, склоны которой ограничивают возможность ее увеличения. Плановые деформации проявляются в виде беспрепятственного сползания излучины вниз по течению реки без существенных изменений в очертаниях и размерах. В течение некоторого достаточно длительного промежутка времени меандра должна переместиться на всю свою длину, и в результате участки выпуклого и вогнутого берега русла поменяются местами. Сползание излучин происходит вследствие размывания вогнутого берега русла под некоторым углом к оси потока и отложений материала размыва у выпуклого берега. Такой процесс меандрирования носит название ограниченного меандрирования.

2. На участках рек с широкими долинами склоны долин не являются препятствием для перемещения русла по их дну в направлении, перпендикулярном направлению долины. Беспрепятственный размыв вогнутых берегов приводит к постепенному изменению формы излучины и превращению ее из первоначальной синусоидальной в петлеобразную. Сначала излучины имеют тенденцию сползать вниз по течению, как и при ограниченном меандрировании. Но в последующие стадии сползание излучин сменяется их расширением и разворотом вокруг некоторых точек, близких к перегибу русла к смежной излучине (рис. 1086). Излучина принимает округлые очертания, часто асимметричные, превращающиеся в конечной стадии в петлеобразную форму. Завершается этот процесс деформации прорывом перешейка между вершинами двух смежных меандр и превращением отчлененной части русла в старицу. После прорыва перешейка постепенно возникает новая излучина. Возобновляется прежний цикл развития меандры. Этот тип меандрирова-ния назван свободным меандрированием.

3. На реках с низкими поймами и большими глубинами их затопления обычно полный цикл меандрирования, характерный для свободного меандрирования, не наблюдается. Прорыв достаточно широкого еще перешейка и спрямление русла происходят до того, как произойдет сближение вершин двух смежных излучин. Русло раздваивается. Спрямленный рукав (проток) формируется в понижениях рельефа поймы, при выходе воды на пойму и размыве ее поверхности. Обычно этот рукав превращается в главное русло, а старое главное русло отмирает. Этот тип меандрирования назван незавершенным меандрированием (рис. 108 в). На крупных реках спрямление происходит в течение нескольких лет (Иртыш) и нескольких десятков лет (Обь, Ока, Волга).

Прорывы перешейка, спрямление русла приводят к усилению интенсивности размыва русла, увеличению местного твердого стока и последующему отложению наносов на нижерасположенном участке, что в свою очередь может вызвать перераспределение уклонов и изменение характера русловых деформаций. На характер перемещения русла, естественно, оказывают влияние ограничивающие факторы: трудноразмываемые породы склонов долины, формы ее, унаследованные рекой и созданные ранее существующим потоком с иными гидравлическими особенностями, чем те, которые свойственны современному потоку.

Описанные случаи развития меандр являются лишь схемой сложного процесса. В природных условиях можно встретить многие разновидности этого явления.

Морфологические элементы речных русел и пойм и распределение глубин в них

Распределение глубин в руслах рек зависит от распределения в них эрозионно-аккумулятивных образований — русловых форм. Простейшей формой русловых образований являются гряды — скопления песчаных, иногда галечных наносов на дне русла. В грядах выделяются следующие элементы: верховой (лобовой) и низовой (тыловой) откосы, гребень, подвалье, высота и длина гряды. Все элементы гряды представлены на рис. 109 а. Гряды — подвижные образования. Схематически механизм их перемещения может быть представлен следующим образом. Поток, обтекающий гряду, отрывается от гребня и образует в подвалье вихревое движение с горизонтальной осью вращения. Донные частицы, смытые потоком с лобового ската, попадают в подвалье. Встречным течением вихря эти частицы из подвалья вымываются и прижимаются к тыловому скату гряды; происходит наращивание гряды и перемещение ее вниз по течению (рис. 1096). Таким образом, перемещение гряд следует рассматривать как форму перемещения наносов по дну русла, сложенного песчаными (или галечными) отложениями. Размеры гряд колеблются в широких пределах: высоты изменяются от нескольких сантиметров на малых реках до 5-6 м на крупных (р. Обь), длина — от сотых долей метра до 3 км и более.

Массовым распространением отличаются малые гряды, размеры которых несоизмеримы с размерами русла. Иногда они напоминают барханы, располагающиеся в шахматном порядке. Малые формы русловых образований определяют степень шероховатости дна.


Рис. 109. Основные элементы гряды (а) и схема ее перемещения (б). 1 — лобовой откос, 2 — низовой откос, 3 — гребень, 4 — подвалье, 5 — высота, 6 — длина гряды.

На многих равнинных реках наблюдаются гряды, размеры которых соизмеримы с размерами русла потока. Одни из них располагаются под некоторым углом к оси потока, другие представляют одиночные образования, занимающие почти всю ширину русла. Это так называемые ленточные гряды (рис. 110 а).

Разновидностью гряд являются побочни. Они представляют собой часть перекошенной в плане ленточной гряды, обсыхающей в межень. Побочни располагаются обычно парами на обоих берегах в шахматном порядке относительно друг друга (рис. 110 б).

Другой разновидностью песчаных гряд являются осередки. Они представляют собой мощные скопления наносов в средней части русла в виде песчаных отмелей или подвижных островов. Осередки обычно вытянуты вдоль по реке и отделены от берегов протоками. В межень осередки обсыхают.

Более сложными формами русловых образований являются перекаты и поймы.

Перекат — мелководный участок русла, образованный наносной песчаной грядой, пересекающей русло под некоторым углом к общему направлению течения и соединяющей в межень два побочня — право- и левобережный. Для равнинных рек характерно чередование перекатов и плёсов — более глубоководных участков русла по сравнению с выше- и нижерасположенными мелководными — перекатами. На рис. 111 представлены отдельные части переката.


а — план, б-продольный профиль; 1 — верхняя коса, 2 — нижняя коса, 3 — верхняя плёсовая лощина, 4 — нижняя плёсовая лощина, 5 — седловина, 6 — напорный скат, 7 — подвалье, 8 — гребень, 9 — корыто, 10 — фарватер, 11 — изобаты.

Перекаты образуются там, где имеются благоприятные условия для аккумуляции наносов. Такие условия создаются при уменьшении транспортирующей способности потока под влиянием либо уменьшения скоростей течения, либо резкого местного увеличения твердого стока. Уменьшение скоростей течения наблюдается в местах выхода горных рек на равнину, в местах резкого расширения русла потока, в результате подпора под влиянием сужения долины, впадения крупных притоков. Увеличение твердого стока наиболее отчетливо проявляется при впадении притоков, несущих большое количество наносов (перекаты в этом случае возникают ниже впадения притоков), а также в случае выноса наносов оврагами.

На равнинных реках чередование плёсов и перекатов тесно связано с плановыми очертаниями русла: плёс обычно располагается в изгибах русла, перекат — на спрямленном участке, соединяющем две смежные излучины. У вогнутого берега под влиянием поперечной циркуляции происходит размыв русла, на спрямленном участке — отложение части размытого материала. Эти явления характерны для периода половодья, когда уклоны и скорости больше на плёсах по сравнению с перекатами. В межень вследствие перераспределения уклонов перекаты размываются. Подобное объяснение этого явления впервые было дано еще В. М. Лохтиным (1897 г.). К. И. Российский и И. А. Кузьмин приводят более общее объяснение сезонной деформации перекатов и плёсов независимо от плановых очертаний русла. При одинаковом повышении уровня на плёсах и перекатах весной площади живых сечений на перекатах в относительном выражении увеличиваются больше, чем на плёсах, так как их «начальная» площадь живого сечения была меньше (меньшие глубины). В связи с этим относительное увеличение скоростей при одинаковом увеличении расходов на плёсах больше, чем на перекатах. Таким образом, транспортирующая способность потока на плёсах оказывается больше, чем на перекатах, и, следовательно, в период половодья на плёсовых участках происходит размыв русла, на перекатах — отложение наносов. В межень при обратном соотношении скоростей на перекатах происходит размыв русла, а на плёсах — отложение размытого материала.

Читайте также:  По руслам шумящих рек

Периодические колебания отметок дна на перекатах достигают больших величин. Размыв гребней перекатов происходит не только в период летней межени, но и зимой при ледоставе, в особенности если последний образовался при низких уровнях. На одном из перекатов Волги зимой дно оказалось размытым в глубину на 3 м. Весной отметки дна переката достигли прежних значений.

Как уже отмечалось ранее, распределение глубин в речном русле тесно связано с его плановыми очертаниями. Это обстоятельство получило отчетливое выражение в так называемых «законах» Фарга. Сущность их сводится к следующим положениям.

1. Самая глубокая часть плёса и самая мелкая часть переката сдвинуты относительно точек наибольшей и наименьшей кривизны вниз по течению приблизительно на четверть длины плёс + перекат.

2. Плавному изменению кривизны соответствует плавное изменение глубины; всякое резкое изменение кривизны вызывает резкое изменение глубины.

3. Чем больше кривизна, тем больше глубина.

4. С увеличением длины кривой излучины до некоторого предела глубины при данной кривизне сначала возрастают, а затем убывают; для каждого участка реки существует некоторое среднее значение длины кривой, при которой глубины становятся наибольшими.

В ряде случаев правила Фарга нарушаются, в особенности, если русло реки сложено разнородными грунтами.

Пойма формируется в результате отложений переносимых потоком наносов и плановых деформаций его русла. В период половодья (паводков) речная вода выходит из берегов меженного русла и затопляет пойму. Таким образом, руслом потока в этот период является меженное русло вместе с поймой. При высоких уровнях и при их спаде интенсивной деформации подвергаются как русло, так и пойма. Эти деформации совершаются в процессе обмена наносами между руслом и поймой. В меандрирующих руслах усиливается размыв вогнутого берега излучины и происходит отложение наносов у выпуклого. Формируются пляжи. По форме они напоминают побочни, но, в отличие от последних, являются относительно неподвижными образованиями, перемещающимися вместе с излучиной. Вдоль внешнего края пляжа возникают заструги и косы. Эти наносные образования являются результатом причленения к берегу на спаде уровня перемещающихся при более высоком стоянии уровня песчаных гряд. Оконечности этих гряд, обсыхая, образуют заструги. Последние, разрастаясь, превращаются в длинные, вытянутые по течению скопления наносов — косы. Располагаются они под некоторым углом к берегу, более острым при больших скоростях течения. Вытянутое водное пространство между косой и берегом называется затоном.

Косы и пляжи зарастают растительностью, что усиливает аккумуляцию наносов при последующем затоплении. Они увеличиваются в размерах и постепенно способствуют образованию береговых валов. Эта форма наносного образования характерна для рельефа поймы. По мере роста берегового вала в высоту создаются условия для образования второго ряда береговых валов. Постепенно валы оказываются удаленными от современного русла на то или иное расстояние. Береговые валы формируются в различные отрезки времени: от одного года (реки Чулым, Или) до нескольких десятков лет (р. Тавда).

Современный рельеф поймы оказывается весьма сложным. Ее поверхность может быть расчленена протоками, старицами, расположенными между гривистыми повышениями, часто дугообразной формы. Очевидно, при разных типах плановых деформаций русла будут создаваться и различные типы пойм, на что обращают внимание многие исследователи.

Условно в пойме выделяют три части: прирусловую — более повышенную часть, центральную — несколько более низкую и ровную и притеррасную — наиболее пониженную, имеющую вид заболоченной ложбины, прилегающей к коренному склону долины или террасы. Все сказанное справедливо по отношению к равнинным рекам. Русловые деформации горных рек менее изучены.

Типы русловых процессов

При всем многообразии русловых процессов можно выделить определенные их типы. Н. Е. Кондратьев и И. В. Попов выделяют следующие типы русловых процессов.

Ленточно-грядовый тип руслового процесса. При этом типе ленточные гряды сохраняют свою целостность во все фазы водного режима и только несколько изменяют свои размеры и скорость сползания. Плановых деформаций русла почти не происходит. Скорость сползания ленточной гряды нередко достигает 200-300 м/год. Этот тип руслового процесса наблюдается на участках рек, где отсутствует пойма и склоны долины, сложенные трудноразмываемыми породами, исключают возможность размыва берегов.

Побочневый тип руслового процесса. При этом процессе происходит сползание в половодье по руслу крупных песчаных, перекошенных в плане гряд. В межень наиболее возвышенные их части обсыхают и образуются неподвижные в это время побочни. Поток, обтекая побочни, становится извилистым. Часть перекошенной гряды остается затопленной и образует гребень переката. Течение потока приобретает характер переливания через гребень перекошенной гряды из одного плёса в другой. Гребень переката размывается, а в плёсовой лощине происходит отложение размытого материала. При этом типе процесса также отсутствуют плановые деформации русла и не образуются поймы. Встречается побочневый тип руслового процесса на участках рек, стесненных склонами долины.

Типы русловых процессов ограниченного, свободного и незавершенного меандрирования характеризуются, как указывалось, плановыми деформациями русла и развитием поймы. К свободно меандрирующим рекам относятся многие малые и средние реки равнин, нижние участки крупных рек (Кубань, Кура, Сыр-дарья, Или и др.). Реки с ограниченным меандрированием встречаются в пределах Среднерусской и Волыно-Подольской возвышенностей, на северо-западе и севере Европейской территории СССР (Западная Двина, Нарова, Онега и др.).

Осередковый тип процесса. На участках, где развивается этот тип руслового процесса, река переносит большое количество влекомых наносов и образует широкое и распластанное русло, по которому беспорядочно сползает ряд крупных, разобщенных гряд. Гряды эти в межень при понижении уровня образуют разбросанные по всей ширине русла осередки, при обсыхании — острова. Протоки между островами меандрируют, в результате чего острова могут перемещаться как вдоль по реке, так и поперек нее. Образуется многорукавное русло. Осередковый тип процесса часто встречается на участках рек при выходе их из гор, в приустьевых участках. Разновидностью осередкового типа процесса являются блуждающие русла. Они возникают при очень большой подвижности влекомых наносов и больших скоростях течения. Перемещение наносов в этих условиях приобретает беспорядочный характер. Образование русловых форм (гряд, отмелей, побочней) происходит очень интенсивно. Русло начинает блуждать в пределах дна долины, распластываясь и приобретая несколько динамических осей, положение которых меняется в короткие сроки. На глазах наблюдателя (в течение суток, часов) происходит размыв берега и смещение русла (до 10- 15 м/сут на р. Амударье в районе Ходжейли). Горные реки, протекая в широких долинах, способны в столь же короткие сроки перемещать обширные галечные скопления и изменять плановые очертания русла и распределение глубин в них. Примером могут служить реки Сельдара, Муксу на Памире.

Следует отметить, что при любом типе руслового процесса соотношения между явлениями аккумуляции и эрозии тесно связаны с транспортирующей способностью потока и содержанием наносов в нем. Там, где поток насыщен наносами в большей мере, чем он может переносить их, происходит аккумуляция наносов. На участках же, где транспортирующая способность потока превосходит содержание наносов, происходит размыв русла. Размыв же русла вызывает увеличение площади его живого сечения, а следовательно, и уменьшение скоростей, вследствие чего и размыв может прекратиться. Кроме того, на участках размыва происходит явление самоотмостки. Более мелкие фракции наносов выносятся с участков размыва, и дно при этом оказывается покрытым крупными частицами. Шероховатость дна увеличивается, скорости уменьшаются и размыв замедляется. Аккумуляция наносов вызывает уменьшение живого сечения потока, увеличение скорости, и в конечном итоге она может смениться размывом. Таким образом, формирование русла является саморегулирующимся процессом.

Изучение закономерностей руслового процесса позволяет своевременно принимать меры (устройство струенаправляющих дамб, защитных сооружений и др.) по улучшению эксплуатации инженерных сооружений на реках (водозаборов, мостов, причалов, переходов через реки, трубопроводов и пр.), предвидеть будущее переформирование русел рек при регулировании их стока водохранилищами и улучшать судоходные условия.

Основные особенности формирования устьев рек и их типы

Каждая река в устьевой части обладает некоторыми специфическими чертами, обусловленными особенностями ее режима и воздействием на нее изменчивых во времени явлений в конечном водоеме (море, озеро, другая река). При впадении в море, океан реки образуют в основном два типа устьев: дельту и эстуарий. Дельта — многорукавное русло, образуется при впадении реки, несущей большое количество наносов в мелководную часть моря. Способствуют формированию дельт слаборазвитые морские течения, осуществляющие перенос речных наносов в сторону от устья, и эпейрогенические поднятия морского побережья. Эстуарии — сравнительно узкие и глубокие заливы (губы) воронкообразной формы. Часто они представляют собой нижние участки долин, затопленные морскими водами при опускании суши, называемые лиманами. Накоплению наносов в эстуарии препятствуют приливо-отливные и береговые течения моря.

Устьевые области рек, впадающих в океаны и моря, состоят из приморского участка реки и предустьевого взморья (рис. 112). Этим делением подчеркивается взаимодействие речных и морских вод в устьевой области. Приморский участок в свою очередь подразделяется на приустьевой и устьевой. Верхняя граница приустьевого участка определяется дальностью проникновения влияния на речной режим нагонов и приливов. Устьевой участок начинается от места деления реки на рукава или от начала образования эстуария. Заканчивается он морским урезом края дельты или островными образованиями эстуария, иногда подводными отмелями, обсыхающими при отливе. Предустьевое взморье занимает пространство от нижней границы устьевого участка реки до места, где влияние речных вод на взморье становится незначительным и постепенно исчезает.

Режим наносов в морских устьях рек определяется главным образом выносом наносов рекой и миграцией их при приливных течениях. Основная масса наносов приносится в устья рек во время половодья и больших паводков и служит материалом для образования дельты. Отложение наносов в устьевой области происходит вследствие снижения скоростей течения из-за подпорного влияния со стороны моря и распластывания волны половодья подлине реки. Во время сильных приливов и большого подпора со стороны моря осаждаются лишь крупные наносы, мелкие же уносятся вверх по реке. Во время отлива усиливается размыв и вынос наносов в море. В этих условиях образование дельты затруднено.

Читайте также:  Река в восточном средиземноморье 6 букв

Наносы, выносимые рекой, а иногда приносимые морем, откладываясь в устьях рек, образуют косы, острова и мелководье, называемое баром. Речной поток, встречая препятствие со стороны бара, обтекает образовавшееся поднятие дна, обычно раздваиваясь. Образуются рукава. Осаждение наносов и образование осередков в каждом из рукавов приводит к дальнейшему разветвлению русла. Образуются многорукавные русла — дельты. Дельта постепенно наступает на море.

Обычно дельты низменны, часто заболочены, покрыты богатой растительностью. Гидрографическая сеть их очень сложна и представлена многочисленными протоками, озерами-старицами. Различают следующие типы дельт: дельты выполнения, выдвинутые, лопастные, клювовидные, сложные, бухтовые.


Рис. 112. Схема морского устья. Дельты выполнения образуются при впадении рек в какой-либо залив или бухту. Дельта энергично нарастает, наносы заполняют защищенную от действия моря бухту и только после этого выносятся в море. Примерами таких дельт могут служить дельты Кубани, Дона и др.

Выдвинутые дельты образуются в устьях рек, впадающих в море на участках с открытыми выпуклыми берегами. Таковы дельты Волги, Урала, Хуанхэ, Нила и др.

Лопастные дельты образуются в устьях рек, впадающих в море длинными и узкими рукавами, несущими большое количество наносов. Лопастные дельты характерны, например, для Миссисипи и Куры.

Клювовидные дельты названы так потому, что они своими очертаниями напоминают клюв птицы. Примером может служить устье р. Сулак, впадающей в Каспийское море.

Сложные дельты образуются при соединении вместе двух дельт, как, например, у рек Ганга и Брахмапутры.

Бухтовые дельты образуются при впадении реки в лагуну — участок моря, отделенный от моря косой. Примером может служить дельта р. Камчатки.

При впадении одной реки в другую возникает подпор, достигающий максимума в периоды половодья и паводков. Совпадение или несовпадение фаз водного режима создает различный характер взаимодействия главной реки и притока. При совпадении половодий на обеих реках подпорное влияние оказывается наименьшим. При несовпадении же этих явлений подпор бывает значительным, причем чем больше разница во времени прохождения половодья на обеих реках, тем сильнее выражено подпорное влияние их друг на друга. Подпор на притоке распространяется на десятки, а иногда даже и на сотни километров.

При нарастании подпора могут возникнуть обратные уклоны и обратное течение. Примером может служить р. Сухона, вытекающая из Кубенского озера. При прохождении половодья на р. Вологде, притоке р. Сухоны, создается подпор на главной реке выше устья р. Вологды. Уровни р. Сухоны повышаются настолько, что отметки их становятся больше отметок уровня Кубенского озера, и возникает обратное течение на р. Сухоне в сторону Кубенского озера. Когда же уровень воды в озере повысится вследствие притока вод рек, впадающих в него, а уровни воды в устье р. Вологды понизятся в результате прекращения половодья, на рассматриваемом участке обратное течение сменится нормальным.

Под влиянием подпора скорости течения уменьшаются, происходит аккумуляция наносов, прежде всего влекомых, а затем и наиболее крупных фракций взвешенных, что в ряде случаев приводит к образованию перекатов, а иногда рукавов в устьевых участках притоков.

При запаздывании половодья на главной реке по отношению к времени его прохождения на притоке в устье последнего возникают повышенные уклоны и большие скорости. Происходит усиленный размыв русла. В итоге образуются переуглубленные устьевые участки русла притока.

При впадении в озеро на режим устьевой части реки оказывают влияние главным образом уровенный режим озера и сгонно-нагонные явления в озере. Уровни воды в озерах перед половодьем на реках, впадающих в них, обычно низкие. Волна половодья, аналогично тому, как это происходит на притоках, впадающих в реку, при несовпадении фаз водного режима вызывает в устьевом участке реки перед впадением в озеро переуглубление русла. Размыв этих участков прекращается с падением уровней и уменьшением донных скоростей, неспособных уже размывать ложе реки. На переуглубленных участках в промежутках между половодьями наблюдается тихое течение и происходит отложение наносов, которые сносятся в озеро в период половодья. После подъема уровней воды в озере до наивысших отметок устьевой участок реки находится в подпоре, который может усиливаться нагонными явлениями. Реки, несущие достаточное количество наносов, образуют при впадении в озеро дельту, аналогичную дельте, образующейся при впадении в море.

При относительной стабильности водного режима озера и реки, впадающей в него, режим устьевого участка реки отличается однообразием, а русло реки — устойчивостью. Примером могут служить реки Свирь и Волхов.

Источник

ТИПЫ РУСЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ

Перемещение и отложение наносов, воздействие потока на дно и берега реки вызывают деформации речного русла и определяют его форму. В зависимости от физико-географических условий, в которых находятся реки или отдельные их участки, устанавливается тот или иной характерный вид естественной деформации речного русла – тип руслового процесса. Естественные русловые процессы должны учитываться при проектировании мостовых переходов. Это необходимо чтобы обеспечить устойчивость сооружений. Различают следующие типы руслового процесса:

1. Ленточно-грядовый тип. При этом типе руслового процесса основные переформирования русла выражаются в перемещении (сползании) по нему ленточных гряд. Ленточная гряда представляет собой крупное песчаное скопление наносов, которое занимает всю ширину русла. В плане ленточная гряда обычно имеет дугообразную форму с выпуклостью, направленной вниз по течению. Ленточные гряды обычно формируются на слабо извилистых и мало деформирующихся в плане участках русла. Для этого типа руслового процесса ось мостового перехода следует назначать перпендикулярно к руслу реки.

2. Побочневый тип. В условиях криволинейного извилистого русла реки в плане скорость течения по ширине русла заметно отличается по своим значениям. В результате этого гряды располагаются косо по отношению к берегам реки. В этом случае возникает донное течение, направленное под углом к берегу, что вызывает винтовое движение жидкости. Такое обстоятельство приводит к смещению донных наносов то к одному, то к другому берегу. В результате этого у берегов формируется значительное скопление наносов – побочни. Они располагаются друг за другом, как правило, в шахматном порядке, при этом каждая смежная пара побочней соединяется между собой перекатом. Напротив побочня у другого берега формируются плесовая лощина.

В этом случае створ мостового перехода назначают на линии, проходящей через плессовую лощину и побочень.

3. Ограниченное меандрирование. При этом типе руслового процесса, основные переформирования русла заключаются в сползании слабо выраженных излучин по течению реки без существенных изменений их плановых очертаний и размеров, т.е. русло перемещается как бы параллельно самому себе. В процессе сползания излучин происходит деформация не только русла но и поймы, благодаря чему между руслом и поймой осуществляется обмен наносами, который отсутствует при ленточногрядовом и побочневом типах руслового процесса. Этот тип развивается в тех случаях, когда русло реки стеснено склонами узких долин или уступами древних террас.

Форма искривленного русла близка к синусоиде. Средняя скорость перемещения составляет 6-15 м/год.

При таком типе руслового процесса обычно рассматривают два варианта:

— мостовой переход предусматривает пересечение ширины пояса меандрирования без устройства подходных насыпей. В этом случае ось моста может пересекать реку под любым углом относительно направления течения. Промежуточные опоры должны быть цилиндрические, так как русло со временем будет перемещаться и в этом случае цилиндрические опоры будут обеспечивать наименьшую ширину местного размыва.

— ось мостового перехода оставляют перпендикулярно к поясу меандрирования. Пойменные участки перекрываются подходными насыпями с устройством регуляционных сооружений, при этом выполняют укрепление вогнутых берегов.

4. Свободное меандрирование. Этот тип руслового процесса наблюдается на сравнительно небольших равнинных реках с широкими поймами. Характерная особенность свободного меандрирования состоит в том, что здесь каждая излучина проходит определенный цикл развития и в плане река имеет хаотическое очертание.

Источник

2.3. Типы речных русел

Речное русло формируется в результате перемещения наносов. Речными наносами называются продукты разрушения земной коры, перемещаемые потоком воды в речном русле.

Процесс разрушения горных пород или почв водосборного бассейна вызывается эрозией. Поступление наносов в реку происходит в результате размыва склонов речной долины талыми или дождевыми водами – склоновая эрозия. Наиболее активно этот процесс происходит во время паводков и половодий. Помимо склоновой эрозии существует русловая эрозия, как правило, выражающаяся в размыве берегов русла реки.

По характеру движения в потоке воды речные наносы делятся на два вида: донные, увлекаемые потоком и передвигающиеся по дну путем перекатывания и взвешенные, передвигающиеся вследствие турбулентности потока в состоянии взвеси. Донные наносы имеют больший размер фракций (диаметром более 0,1 мм), а взвешенные – меньший (до 0,1 мм).

Также разделяют наносы по их участию в русловом процессе на транзитные, и руслоформирующие. К транзитным, как правило, относятся взвешенные наносы, а к руслоформирующим – донные..

Для расчета размывов, происходящих в результате стеснения водотока мостовым переходом, существенное значение имеют две характеристики движения грунтовых частиц:

скорость течения воды, при которой наносы на дне приходят в движение,

количество донных наносов, проносимых через живое сечение русла реки.

Средняя на вертикали потока скорость течения воды, при которой происходит первоначальное нарушение равновесия (покоя) грунтовых частиц, слагающих дно, называется неразмывающей скоростью. Скорость потока, при которой движение грунтовых частиц, становится массовым и поддерживается непрерывно, называется размывающей скоростью. Эти скорости различны для разных грунтов.

Однако размыва в конкретном створе русла реки в естественном состоянии может не происходить, если количество наносов, поступающих сверху, такое же, как уносимых вниз по течению. В этом случае имеет место балансом наносов. Как правило, баланс наносов нарушается только во время больших весенних половодий и паводков, когда присутствуют большие расходы воды, называемые руслоформирующими. Происходит изменение очертания русла в плане и профиле, что принято называть русловым процессом.

Существует четыре главных типа руслового процесса: ленточно-грядовый, побочневый, меандрирующий и многорукавность. Каждому русловому процессу соответствует определенный тип русла.

Донные наносы в руслах всегда в процессе своего перемещения образуют специфический рельеф дна в виде грядовых скоплений, следующих друг за другом (рис. 2.10)

Рис 2.10. Схема образования песчаных гряд

Донные струи потока, движущиеся по верховому откосу гряды, увеличивают свою скорость к гребню и размывают его. Смытый грунт частично скатывается в подвалье, а частично поверх водяного вальца выносится непосредственно на следующую гряду. Таким образом, гряды постепенно смещаются вниз по течению. Скорость перемещения грядовых скоплений наносов во много раз меньше скорости потока воды.

В случае расположении гряд перпендикулярно направлению течения имеет место ленточно-грядовый русловой процесс. На дне реки образуется система серповидных гряд (рис. 2.11, а). Тип русла, в этом случае определяется как слабоизогнутое (прямолинейное) периодически расширяющееся. Такой тип русла свойственен большим многоводным рекам в среднем или нижнем течении. В среднем шаг ленточных гряд равен восьми ширинам русла.

Как правило, гребни гряд не сохраняют перпендикулярного расположения к направлению течения воды. Косое же расположение гребня гряды приводит к тому, что наносы, скатывающиеся в подвалье, передвигаются вдоль гребня. В результате то у одного, то у другого берега русла располагаются в шахматном порядке значительные скопления наносов – побочни (рис. 2.11, б). Напротив побочня, у противоположного берега образуется плёс с большой глубиной. На участках русла между смежными плёсами располагаются перекаты, где откладываются наносы, соединяющие побочни у разных берегов. Такой тип русла называется побочневый.

Читайте также:  Как изменяется река по месяцам

Меандрирующий тип русла подразделяется на ограниченно меандрирующий и свободно меандрирующий. Для ограниченно меандрирующего русла характерна слабая извилистость, что обусловлено наличием плохо размываемых грунтов склонов долин или надпойменных террас при достаточно узкой пойме (рис. 2.11, в). Свободно меандрирующий тип русла характерен для широких долин сложенных более слабыми грунтами (рис. 2.11, г). Этот тип русла типичен для сравнительно некрупных равнинных рек с короткими весенними половодьями. В течение длительного меженного периода водный поток протекает по искривленному руслу, вследствие чего возникает устойчивая поперечная циркуляция потока с донным течением, направленным от вогнутого берега к выпуклому. Донные наносы откладываются у выпуклого берега, образуя там прибрежную отмель. У противоположного вогнутого берега происходит размыв, и образуются повышенные глубины. Кривизна излучин с течением времени возрастает. При этом меандры сближаются, между ними остается узкий перешеек, который во время одного из половодий прорывается. После прорыва при меженных уровнях постепенно вход и выход из излучины заносятся песком. Излучина отторгается от нового русла и превращается в озеро, именуемое старицей (рис. 2.11, д). Новое, вначале прямое русло со временем также искривляется – процесс повторяется.

Многорукавность как тип руслового процесса подразделяется на русловую и пойменную. Многорукавности соответствует блуждающий тип русла

Русловая многорукавность (рис. 2.11, е) характерна для рек предгорий с бергами и дном из одного и того же сыпучего материала, вынесенного с вышёрасположенных участков реки. В этом случае русло легко разбивается на рукава и протоки, отделяемые друг от друга скоплениями наносов в виде островов и осередков. Во время очередного паводка эти скопления быстро размываются и заменяются новыми

Пойменная многорукавность характерна для широких и очень широких пойм, где в течение длительного времени (десятки и даже сотни лет) функционируют отдельные рукава, которые можно рассматривать как самостоятельные реки (рис. 2.11, ж).

Источник



Виды речных русел и русловые переформирования

В связи с изменением размеров, формы русла и шероховатости дна по длине реки скорости течения воды не остаются постоянными. Это приводит к тому, что по длине реки изменяется величина расхода русловых наносов. На участках снижения скоростей происходит частичное осаждение наносов – намыв, а при увеличении скоростей – размыв ложа реки. На одном и том же участке реки в различные периоды времени эти процессы чередуются друг с другом. Такие знакопеременные деформации русла имеют сезонный характер.

Кроме сезонных деформаций, русла рек испытывают однонаправленные многолетние переформирования. В некоторых случаях они заключаются в том, что все русловые образования – острова, побочни, перекаты и плесовые лощины с течением времени изменяют свои размеры и плановые очертания. Размывая одни участки русла, и откладывая наносы в других местах, речной поток создает иллюзию смещения всех русловых образований вниз по течению. В других случаях русла рек с течением времени существенно изменяют свои размеры в плане за счет размыва одного берега и отложения наносов у другого.

На различных реках эти процессы протекают по-разному. Изучением и прогнозом русловых переформирований естественных русел занимается специальная дисциплина – теория руслового процесса.

В природе можно выделить три основных типа руслового процесса. Первый тип – побочневый – развивается на относительно прямолинейных и слабо изогнутых участках русла с узкой поймой. Он характеризуется наличием побочней, расположенных в шахматном порядке по длине реки. На таких участках побочни сильно развиты, а плесовые лощины короткие и неглубокие. Перекаты следуют один за другим с интервалом в 5-7 ширин русла. Каждый побочень участвует в образовании двух перекатов: для одного он является верхним, а для другого нижним. Многолетние переформирования русла здесь заключаются в постепенном смещении всех русловых форм – побочней, перекатов и плесовых лощин вниз по течению.

На рис. 4.10 схематично показано движение побочней в русле реки. Плановое положение других русловых форм – перекатов и плесовых лощин – на момент времени t1+Dt не приводится, чтобы не усложнять схему. Скорость перемещения русловых образований составляет несколько десятков метров в год. Обычно все переформирования происходят в весенний период при высоких уровнях воды. Когда побочни обсыхают, их смещение приостанавливается. Если скорости перемещения двух смежных побочней различны, то с течением времени происходит искривление судового хода.

В ряде случаев при движении крупного, сильно перекошенного побочня возможно отторжение его от берега весенним потоком по наиболее низкой прикорневой части. Это приводит к образованию осередка – отделенного от берега скопления наносов в русле реки. Осередок имеет продолговатые очертания в плане. Если на нем будет происходить отложение наносов и с течением времени появится растительность, то это приведет к образованию острова в русле реки. В других случаях осередок длительное время может развиваться самостоятельно или примкнуть к побочню у противоположного берега реки, существенно увеличивая тем самым его размеры.

Другой тип руслового процесса формируется на широких речных поймах. Не стесненная бортами долины река свободно извивается, образуя излучины большой кривизны. Такие русла называются меандрирующими (рис. 4.11, а), а процесс развития и переформирования излучин называется меандрированием. Эти термины происходят от названия греческой реки Меандр, имеющей очень извилистое русло.

В процессе своего развития каждая излучина проходит один и тот же цикл переформирований. На начальной стадии русло реки (рис. 4.11, б) может иметь лишь незначительную кривизну. Вследствие изгиба под действием центростремительного ускорения создается поперечное течение воды,
направленное к вогнутому берегу. Скорость течения у этого берега возрастает, и происходит его размыв. Одновременно у выпуклого берега происходит отложение наносов, данный процесс усиливается по мере увеличения кривизны русла. Излучина в результате увеличивает свою длину, а перешеек между соседними излучинами уменьшается. Это заключительная стадия искривления – образование петли (рис. 4.11, в).

Во время прохождения высокого половодья вода размывает перешеек между вершинами излучин и разрабатывает себе новое русло – спрямляющий проток. Некоторый период времени на этом участке вода течет двумя рукавами (рис. 4.11, г). Однако отторгнутая при прорыве перешейка старая излучина постепенно отделяется от основного русла. В ее истоке откладываются наносы, и образуется старица (рис. 4.11, д). Через некоторое время кривизна спрямленного участка начинает увеличиваться и процесс меандрирования повторяется снова.

Третий тип руслового процесса – ветвление, т.е. разделение русла на рукава. Встречается русловая и пойменная многорукавность. В первом случае острова образуются в русле реки. Во втором случае сеть рукавов прорезает пойму, образуя протяженные протоки. Многолетние переформирования на разветвленных участках заключаются в постепенном развитии одних и отмирании других рукавов. Кроме этого происходит постепенное смещение островов и осередков вниз по течению. На рис. 4.12 приведена схема многорукавного участка реки.

В нашей стране встречаются реки с различными типами руслового процесса. Примером меандрирующей реки служит Иртыш. Элементы меандрирования встречаются также на Вычегде. На Оке и Вятке меандрирование сочетается с побочневым типом руслового процесса. На Северной Двине развита русловая и пойменная многорукавность в сочетании с побочневым процессом. Осередковая многорукавность встречается на Оби и Печоре.

Данная схематизация руслового процесса отражает лишь общие черты его проявления. На разных реках обычно имеется своя специфика и особенности. Это необходимо учитывать на практике при проектировании гидротехнических сооружений на реках, а также при проведении путевых работ и организации судоходства.

Источник

Русло реки

Ру́сло — вытянутое понижение земной поверхности, занятое водным потоком.

Существуют различные типы речных русел и соответствующие им типы русловых процессов.

Главное русло — часть речного русла, в котором сосредоточена большая часть речного потока.

Русло — часть дна долины, занятая водным потоком. Русла больших рек имеют ширину от нескольких метров до десятков километров (например, в низовьях Оби, Лены, Амазонки), при этом возрастание глубины русла по мере увеличения размеров реки происходит медленнее, чем увеличение ширины. По длине русла глубокие места (плесы) чередуются с мелкими (перекатами). Русла равнинных рек обычно извилистые или разделены на рукава, сформированы в илистых, песчаных или гравелистых отложениях. Русла горных рек более прямые, часто с наличием порогов и водопадов, обычно загромождены огромными валунами.

Литература

  • Чеботарев А. И. Гидрологический словарь. Л.: Гидрометеоиздат, 1978. 308 с.
  • Маккавеев Н. И. Русло реки и эрозия в её бассейне. М.: АН СССР. 1955. 346 с.
  • Кондратьев Н. Е., Попов И. В., Снищенко Б. Ф. Основы гидроморфологической теории руслового процесса. Л.: Гидрометеоиздат. 1982. 272 с.

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое «Русло реки» в других словарях:

РУСЛО РЕКИ — наиболее углубленная часть речной долины, по которой протекает речной поток. Характеризуется шириной, глубиной и площадью водного сечения, которые меняются в зависимости от колебания уровня воды в русле. По очертанию в плане различают следующие… … Геологическая энциклопедия

Русло реки — выработанное речным потоком ложе, по которому осуществляется сток без затопления поймы. Источник: ГОСТ 26775 97. Габариты подмостовые судоходных пролетов мостов на внутренних водных путях. Нормы и технические требования (введен в действие… … Официальная терминология

русло реки — Выработанное речным потоком ложе, по которому осуществляется сток без затопления поймы. [ГОСТ 19179 73] Тематики гидрология суши Обобщающие термины русловые процессы EN channel DE Flussbett FR lit … Справочник технического переводчика

Русло реки — пониженная часть ширины речной долины, на которой происходит транспорт современного аллювия (руслоформирующих наносов) в паводки (половодья) и сток воды в меженный период. Источник: Справочник дорожных терминов … Строительный словарь

древнее русло реки — — [http://slovarionline.ru/anglo russkiy slovar neftegazovoy promyishlennosti/] Тематики нефтегазовая промышленность EN ancient coastline … Справочник технического переводчика

русло — наиболее пониженная часть речной долины, выработанная потоком, по которой осуществляется сток воды и наносов в период отсутствия половодья и паводков. Русло может деформироваться в результате эрозионной деятельности потока. Постоянно происходящие … Географическая энциклопедия

РУСЛО — и русло ср. (ринуть?) ток, поток, ручей, струя, теча, всякий поток жидкости, особ. по впадине, желобу; | вся ширина и длина теченья реки, не в разлив, а в межень; речное корыто, ложе. Куда река пошла, туда и русло будет (там и вода будет). |… … Толковый словарь Даля

РУСЛО — РУСЛО, русла русла, мн. русла, ср. 1. Углубление в почве, ложе, по которому течет водный поток (река, ручей). Туркестанские реки часто меняют русло. Русло высохшей речки. 2. перен. Направление, по которому идет движение, развитие чего нибудь.… … Толковый словарь Ушакова

РУСЛО — наиболее пониженная часть речной долины, по которой происходит сток воды в межпаводочные периоды. Равнинные реки имеют извилистое в плане русло и характеризуются чередованием более глубоких участков (плесов) с более мелкими (в т. ч. перекатами) … Большой Энциклопедический словарь

РУСЛО — РУСЛО, а, мн. русла, русел, ср. 1. Углубление в грунте, по к рому течёт водный поток. Р. реки. 2. перен. Направление, путь развития чего н. Мысли пошли по новому руслу. Жизнь вошла в своё обычное р. | прил. русловой, ая, ое (к 1 знач.) и русловый … Толковый словарь Ожегова

Источник

Adblock
detector