Типы рек и речных русел

По характеру ландшафта, в котором протекает река, различаются три типа рек: горные, реки предгорий и равнинные. Одна и та же река по мере изменения своего направления по отношению к хребтам или при прохождении в различных рельефных и геологических условиях может иметь участки, характерные для равнинной, предгорной или горной реки. Характерный пример – река Кубань.

Горные реки протекают в долинах каньонного типа (рис. 2.11). Продольные уклоны долины колеблются в пределах от 0.005 до 0.05. Ложе реки устлано крупным каменным материалом: галькой, булыжником и валунами. Скорости течения порядка 2.5–5 м/сек. При таких скоростях течения поток воды в русле горной реки влечет по дну гальку и булыжник. Реки предгорий протекают в более широких долинах, имеют мелкие русла, продольный уклон колеблется в пределах от 0.0005 до 0.005, средние скорости течения порядка 1.5–3 м/сек. Для этих рек характерна

Рис.2.11. Верховья реки Кубань

широкая русловая часть долины, в пределах которой блуждает основное русло, разбивающееся на рукава и протоки (рис. 2.12). Ясно выраженных пойм в большинстве случаев не бывает. Наличие крутых склонов и значительных уклонов долины обеспечивает быстрое добегание поверхностной воды в пониженную часть долины, что вызывает резкие подъемы воды в реке и такие же резкие спады. Речные наносы имеют меньшую крупность, чем у горных рек, и бывают представлены крупнозернистыми песками, дресвяными отложениями, гравием, щебнем, галькой, мелким булыжником.

Рис.2.12. Река Кубань в предгорной зоне

К равнинным рекам (рис. 2.13) относятся реки низменностей, равнин. Они текут в широких спокойных долинах с пологими склонами, имеющие хорошо разработанные глубокие русла и относительно мелкие поймы. Русло реки обычно сложено песчаными или заиленными грунтами. Уклоны равнинных рек обычно не превышают 0, 0005, поэтому средняя скорость течения воды в руслах бывает порядка 1-2 м/сек. Уровневый режим отличается плавным нарастанием и медленным спадом. В отношении русел равнинных рек нужно отметить их извилистость в плане, чередование по руслу реки плесов и перекатов.

Речное русло формируется в результате перемещения наносов. 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 делят-

Рис. 2.13. Река кубань в равнинной зоне

ся 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 баланс 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 многорукавный. 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. 2.14). Донные

Рис.2.14. Схема образования песчаных гряд

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.

В случае расположении гряд перпендикулярно направлению течения имеет место ленточно-грядовый русловой процесс. На дне реки образуется система серповидных гряд. Тип русла, в этом случае определяется как слабоизогнутое (прямолинейное) периодически расши-

ряющееся (рис. 2.15). Такой тип русла свойственен большим многоводным рекам в среднем или нижнем течении. Шаг ленточных гряд приблизительно 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 передвигаются вдоль гребня. В результате то у одного, то у другого берега русла

Рис.2.15. Прямолинейный участок русла Северной двины под Котласом

располагаются в шахматном порядке значительные скопления наносов – побочни (рис. 2.16). Напротив побочня, у противоположного берега образуется плёс с большой глубиной. На участках русла между смежными плёсами располагаются перекаты, где откладываются наносы,

Рис.2.16. Тип русла с побочневым русловым процессом. Река Клязьма у Владимира.

Побочни затоплены

соединяющие побочни у разных берегов. Такой тип русла называется побочневый. При низкой межени, когда побочни обнажаются (рис. 2.17), поток воды приобретает выраженное извилистое очертание в плане. Побочни постепенно смещаются вниз по течению.

Рис.2.17. Тип русла с побочневым русловым процессом. Река Обь у пос. Северный.

Побочни обнажены

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. 2.18). Такой тип русла можно рассматривать как переходный от побочневого к свободно меандрирующему.

Свободно меандрирующий тип русла характерен для широких долин, сложенных более слабыми грунтами. Этот тип русла типичен для сравнительно некрупных равнинных рек. Примером такого руслового процесса являются притоки Оби, для многих из которых понятие " долина" просто отсутствует (рис. 2.19). Во время меженного периода водный поток протекает по искривленному руслу, вследствие чего возникает устойчивая поперечная циркуляция потока с донным течением, направленным от

Рис.2.18. Ограниченно меандрирующий тип русла реки Сысолы у Сыктывкара

вогнутого берега к выпуклому. Донные наносы откладываются у выпуклого берега, образуя там прибрежную отмель. У противоположного вогнутого берега происходит размыв, и образуются повышенные глубины (рис.2.20). Кривизна излучин постепенно 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

Рис.2.19. Свободно меандрирующее русло реки Васюган – притока Оби

Рис.2.20. Свободное меандрирование реки Евояха у пос. Новый Уренгой

из излучины заносятся песком. Излучина отторгается от нового русла и превращается в озеро, именуемое старицей (рис. 2.21). Новое, вначале прямое русло со временем также искривляется – процесс повторяется.

Рис.2.21. Старицы на реке Сысоле выше Сыктывкара. Пунктирной линией показано

положение последнего русла

Многорукавность как тип руслового процесса подразделяется на русловую и пойменную. Русловая многорукавность возникает при большом количестве влекомых наносов, выносимых с вышерасположенных участков реки. Наносы аккумулируются в русле, образуя в межень острова и осерёдки (рис. 2.22).

Отличие осерёдка от острова состоит в том, что осерёдок менее устойчивое скопление наносов, чем остров. Он может менять свое местоположение при незначительных колебаниях уровня воды. Острова, как правило, изменяют свои очертания, или исчезают только при значительных паводках. Русловая многорукавность также свойственна предгорным рекам, русло которых сложено гравийно-песчаными наносами, образующими многочисленные отмели и острова, которые обычно существуют до очередного паводка (рис. 2.23). Основное русло после прохода паводка вызванного, прошедшим в горах ливнем может

Рис. 2.22. Русловая многорукавность на Колыме

перемещаться от одного берега к другому. Такой тип русел называется блуждающим. К блуждающему типу можно отнести большинство рек в предгорьях Северного Кавказа.

Рис.2.23. Река Зеленчук в предгорьях Северного Кавказа

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. 2.24, 2.25).

Рис. 2.24. Пойменная многорукавность на Северной Двине в районе Усть-Пинеги

Рис. 2.25. Пойменная многорукавность на Колыме

На территории России чаще всего встречаются реки со свободным меандрированием (42 % по длине). Немеандрирующие реки по длине составляют 35 %. Реки с многорукавным руслом по длине занимают третье место – 17 %. Меньше всего рек с ограниченным меандрированием – всего 6 %.