4.13 Руслові процеси та їх типізація. Екологічна роль макро-, мезо- і мікроформ русла річки та їх динаміки. Плеси та перекати, меандри.

Руслові процеси – це постійні зміни морфологічної будови русла водотоку та заплави, зумовлені дією води, що протікає. Руслові процеси виникають при взаємодії потоку і русла річки. Основними факторами руслових процесів є стік води, геологічна будова, рослинність, вітри, льодові явища, зсуви, а також господарська діяльність.

Річковий потік і русло перебувають у постійній взаємодії. Річкове русло деформується. Деформація русла тісно пов’язана з режимом рівнів і витрат. Усі зміни, які відбуваються в руслі, залежать від динаміки річкового потоку та його структури.

Залежно від розмірів руслові утворення поділяються на мікро-, мезо-та макроформи.

Мікроформи. До них відносяться донні гряди, що переміщаються в руслі, розміри яких менше глибини русла. Це невеликі донні гряди - донні дюни, піщані стоячі хвилі і антідюни; останні перемещаються вгору за течією. Висота донних гряд може змінюватися від неякких сантиметрів до 4-6 метрів. На деяких річках розміри гряд порівняємо-ми з глибиною русла. Зазвичай гряди меншого розміру накладаються на гряди більшого, створюючи цілу «ієрархію» мікроформ річкового русла.

Мезоформи. До них, у свою чергу, відносяться гряди, що складаються з наносів, співмірні з поперечними розмірами самого русла. Це річкові перекати, осередки, невеликі острови. Перекат являє собою велику руслову гряду, що перетинає русло під кутом 20-30^˚, найбільш дрібна частина котрої розташована з обох берегів у вигляді прибережної мілини. Перекати з часом зміщуються вниз за течією річки, швидкість такого зміщення коливається від 25 до 1 000 і більше м/рік. Для більшості перекатів з піщананим дном характерні сезонні зміни відміток дна. На підйомі водопілля відбувається намив перекату, на спаді і в межень - розмив, що пов'язано зі зміною ухилу водної поверхні і швидкості течії. Осередки - рухливі, не з'єднані з берегами і не зарослі рослинністю мілини.

Макроформи. Це - великі, морфологічно однорідні ділянки річкового русла, представлені системами руслових і заплавних розгалужень, ділянками розкиданого русла. Своєрідні руслові деформації в звивистих руслах. Такі деформації являють собою циклічні процеси поступового збільшення звивистості русла через розмив його берегів, розвороту і зміщення закрутів і завершуються проривом перешийка з випрямленням русла. Такий процес супроводжується зміною рівнів води на ділянці річки: із збільшенням звивистості він поступово підвищується, а в результаті випрямлення русла після прориву перешийка - різко знижується.

Русла річок у плані дуже різноманітні, і разом з тим для всіх них характерна чітко виражена звивистість. Обриси русел у плані в більшості річок змінюються у часі. Ці зміни починаються з утворення меандр (закрутів).

Причини утворення меандр пояснюються так. На прямій ділянці річки під впливом якихось причин, наприклад, наявності легко розмивних грунтів або перекосу гряд піску, водний потік відхиляється від свого початкового напрямку. Під впливом сили Коріоліса, відцентрової сили і завдяки кінематичному ефекту виникає поперечна циркуляція, яка збільшує розмив. Продукти розмиву відкладаються на протилежній стороні, трохи нижче розмиву, де швидкості зменшуються і навіть виникає зворотна течія.

Збільшення кривизни русла веде до подовження річки, а значить, до зменшення похилу і швидкості течії. Зменшення швидкості приводить до послаблення розмиваючої здатності потоку. Процес меандрування припиняється.

Меандри (рис. 4.13) здатні рухатися вздовж течії, можуть наближатися одна до одної з виникненням петлі.

Спрямляюча дія потоку може призвести до утворення нової, більш короткої ділянки русла. На кінцях меандри, залишеної потоком, починають відкладатися наноси і утворюється озеро серпоподібної форми (стариця).

Рисунок 4.13 – Схема руху і зміни форми меандру:

1 – ділянка розмиву берега; 2 – стариця

На увігнутих ділянках розмив русла найбільший, тому й глибини тут найбільші порівняно з вигнутими або прямими ділянками. Ділянки з більшими глибинами називаються плесами, а ділянки з малими глибинами – перекатами. Найглибша частина плеса і наймілкіша частина перекату зсунуті у відношені до точок найбільшої та найменшої кривизни русла униз за течією на чверть довжини між вершинами двох послідовних увігнутостей плес. Перекати, які з’єднані між собою грядою піску, що перетинає русло під якимось кутом, називаються зсунутими (ізобати плес зсунуті між собою). У противному разі, кажуть, що перекат нормальний. З точки зору судоплавства нормальний перекат – хороший, а зсунутий – поганий.