2. Микроформы речного русла и их изменения

Если в гидравлическом лотке, дно которого выстлано ровным слоем песка, постепенно увеличивать расход воды, то после дости­жения скоростями течения некоторых значений наносы придут в движение. Поскольку распределение скоростей течения в турбу­лентном потоке крайне неравномерно, неравномерным будет и дви­жение этих наносов. В результате формируются небольшие донные гряды — рифели. По мере увеличения скоростей течения высота движущихся рифелей постепенно возрастает и образуются донные дюны. При дальнейшем увеличении скоростей течения может про­изойти разрушение дюн: наступит так называемая гладкая фаза движения влекомых наносов. Наконец, при очень больших скоростях течения возникают песчаные стоячие волны, а затем антидюны, форма которых перемещается вверх по течению.

Русловые деформации при движении всех описанных выше микроформ (донных гряд) обратимы: после смещения гряды на всю ее длину дно потока в этом месте приобретает первоначальные от­метки. Пример перемещения гряд в реках был показан на рис. 6.16. Скорость смещения микроформ на реках обычно не превышает нескольких метров в сутки.

Высота донных гряд может изменяться от нескольких сантимет­ров до 4—6 м. На некоторых реках размеры гряд соизмеримы с глубиной русла. Обычно гряды меньшего размера накладываются на гряды большего размера, создавая целую «иерархию» микро­форм речного русла.

Переход от одного вида микроформ к другому происходит, как показали экспериментальные исследования, с увеличением как числа Фруда v²/gh, так и отношения скорости течения к гидравлической крупности частиц наносов v/w, т. е. степени подвижности наносов.

3. Мезоформы речного русла и их изменения

Наиболее типичным видом мезоформы речного русла является крупная русловая гряда — перекат (рис. 6.19). Перекаты вместе с расположенными между ними понижениями дна — плесами обра­зуют на реках системы плес — перекат. Эти системы, как и другие русловые формы, медленно смещаются вдоль русла; этот процесс сопровождается обратимыми русловыми деформациями. Скорость смещения таких систем обычно не превышает нескольких сотен метров в год.

Наиболее характерными элементами системы плес — перекат являются верхняя и нижняя плесовые лощины и верхний и нижний (или лево- и правобережный) побочни переката (см. рис. 6.19). Перекат представляет собой крупную русловую гряду, пересекаю­щую русло под углом 20—30°. Верхний по течению склон гряды более пологий, низовой откос (подвалье переката) — более крутой. Наиболее мелкие части гряды — прибрежные отмели — носят на­звание побочней. Наиболее глубокая часть переката между смежны­ми плесовыми лощинами называется корытом переката. Через нее и проходят линия наибольших глубин и фарватер. Наиболее мел­ководный участок фарватера над перекатом называется гребнем переката.

Перекаты по своему строению бывают трех видов: перева­лы-перекаты с плавными и небольшими изменениями отметок дна без резко выраженного подвалья; нормальные — перекаты с хорошо выраженным подвальем, но без резкого искривления фар­ватера (рис. 6.19, а), перекошенные (сдвинутые) — перекаты

Рис. 6.19. Схемы перекатов:

а — нормального; 6—перекошенного; 1, 2— верхняя и нижняя плесовые лощины; 3, 4 — верх­ний (правобережный) и нижний (левобережный) побочни переката, 5—корыто; 6— гребень; 7— подвалье переката; 8— затонская часть нижней плесовой лощины; 9— линия наибольших глубин

с резким искривлением фарватера (рис. 6.19,6). Те перекаты, ко­торые вследствие либо малых глубин на гребне, либо сильного искривления фарватера создают препятствие судоходству, называют лимитирующими.

Наибольшая скорость перемещения характерна для перекатов на прямолинейных участках русла. Она возрастает с уменьшением крупности наносов. По данным Р. С. Чалова, скорость смещения побочней перекатов на р. Вычегде составляет 25—250 м/год, Лене — до 800, Амударье — до 1000 м/год.

Для большинства перекатов с песчаным дном характерны до­вольно своеобразные сезонные изменения отметок дна. На подъеме половодья происходит намыв переката, на спаде половодья и в ме­жень — размыв. Размыв переката объясняется возрастанием укло­нов водной поверхности и сопутствующим увеличением скоростей течения. Напомним, что в целом в период половодья уклоны на перекате меньше, чем в межень (см. разд. 6.3.6). Для плесов харак­терны, наоборот, размыв в половодье и намыв в межень.

Другой вид мезоформ речного русла — осередки — подвижные, не соединенные (в отличие от побочней перекатов) с берегами и не заросшие растительностью отмели. Осередки часто возникают на перекатах, вызывая разделение фарватера на его гребне на две ветви.