- •Ющенко ю.С.
- •Чернівці Зелена Буковина 2005
- •Наука про природні води
- •Предмет і об’єкт гідрологічних досліджень
- •1.1.1. Уявлення про природні води до Нового часу
- •1.1.2. Формування основ наукової гідрології
- •1.1.3. Сучасна гідрологія
- •1.1.4. Природні води — об’єкт дослідження гідрології
- •1.1.5. Різноманітність водних об’єктів Землі
- •1.1.6. Колообіги та циркуляції природних вод
- •Середньорічний водний баланс Землі [12]
- •1.1.7. Зміни водних об’єктів в часі
- •1.1.8. Основні гідрологічні поняття та терміни
- •Фундаментальні основи гідрологічних досліджень
- •1.2.1. Молекули та надмолекулярні структури води
- •1.2.2. Агрегатні стани та фазові переходи води
- •1.2.3. Густина води
- •1.2.4. Теплові властивості води
- •1.2.5. В’язкість, поверхневий натяг та змочування
- •1.2.6. Деякі фізичні властивості снігу та льоду
- •1.2.7. Умови перебування води в ґрунтах та породах
- •1.2.8. Механіка рідини і дослідження природних вод
- •1.2.9. Основи статики природних вод
- •1.2.10. Загальні поняття та визначення гідродинаміки
- •1.2.11. Види руху водних потоків
- •1.2.12. Два режими руху рідини
- •1.2.13. Рівняння нерозривності
- •1.2.14. Рівняння Бернуллі
- •1.2.15. Рух поверхневих водотоків
- •1.2.16. Спокійні та бурхливі потоки
- •1.2.17. Приклади ламінарного руху
- •1.2.18 Течії у водойомах
- •1.2.19. Хвилі у воді
- •1.2.20. Стратифікація, стійкість та перемішування природних вод
- •1.2.21. Природні води як хімічний розчин
- •1.2.22. Основні типи домішок у природних водах
- •Головні іони в океанічних водах (за с. Бруєвичем)
- •1.2.23 Гідрохімічна класифікація природних вод. Зміни їх складу
- •1.2.24. Забруднення та якість природних вод
- •Методи гідрологічних досліджень
- •1.3.1. Математичні методи, інформатика
- •1.3.2. Системний підхід
- •1.3.3. Експеримент та моделювання
- •1.3.4. Порівняння, типізація, класифікація
- •1.3.5. Історичний метод
- •1.3.6. Прогнозування
- •1.3.7. Експедиційний метод
- •1.3.8. Вимірювання, спостереження, моніторинг
- •1.3.9. Балансові методи
- •1.3.10. Картографічні методи
- •1.3.11. Географо-гідрологічні методи
- •1.3.12. Еколого-гідрологічні методи
- •Гідрологія водних об’єктів
- •Гідрологія океанів і морів
- •2.1.1. Поділ Світового океану
- •Основні характеристики океанів
- •2.1.2. Рельєф дна та донні відклади Світового океану
- •2.1.3. Розподіл основних гідрологічних характеристик та водні маси океану. Процеси перемішування
- •2.1.4 Морський лід
- •2.1.5. Морські хвилі
- •2.1.6. Припливи в океані
- •2.1.7. Морські течії
- •2.1.8. Рівень океанів і морів
- •2.1.9. Життя в океані
- •2.1.10. Моря України
- •Гідрологія льодовиків
- •2.2.1. Процеси утворення льодовиків
- •2.2.2. Рух льодовиків
- •2.2.3. Розповсюдження, основні типи, будова та гідрографічна сітка льодовиків
- •2.2.4. Баланс та режим льодовиків
- •2.2.5. Процеси та явища пов’язані з льодовиками
- •Гідрологія підземних вод
- •2.3.1. Походження підземних вод
- •2.3.2. Класифікації підземних вод
- •2.3.3. Води зони аерації
- •2.3.4. Ґрунтові води
- •2.3.5. Артезіанські води
- •2.3.6. Підземні води у тріщинуватих та закарстованих породах
- •2.3.7. Структури підземної гідросфери
- •2.3.8. Рух підземних вод
- •2.3.9. Підземний стік
- •2.3.10. Природні явища та процеси пов’язані з підземними водами
- •Гідрологія річок
- •Найбільші річки світу
- •2.4.1. Річкові системи
- •2.4.2. Річкові водозбори
- •2.4.3. Річкові долини
- •2.4.4. Русла та заплави річок
- •2.4.5. Рух води в річках
- •2.4.6. Поняття про водний режим річок
- •2.4.7. Процеси водного живлення річок
- •2.4.8. Аналіз водного режиму річок
- •2.4.9. Рівневий режим річок
- •2.4.10. Утворення та основні характеристики річкових наносів
- •2.4.11. Основні категорії та стік наносів
- •2.4.12. Поняття про русловий процес річок
- •2.4.13. Типізації та класифікації руслового процесу
- •2.4.14. Термічний режим річок
- •2.4.15. Льодовий режим річок
- •2.4.16. Гідрохімічний режим та особливості гідробіології річок
- •Гідрологія озер
- •Найбільші озера світу
- •2.5.1. Котловини озер
- •2.5.2. Морфометрія та морфологія озер
- •2.5.3. Термічний режим озер
- •2.5.4. Льодовий режим озер
- •2.5.5. Динаміка озер
- •2.5.6. Водний режим озер
- •2.5.7. Гідрохімічні та гідробіологічні особливості озер
- •2.5.8. Донні відклади озер
- •Гідрологія особливих типів водних об’єктів
- •2.6.1. Сніговий покрив
- •2.6.2. Гідрологічні явища та процеси в зоні багаторічної мерзлоти та холодного клімату
- •2.6.4. Гідрологія водосховищ
- •2.6.5. Канали та гідромеліоративні системи
- •2.6.6. Гідрологія боліт
- •2.6.7. Гідрологія гирл річок
- •Типи гирлових областей річок
- •Загальні гідрологічні явища та процеси
- •Природні води і атмосфера Землі
- •3.1.1. Кліматична система Землі і природні води
- •Характеристики складових кліматичної системи Землі
- •3.1.2. Взаємодія океану та атмосфери
- •3.1.3. Атмосферна ланка колообігу води
- •Водний баланс та стік води з суходолу
- •3.2.1. Водний баланс територій
- •3.2.2. Формування стоку
- •3.2.3. Стік води в річках
- •Природні води і тверде тіло Землі
- •3.3.1. Літосфера та підземні води
- •3.2.2. Ендогенний вплив на поверхневу гідросферу
- •3.3.3. Природні води і рельєф
- •3.3.4. Гідрогенні відклади та акумулятивні утворення
- •Природні води та еволюційні процеси
- •3.4.1. Еволюція географічної оболонки та її складових
- •3.4.2. Біогенний етап розвитку природних вод
- •3.4.3. Антропогенний етап розвитку природних вод
- •Заключення Новітній етап розвитку гідрології
2.4.13. Типізації та класифікації руслового процесу
В дослідженнях річкових русел широко використовують методи типізації та класифікації. Їх почали застосовувати в середині XX століття. Оскільки закони розвитку русел повністю ще не розкриті — більшість критеріїв поділу пов’язані з їх формами, морфологією. Це, зокрема, привело до того, що деколи змішувались поняття типізації та класифікації, русел та руслового процесу. Ще одною особливістю є те, що русла можуть бути не тільки річкові. Тому деякі автори звертають увагу на зони переважної ерозії та акумуляції наносів і цим розширюють класифікації. З часом накопичувались дані про зміни русел, їх розвиток. Це дозволяло все більше розширювати об’єми класифікацій, говорити не лише про вигляд, а і про характерні особливості розвитку, русел зміни їх в часі.
Найбільш генералізованим поділом є виділення відносно прямолінійних однорукавних, меандруючих (звивистих) та розгалужених русел річок. Крім того одразу звернули увагу на ступінь впливу зовнішніх обмежуючих факторів. Тому розрізняють вільні та врізані русла.
Нові підходи були запропоновані у 50-х роках у зв’язку із створенням гідроморфологічної теорії руслового процесу під керівництвом М.Є. Кондратьєва. В її рамках велись пошуки саме основних, синтетичних законів розвитку русел. Вони повинні були враховувати гідродинамічну, гідрологічну та геоморфологічну сторони досліджень. У зв’язку з цим було запропоновано вести пошук найбільш загальних, суттєво важливих, основних схем розвитку русел, тобто виділяти основні типи руслового процесу. Це була програма створення типізації. Вона була виконана колективом авторів Державного гідрологічного інституту. Типізація опублікована у 60-х роках. На рис. 2.65 наведена схема типізації. Всі типи ув’язані в систему на базі певних принципових уявлень про русловий процес. Зокрема «у якості провідної ознаки приймалась звивистість русла, яка ... тісно пов’язана зі здатністю потоку транспортувати наноси». Велике поступлення твердого матеріалу (наносів) потребує для його транспортування використання всього можливого поздовжнього похилу річки, що досягається її спрямленням. При наступному збільшенні навантаженості наносами потік втрачає глибину та збільшує ширину. Це характерно для руслової багаторукавності. Таким чином, критичний (граничний) похил, що відповідає однорукавному прямолінійному руслу, розділяє всі інші річки на дві великі групи: при надлишку поздовжнього похилу виникає меандрування з усіма його різновидами, а при недостачі утворюються широкі неглибокі (розгалужені) потоки у відносно прямолінійних руслах.
Таким чином в центрі всієї системи процесів поставлені прямолінійні однорукавні русла, яким, за схемою типізації, відповідають стрічково-грядові та боковикові. Ці два типи руслового процесу базуються на зміщенні вниз за течією крупних гряд — мезоформ. І хоча дану типізацію завжди відносять до рівня макроформи М.Є. Кондратьєв у 1982 році написав: «Вивчення мезоформ являється шляхом до розкриття основних закономірностей власне руслового процесу і до розуміння його логіки».
Вивченню руслових гряд, і в тому числі мезоформ, присвячено багато досліджень. Майже одночасно з розробкою основної типізації в рамках гідроморфологічної теорії, на початку 70-х років, Н.С. Знаменська запропонувала удосконалити її, поділивши всі процеси на активні та пасивні. Активні процеси були пов’язані з цілісним розвитком в руслі певних грядових форм під час проходження паводків та повеней. Особливість такого підходу полягає у використанні теоретизованих, абстрагованих схем розвитку. Їх відповідність дійсності пов’язана не стільки з прямим порівнянням провідних уявлень з натурою, скільки з виділенням головних закономірностей формування русел.
На початку 80-х років Н.С. Знаменською спільно з Ю.С. Ющенком були створені уявлення про формування розмірів (масштабів) русел та руслових форм, а також граничних поздовжніх похилів. Це дало змогу говорити про провідні процеси саморегуляції системи потік-русло. Надалі Н.С. Знаменська розробляла уявлення про схему подвоєння кроків руслових гряд. Згодом вона назвала це головним процесом системи, що вплинуло на видозміну її типізації (рис. 2.66).
Паралельно з розвитком гідроморфологічної теорії руслового процесу в Московському державному університеті створювались уявлення про єдиний ерозійно-акумулятивний комплекс процесів у річковому басейні і про основні географічні закономірності їх прояву. Ці дослідження проводились спочатку під керівництвом М.І. Маккавєєва, а потім — Р.С. Чалова. Величезні матеріали про розвиток русел за тривалі періоди і в різних природних умовах дозволили створити найбільш повну географічну класифікацію русел річок. Вона запропонована Р.С. Чаловим і складається з певних блоків, побудована на ієрархічному принципі. Перший блок (найвищий рівень) включає основні географічні типи руслових процесів: гірські, напівгірські та рівнинні. Це відповідає сучасним загальним фізико-географічним уявленням. Другий блок включає геоморфологічні типи умов формування русел: широкозаплавні, адаптовані, врізані. Такі особливості формуються за тривалі проміжки часу. Цей поділ може мати певний аналог у морфологічно однорідних ділянках русел в гідроморфологічній теорії. Наступний блок — типи руслових макроформ. Автор зазначив, що такі уявлення ще слабо розроблені. Під русловими макроформами він розуміє взаємопов’язані комплекси крупних руслових форм, які виникають переважно завдяки дії зовнішніх факторів. Четвертий блок — морфодинамічні типи русел — основний і найбільш розроблений. Дослідження масового фактичного матеріалу, який відноситься до проміжків часу у десятиліття (а деколи у століття) дозволили виділити велику кількість різновидів русел за характером змін їх форм (морфодинамікою). Найбільш детально розроблена класифікація рівнинних річок. Основний поділ — на меандруючі, розгалужені та відносно прямолінійні нерозгалужені русла. В їх межах розрізняються підтипи, деякі перехідні типи та ін.
П’ятий блок — форми русла другого (третього) порядку. Він включає особливості комплексів та різновиди основних внутріруслових, відносно некрупних форм. Вони ускладнюють малюнок основних.
Шостий блок — типи руслового рельєфу. Пов’язані з рухом гряд-мікроформ, або з особливостями розмиву скельного чи глинистого дна. Сюди ж віднесені морфодинамічні типи малих річок.
В класифікацію включені також додаткові блоки. Наприклад: поділ русел за ступенем стійкості, за складом руслоформуючих наносів, за типами антропогенного впливу.
Як бачимо, основна різниця описаних двох напрямків досліджень полягає у виділенні, з одного боку, обмеженої кількості провідних типів, а з другого — в охопленні великої різноманітності факторів та проявів процесу. Пізнання сутності руслового процесу (як і інших гідрологічних явищ) полягає у поєднанні фізичних, гідрологічних та географічних підходів, поясненні як типовості так і різноманітності. Це неможливо зробити не дослідивши закони саморегуляції системи. Важливі загальні закони самоформування русел досліджені Ю.С. Ющенком. Вони покладені в основу відповідної класифікації.