Тема 9. Русловые процессы

Деформация речного русла как производная взаимодействия потока и русла (русловые процессы) тесно связаны с водностью реки, скорости потока, с условиями рельефа, состава и строения почво-грунтов, характером и степенью развития растительности по территории, по которой протекает поток и т.д.

Климат определяет количество и распределение по площади воды.

Под влиянием рельефа формируются пути и скорости стекания водных масс.

Характер почво-грунтов непосредственно сказывается на количестве сносимого водой твердого материала и на формах русла потоков.

Растительный покров, связывающий своей корневой системой почву и грунт, тормозит процесс разрушения поверхностей бассейнов, берегов, ложа потоков, т.е. оказывает громадное влияние на ход русловых процессов.

Антропогенное воздействие человека может в кратчайший отрезок времени видоизменить в корне не только русла, но и гигантские площади - вырубка лесов, создание водохранилища и т.д.

Для изучения и затем для практического использования законов русловых процессов создана при ГГИ специальная Всемирная лаборатория, которая ведет изучение и с помощью моделирования режимов создает прогнозы для строительства плотин (водосбросов), мостов, дамб и днопреобразующих флотилий (драг)...

Для знания русловых процессов необходимо изучать поверхностную эрозию, русловую эрозию и аккумуляцию твердого стока.

Твердый сток состоит из трех частей:

1. Взвешенных насосов - мелкие фракции продуктов смыва и размыва взвешенные в потоке благодаря наличию вертикальной составляющей скорости турбулентного потока.

2. Влекомых или данных, насосов - это более крупные частицы перемещаются в придонном слое потока или перекрываются по дну.

3. Растворенные вещества - это растворенные в воде соли и другие химические соединения, ионный состав металлов и т.д., которые почти полностью удаляются вместе с водой транзитом, не увеличивая объем отложений,

О количественном соотношении можно судить по таблице 12.1

Модули стока взвешенных наносов и растворенных веществ некоторых

больших рек СССР

Таблица 12.1

Реки	Взвешенные наносы, т/км3	Растворенные вещества т/ км2	Реки	Взвешенные наносы, т/км2	Растворенные вещества, т/км2
Сев. Двина Дон Кубань Риони Кура Сырдарья	29,0 17,0 180 600 205 186	48,0 147 31,7 161 23,4 27,8	Амударья Обь Енисей Лена Амур	960 5,3 4,2 7,7 35,8	78,0 12,2 11.4 17,0 10,1

Для решения практических задач по твердому стоку используются инструментальные и косвенные методы расчетов. Широко используется метод гидрологической аналогии картирования.

Значения "мутности" воды S_o и модуля стока взвешенных наносов М_s определяются по формулам: S_o= (г/м³); Мутность воды – содержание взвешенных веществ – наносов в единице объема смеси воды с наносами

M_so= ;

(Количество взвешенных наносов с единицы площади в год),

где Q_o - средний многолетний расход воды (м³/сек);

Q_so - средний многолетний расход взвешенных насосов (кг/сек).

Для объемного осознания величин составляющих твердого стока приведу данные специальных наблюдений, выполненных в пределах Среднерусской возвышенности, по которым оказалось, что ежегодно в среднем смыв со склонов составляет 37 т с 1 га, а в отдельные годы достигает 50-60 т/га.

Смывается наиболее плодородный гумусовый горизонт почвы, и легко можно представить, какой ущерб сельскому хозяйству наносит водная эрозия, если с пашен в среднем годовом расчете теряется (смывается) 11,0 - 13,5 т/га.

В районах засушливых степей и полупустынь во время особенно пыльных бурь переносится громадное количество плодородных земель с пашен, а в зимнее время вес почвы достигает чуть ли не половину веса снега.

Весной продукты ветровой эрозии, попадая в потоки, уносятся в реки, существенно увеличивая их мутность.

К примеру, Вы все наверное видели и ощущали силу так называемого "Хакаса", когда песчаные бури проходят с почвой через Хакасские просторы, далее по всему Красноярскому водохранилищу и Дивногорску и достигают г. Красноярска.

Переработка берегов рек, водоемов приводят к громадному сносу и аккумуляции продуктов водной эрозии и ветровой эрозии в реки, образуя дополнительные перекаты и леса, острова, тем самым, изменяя фарватер рек и принося громадные трудности речному транспорту, отбирая гигантские средства страны на землечерпальные работы в реках.

При строительстве мостов, промышленных водозаборов нередки случаи «обхода» мостов, или водозаборов оставляя их далеко от современных берегов рек (Пример - Мост через р. Бикин стоит как памятник в 5 км от берега).

Активные русловые процессы наносят значительный ущерб селам, поселкам и городам, подмывая (перерабатывая) близлежащие строения, огороды и т.д.

Не редки случаи перехвата рек и в результате исчезает река, оставляя населенные пункты у пустых русел рек, а это приводит к медленному вымиранию или переселению целых регионов.

Таким образом, знание русловых процессов жизненно необходимо для Человека