Русло реки

Русло реки формируется при относительно высоких скоростях течения, достаточных для того, чтобы размывать берега и переносить наносы.

Руслом реки называется часть долины, по которой осуществляется речной сток. Размеры и форма русла меняются по длине реки, что зависит от периодического изменения водоносности реки, строения речной долины и физических свойств пород, слагающих русло. Часть дна долины, по которой проходит сток в период низких вод, носит название коренного, или меженного, русла. Часть долины, заливаемая высокими речными водами в период таяния снегов или выпадения интенсивных дождей, называется пойменным руслом.

Границами между коренным и пойменным руслом, являются бровки берегов реки, образование которых происходит во время половодий и паводков. При выходе реки из берегов, в месте перехода от быстрого течения в коренном русле к более медленному в прибрежной, заливаемой полосе, наблюдается отложение речных наносов в виде вала, расположенного параллельно руслу.

Примерный поперечный профиль реки

поперечный профиль реки

 

 

 

 

 

 

Коренное русло может располагаться симметрично и асимметрично — прижимаясь к левому или правому берегу дна долины; в зависимости от этого соответственно меняется и характер поймы. Отчасти это связано с законом миграции речного русла, согласно которому реки в результате отклоняющего действия вращения Земли вокруг ее оси имеют тенденцию смещать свое русло в северном полушарии вправо, в южном полушарии – влево.

Следствием действия силы Кориолиса является то, что в северном полушарии правый берег крутой, а левый – пологий. В каждом русле реки различают дно и берег. Берега по своему наклону к горизонту принято делить на три категории:

 пологие берега с наклоном меньше 45°;

 крутые, наклон которых более 45°;

 берега обрывистые, при наклоне, близком или равном 90° .

В зависимости от водности реки, скоростей течения и характера пород, слагающих берега и дно реки, русла могут быть устойчивые, у которых форма поперечного профиля очень мало изменяется во времени. Примером таких рек является Енисей, Западная Двина, Неман.

У неустойчивых наблюдается постоянная деформация формы русла во времени, например, реки Средней Азии, низовья Волги. По своему происхождению берега бывают коренные, образованные без воздействия реки, и аллювиальные, возникшие путем отложения наносов данной реки. Русла многих рек имеют разнообразную форму поперечного профиля. Равнинные реки обычно имеют русла корытообразной формы, которые бывают симметричными и асимметричными.

Горные реки, где текущая вода еще не сгладила неровности русла, имеют сложный поперечный профиль русла, часто причудливой формы. Форма полезного профиля русла считается правильной или нормальной в том случае, когда она имеет вид параболы с вертикальной осью. Русла, имеющие другие формы профиля, принято называть неправильными.

Современный процесс формирования речного русла, выработка его форм и размеров, называется русловым процессом. Главной составной частью этого процесса является непрерывное взаимодействие водного потока с подвижным дном русла. Это взаимодействие приводит к образованию характерных форм рельефа дна, отвечающих структуре турбулентного потока, и одновременно к формированию паводочного скоростного поля потока, соответствующего вырабатываемым формам дна, объединению наносов в крупные скопления. В результате взаимодействия двух фаз потока устанавливаются формы и размеры русла, отображающие те современные условия, в которых протекает русловой процесс.

Несмотря на практически бесчисленное множество комбинаций числовых характеристик условий, в которых происходит формирование русел, количество типов русел ограничено несколькими видами. Установить число возможных типов речных русел можно теоретически. Характеристики условий руслоформирования могут быть сведены в малое число физически различных групп, каждой из которых соответствует одна определённая русловая форма. Выделим участок речного русла ограниченной длины, находящийся длительное время в однообразных гидрологических условиях, в связи с чем его средние размеры не меняются.

На этот участок сверху по течению поступают вода с расходом Q и руслоформирующие наносы, суммарный расход которых по всей ширине дна русла реки обозначим через G. Русло, врезанное на большей части длины реки в отложения аллювия, на равнинных реках ограничено берегами, сложенными пойменными грунтами. Как отмечалось выше, в составе пойменных грунтов есть не только руслоформирующие наносы, поступающие на этот участок в результате разрушения коренных пород в верховьях реки, но и нерусловые значительно более мелкие наносы, приносимые водным потоком с водосбора.

Поэтому грунты, слагающие берега русла, отличаются чаще всего некоторой связностью. Сопротивляемость этих грунтов размыву может быть охарактеризована размывающей скоростью Vpaз-Vнep. Фактическая скорость протекания водного потока в речном русле V может в определённые периоды отличаться от Vнep в связи с тем, что водный сток меняется во времени. Три геометрические характеристики русла обозначим: В — средняя ширина; H — средняя глубина; I — уклон.

Некоторые из шести названных характеристик речного потока являются внешними для данного участка реки. Другие формируются в местном русловом процессе. В зависимости от того, что за участок реки рассматривается, меняется состав характеристик внешних условий формирования, но одна из них — расход водного потока Q — обязательно остаётся внешним фактором для любого участка. Это объясняется тем, что размер водного стока всегда определяется размерами и рельефом водосбора, климатическими условиями и состоянием поверхности, по которой происходит сток, а не условиями протекания потока по рассматриваемому короткому участку русла.

Изображение -1. Река каньон

Река каньон
 

 
Одновременно одна из шести характеристик участка реки — глубина Н — никогда не может быть заданной величиной в условиях свободного руслоформирования. Она отображает лишь наполнение русла, т.е. положение свободной поверхности потока относительно его дна. Остальные четыре характеристики участка реки могут быть как заданными величинами, определяемыми внешними условиями, так и результативными в русловом процессе. Например, ширина русла реки В может быть ограничена, если поток протекает через теснину, или формироваться в процессе размыва пойменных берегов;

Уклон потока I может быть равен уклону речной долины или быть меньше его, если русло извилисто и длина его развита по сравнению с длиной долины; твёрдый сток G может быть внешним, поступающим сверху по течению, или формируемым на участке реки, расположенном в ее верховьях; Скорость потока V может быть равна размывающей скорости для пойменных береговых грунтов Vнер, если скорость течения снижается в процессе формирования русла при размыве берегов, или быть значительно меньше размывающей скорости для берегов, если река протекает в теснине с прочными берегами.

Русло может формироваться только при относительно высоких скоростях течения, достаточных для того, чтобы размывать берега и переносить наносы. Следовательно, выработка русловых форм происходит в основном во время паводков. Высота паводка меняется из года в год, но некоторые паводки встречаются наиболее часто и являются характерными для данной реки в среднем. Такие средние паводки, а следовательно, и максимальные расходы воды, соответствующие им, можно называть руслоформирующими.

При паводках, меньших средней высоты, процесс формирования русла будет малоактивен. При очень высоких паводках могут происходить существенные временные изменения тех размеров и форм русел, которые вырабатываются во время частых паводков, близких к среднему. Шесть характеристик любого участка реки связаны между собой всего тремя уравнениями: средней скорости течения; постоянства расхода воды; расхода руслоформирующих наносов. В связи с этим следует считать, что три характеристики руслового потока из шести являются результатом руслового процесса, протекающего в условиях, определяемых другими тремя (внешними) характеристиками.

Учитывая, что одна из характеристик (Q) обязательно является внешней, а другая (Н) никогда к внешним не относится, число возможных комбинаций трех внешних условий руслоформирования определяется, как число сочетаний из остальных четырёх характеристик (G, В, V, I) по две и равно шести. Таким образом определяется число возможных типов русел (смотри таблицу-1.

Таблица-1.Типы и местные характеристики русла реки

Типы и местные характеристики русла реки

 

 

 

 

 

 

Характерные формы русел показаны на рисунке-1.Принято различать два типа меандрирующих рек с извилистыми руслами. Если спрямление русла происходит только в результате сближения двух излучин, когда водный поток прорывается кратчайшим путём, оставляя на пойме брошенную подковообразную излучину — староречье, то такие реки называют реками завершённого меандрирования.

Рисунок-1. Планы участков рек разных типов:

Планы участков рек разных типов

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а)-меандрирующая( извилистая); б)-немеандрирующая; в)-блуждающая

При глубоких пойменных потоках и частом затоплении пойм развиваются мощные спрямляющие течения на поймах, в результате которых поток прорезает себе в пойменных грунтах длинную промоину — спрямление, куда и устремляется задолго до того, как две излучины сблизятся. Такие реки называют реками с незавершённым меандрированием. Образующиеся и в этом случае брошенные излучины (староречья) уже не имеют явно выраженной подковообразной формы. Форма речного русла любого типа может быть охарактеризована отношением его ширины к глубине.

Непосредственно из выражения расхода потока Q=BHV следует: B/H=Q/VH²; Подставляя в правую часть этого равенства выражение глубины потока через скорость, уклон и шероховатость, по уравнению Шези получим следующее:

B/H=(QI 3|2)/(n³V 4 );

В этой формуле скоростьV и уклон I представляют собой фактические значения параметров потока, которые в одних случаях оказываются заданными внешними условиями руслообразования, а в других устанавливаются в результате руслового процесса, в соответствии с транспортированием наносов, поступающих сверху по течению. Формула справедлива только для среднего руслового расхода, под действием которого формируется русло реки.

Глубины следует отсчитывать от уровня воды, соответствующего этому расходу. Показатель формы русла позволяет проанализировать влияние параметров речного потока на размеры русла. Так, увеличение уклона I приводит к увеличению отношения B/H,то есть на больших уклонах русла рек относительно мельче. При увеличении скорости течения V русло становится глубже и сужается.

Большие реки существенно отличаются от малых по ширине русла и значительно меньше отличаются по глубине. Это объясняется тем, что увеличение водности реки (расхода Q) приводит к увеличению отношения В/Н, но реки с разными расходами воды Q, протекающие в берегах, сложенных примерно одинаковыми грунтами, должны иметь примерно одну скорость течения, при одинаковых уклонах — одинаковую глубину.

При этом следует обратить особое внимание на то, что скорость течения в реке, свободно формирующей свое русло, после прекращения размыва берегов соответствует сопротивляемости береговых грунтов размыву. На дне реки частицы несвязного грунта, слагающие его, находятся в движении, то есть фактическая скорость течения потокаV=Vнер нп, но одновременно V>Vнер, где Vнер-размывающая скорость для подвижных донных наносов.

*****
РЕКОМЕНДУЕМ выполнить перепост статьи в соцсетях!
*****

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.

Беларуская моваEnglishFrançaisDeutschКыргызчаLatviešu valodaLietuvių kalbaLëtzebuergeschRomânăРусскийУкраїнська
Optimized with PageSpeed Ninja