Русловые процессы на реках и их типы

Русловые процессы – это изменения морфологического строения речного русла и поймы, обусловленные действием текущей воды. Конкретные проявления русловых процессов в виде изменения положения и размеров русла, поймы и отдельных русловых образований, т.е. в виде размыва или намыва дня и берегов, называют русловыми деформациями.

Русловые образования, подвергающиеся деформациям, - это скопления наносов, создающие характерные формы рельефа речного русла и поймы разного размера – микро-, мезо- и макроформы. К микроформам относятся перемещающиеся в русле донные гряды, размеры которых меньше глубины русла. Мезоформы – это также состоящие из наносов гряды, но более крупного размера, соизмеримые уже с поперечными размерами самого русла. Макроформы – крупные, морфологически однородные участки речного русла, представленные относительно прямолинейными участками, извилинами.

При увеличении расхода наносов вдоль реки должен происходить размыв русла (эрозии), при уменьшении расхода наносов вдоль реки – намыв русла (аккумуляция наносов). Весьма характерны изменения соотношения между фактическим расходом наносов и транспортирующей способностью потока.

Русловые деформации подразделяют также на вертикальные, когда происходят изменения отметок дна русла, и горизонтальные, когда наблюдаются поперечные смещения русла.

Русловые деформации и русловые процессы подразделяют также на два типа: периодические (знакопеременные, обратимые) и направленные (необратимые). К периодическим русловым деформациям относят такие изменения русла, которые неоднократно повторяются и после которых русло возвращается приблизительно в первоначальное положение. Эти русловые деформации наблюдаются при движении донных гряд, развитии излучин и т.д. Направленные русловые деформации выражены в односторонних изменениях русла, например при однонаправленном размыве или намыве, сопутствующих сооружению водохранилища на реке.

Микроформы.

Если в гидравлическом лотке, дно которого выстлано ровным слоем песка, постепенно увеличивать расход воды, то после достижения скоростями течения некоторых значений наносы придут в движение. Поскольку распределение скоростей течения в турбулентном потоке крайне неравномерно, неравномерным будет и движение этих наносов. В результате формируются небольшие донные гряды — рифели. По мере увеличения скоростей течения высота движущихся рифелей постепенно возрастает и образуются донные дюны. При дальнейшем увеличении скоростей течения может произойти разрушение дюн: наступит так называемая гладкая фаза движения влекомых наносов. Наконец, при очень больших скоростях течения возникают песнаные стоячие волны, а затем антидюны, которые перемещаются вверх по течению.

Мезоформы.

Наиболее типичным видом мезоформы речного русла является крупная русловая гряда — перекат. Перекаты вместе с расположенными между ними понижениями — плесами образуют на реках системы плес — перекат. Скорость смеще­ния таких систем обычно не превышает нескольких сотен метров в год.

Рис. Схемы перекатов: а — нормального, б — перекошенного; 1,2 — верхняя и нижняя плесовые лощины, 3, 4 — нижний (левобережный), верхний (правобережные) побочни переката, 5 — корыто, 6 — гребень, 7 — подвалье переката, 8 — затонская часть нижней плесовой лощины, 9 —линия наибольших глубин

Перекат представляет собой крупную русловую гряду, пересекаю­щую русло под углом 20—30°. Верхний по течению склон гряды более пологий, низовой откос (подвалье переката) —более крутой. Наиболее мелкие части гряды — прибрежные отмели — носят назва­ние побочней. Наиболее глубокая часть переката между смежными плесовыми лощинами называется корытом переката. Через нее и проходят линия наибольших глубин и фарватер. Наиболее мелко­водный участок фарватера над перекатом называется гребнем пе­реката.

Перекаты по своему строению бывают трех видов: перевалы — перекаты с плавными и небольшими изменениями отметок дна без резко выраженного подвалья, нормальные — перекаты с хорошо выраженным подвальем, но без резкого искривления фарватера, перекошенные (сдвинутые) — перекаты с резким ис­кривлением фарватера. Те перекаты, которые вследст­вие либо малых глубин на гребне, либо сильного искривления фарва­тера создают препятствие судоходству, называют лимитирующими.

Макроформы.

В относительно прямолинейных руслах вниз по течению смещаются как мезоформы (перекаты, осередки), так и мик­роформы (донные гряды различного размера). Во многих случаях смещающиеся побочни перекатов предохраняют коренные или пой­менные берега прямолинейного русла от размыва.

Весьма своеобразны русловые деформации в извилистых (меандрирующих) руслах. Такие деформации представ­ляют собой циклические процессы постепенного увеличения извили­стости русла благодаря размыву его берегов, развороту и смещению излучин (меандров), завершающиеся прорывом перешейка со спрямлением русла. Затем процесс развития излучин повторяется. Важно отметить, что описанный процесс сопровождает­ся изменением уровней воды на участке реки: с увеличением извили­стости он постепенно повышается, а в результате спрямления русла после прорыва перешейка — резко понижается.

Рис. Схема смещения и изменения формы излучины