Русловые процессы.
В гидрологии и геоморфологии руслом называют наиболее пониженную часть долины, выработанную речным потоком, по которой осуществляется сток воды в меженное время и перемещение основной части аллювиальных образований. В соответствии с этим под русловыми процессами следует понимать постоянно происходящие изменения морфологии русла и поймы, обусловленные геологическим (эрозионным и аккумулятивным) действием речного потока.
Русловые процессы непосредственно связаны с определенными и неравномерными скоростями движения воды в русле реки. При развитии эрозии размыв начинается с отделения частиц, а иногда и агрегатов их от омываемой поверхности берега или дна реки и их смещения вниз по течению путем сдвижения, волочения, перекатывания или во взвешенном состоянии.
Среднюю скорость потока, при которой начинается движение частиц, называют размывающей скоростью. При дальнейшем возрастании скоростей начинается массовое перемещение наносов, т. е. поступательное, прогрессирующее развитие эрозии.
Прогноз подмыва и разрушения берегов рек и их инженерная защита.
Из приведенного выше следует, что при оценке и прогнозе подмыва и разрушения берегов рек надо учитывать региональные и местные факторы, причем первые следует использовать главным образом на стадиях рекогносцировочных и предварительных исследований, а вторые преимущественно при детальных исследованиях, для обоснования технических и рабочих проектов противоэрозионных мероприятий.
Из региональных факторов первостепенное значение имеют гидрологические особенности реки, зависящие от условий ее питания, геоморфологическое строение речной долины и региональные теологические условия. Из анализа этих данных обычно представляется возможным определить участки, где наиболее вероятны подмыв и разрушения берегов и в какие периоды года.
Это, как правило, правые берега рек на участках, где они вступили в фазу разработки долин в ширину (широкие участки долин одностороннего и двустороннего развития), на которых берега сложены слабыми породами. Наиболее интенсивное разрушение берегов здесь будет в периоды половодий и паводков. Для установления всех этих данных необходимо располагать инженерно-геологической картой или в крайнем случае картой четвертичных отложений долины реки, продольным профилем и поперечными профилями по характерным участкам и гидрографами реки для отдельных участков, т. е. графиками, характеризующими колебания уровней и расходов реки в течение года.
Из местных факторов важно учитывать состав и состояние горных пород, слагающих русло и берега. Подмываемые берега наиболее вероятны на участках излучин и меандр.
Для защиты берегов рек от подмыва и разрушения осуществляют противоэрозионные мероприятия, как профилактические, так и капитальные. Первые выполняют с целью предупреждения опасных явлений. К их числу относятся работы, выполняемые для охраны устойчивости береговых склонов, пляжей, берегоукрепительных и регуляционных сооружений, а также стационарные режимные наблюдения, выполняемые для предупреждения аварийного состояния берегов и примыкающих к ним территорий, зданий и сооружений.
Капитальными мероприятиями является строительство сооружений и берегоукреплений (см . гл . II) как для непосредственной защиты берега от воздействия эрозии (каменная наброска, мощение , укладка габионов, бетонных плит , возведение берегоукрепительных стенок, одерновка берегов и др .), так и для регуляции руслового потока с целью изменения направления его течения, уклонов, скоростей и расходов.
Для изменения направления потока устраивают разнообразные струенаправляющие сооружения (дамбы-буны, траверсы, сипаи и др.), которые выводят в реку под углом вверх по течению (рис. III-11).
Поток, встречая на своем пути препятствие, изменяет направление течения: отклоняется от защищаемого берега, причем частично снижается и его скорость. На участках берега между такими сооружениями происходит накопление рыхлого материала, формирование береговой отмели.
Для регуляции уклонов, скоростей и расходов рек и защиты берегов от наводнений в периоды половодий и паводков возводят плотины и устраивают водохранилища. При этом обычно решается комплекс задач: защита от эрозионных процессов, наводнений, улучшение условий судоходства, получение электроэнергии и др.
Опыт защиты берегов от подмыва показывает, что наибольший эффект достигается тогда, когда капитальные мероприятия применяют в комплексе с профилактическими, когда выбор способа защиты решают путем сравнения вариантов по технико-экономическим показателям.
Овражно-балочные явления.
Овраги образуются в результате размыва склонов и водоразделов. На определенной стадии развития их продольный профиль и склоны достигают равновесия, начинает замедляться их рост, и они превращаются в балки или лога. Следовательно, овраги — это результат начальной ускоренной линейной эрозии (размыв склонов потоками дождевых и талых вод).
Морфология оврагов и стадии их формирования.
Овраг — это форма рельефа, образовавшаяся на склоне или водоразделе, представляющая собой относительно глубокий, вытянутый в длину, извилистый или ветвящийся размыв (врез), образующий своеобразную долину временных потоков.
Каждый овраг имеет днище с выраженным или невыраженным руслом временного потока и склоны, напоминающие искусственные откосы и обычно примыкающие к нему отвершки І , ПІ , І и других порядков. Поэтому в плане овраг с отвершками имеет форму извилистых и ветвящихся систем (рис. III-17), расчленяющих поверхность склонов и водоразделов часто на огромных пространствах. По периферии к вершине оврага и его отвертков (благодаря развитию плоскостного смыва) нередко в рельефе наблюдаются понижения - ложбины стока.
Овраги в процессе своего развития проходят ряд закономерно
сменяющихся стадий [10]. Первая стадия - стадия промоины
или рытвины глубиной до 0,5, реже до 1 м , V-образной (треуголь-
ной ) формы. В ней обычно концентрируются потоки талых и до-
ждевых (ливневых) вод. Продольный профиль промоины позто-
ряет профиль склона, на котором она образовалась, а устье ее
часто располагается высоко над основанием склона (висячее).
Вторая стадия — стадия ускоренного врезания оврага вершиной.
Продольный профиль днища постепенно отклоняется от профиля
склона, но еще сильно отличается от профиля равновесия. Глубина
оврага становится значительнее, склоны крутыми, треугольная
форма его начинает переходить в трапецеидальную. Третья ста-
дия - стадия выработки продольного профиля равновесия.
Овраг врезается до основания склона, форма поперечного сете-
ния становится трапецеидальной, рост заметно замедляется. Чет-
вертая стадия - стадия затухания, превращения оврага в балку
или лог. Продольный профиль и склоны достигают некоторого
равновесия, выполаживаются, задерновываются, зарастают ку-
старником.