Формы рельефа речного русла и их изменения

Микроформы речного русла ― это перемещающиеся в русле донные гряды, раз­меры которых меньше глубины русла. После дости­жения скоростями течения некоторых зна­чений наносы приходят в движение и формируются микроформы речного русла: 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. 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.

Мезоформы речного русла ― это те же донные гряды, но более крупных размеров, соизмеримых с поперечными размерами самого русла. К ним относятся перекаты, осе­редки и небольшие острова. Наиболее типичным видом мезоформы речного русла является крупная русловая гряда — перекат.

Перекат ― более или менее устойчивое образование в русле в виде поперечного вала из наносов, пресекающего русло под некоторым углом. Перекаты имеют следующие основ­ные элементы (рис. 7.1).

1 ― верхняя коса, или верхние пески, расположена выше (счи­тая по течению) ко­рыта переката;

2 ― нижняя коса, или нижние пески, расположена ниже корыта переката.

Иногда верхнюю косу называют верхним побочнем, а нижнюю косу — нижним по­бочнем.

3 ― верхняя плёсовая лощина, или ложбина, — глубокая часть русла выше пере­ката;

4 ― нижняя плёсовая лощина, или ложбина, — глубокая часть русла ниже пере­ката;

5 ― седловина, или гребень, — наиболее повышенная часть вала из наносов, соеди­няющего верхнюю и нижнюю косы переката;

6 ― корыто переката — наиболее глубокая часть седловины, где обычно проходит фарватер;

7 ― напорный (верхний) скат — верховая часть седловины пе­реката, обращенная к верхней плесовой лощине, обычно более пологая, чем низовая часть (подвалье);

8 ― подвалье — низовая часть, или тыловой скат, седловины переката, лежащая ниже вала переката и обращенная в сторону нижней плесовой лощины, обычно более кру­тая, чем напорный скат;

9 ― гребень (вал) ― наиболее мел­ководный участок фарватера над перекатом;

10 ― фарватер ― линия наибольших глубин вдоль реки;

11 ― изобаты;

12 ― затонская часть нижней плёсовой лощины.

Рис. 7.1. Общая схема переката

а ― план, б ― продольный профиль по фарватеру

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,

перекошенные (сдвинутые) — перекаты с резким искривлением фарватера.

На подъеме половодья происходит намыв переката, на спаде половодья и в ме­жень — размыв. С течением времени перекаты могут передвигаться по течению так же, как пере­двигаются излучины реки. Например, на р. Волге перекаты смещаются вниз по течению со скоростью, достигающей 200−300 м в период половодья, на Сырдарье ― 1 км/год.

Те перекаты, ко­торые вследствие либо малых глубин на гребне, либо сильного ис­кривления фарватера создают препятствие судоходству, называют лимитирующими.

На больших реках Беларуси глубина на перекатах уменьшается местами до
0,4−0,8 м, что затрудняет судоходство на отдельных участках (например, на Днепре, Припяти, Соже, Березине, Западной Двине, Нёмане). Борьба с перека­тами ведется главным образом землечерпанием.

Другие виды мезоформ речного русла:

— осередки — подвижные, не соединенные с берегами и не заросшие растительно­стью отмели; возникают на перекатах, вызывая разделение фарватера на его гребне на две ветви;

— остров ― часть поймы, ограниченная рукавами или протоками реки, устойчивая и закрепленная растительностью.

Макроформы речного русла — крупные, морфологически однородные участки речного русла, пред­ставленные относительно прямолиней­ными участками, извилинами (из­лучинами, меанд­рами), системами русловых и пойменных разветвлений.

Деформации в извилистых (меандрирующих) руслах представляют собой циклические процессы постепенного увеличения извилистости русла благодаря размыву его вогнутых бе­регов, развороту и смеще­нию излучин (меандров), завершающиеся прорывом перешейка со спрямлением русла (рис. 7.2). Затем процесс развития излучин повторяется.

Рис. 7.2. Схема смещения и изменения формы излучины:

1 — участок размыва берега, 2 — старица

В излучинах находятся системы глубоких (плёсы) и мелких (перекаты) участков. Плёсы обычно приурочены к участкам русла с наибольшей кривизной, перекаты — к пря­мым (переходным) уча­сткам русла между смежными излучинами.

Смещение и искривление излучин сопровождается значитель­ными горизонталь­ными русловыми деформациями. Наибольшие размывы (достигающие десятков метров в год) приурочены к вог­нутым берегам на изгибе русла, где в потоке возникает поперечная циркуляция.

Соотношения между плановыми очертаниями русла и распреде­лением глубин были установлены Л. Фаргом на основе сопоставления кривизны русла и глубин по фарватеру. В общем виде взаимосвязь между кривизной русла и глубинами общеизвестна: глубокие места реки ― плёс ― рас­полагаются на изгибах реки, где кривизна (т. е. величина, обратная радиусу кривизны) наи­большая.

Фарг расширил эти представления, и свои выводы сформулиро­вал в следующей форме (закономерности Фарга).

1. Линия наибольших глубин вдоль по течению реки стремится прижаться к вогнутому берегу; песок и ил откладываются в форме пляжей или широких отмелей на противоположном выпуклом бе­регу.

2. Самая глубокая часть плёса и самая мелкая часть переката сдвинуты по отношению к точкам наибольшей и наименьшей кри­визны вниз по течению приблизительно на ¼ длины плёса плюс переката.

3. Плавному изменению кривизны соответствует плавное же из­менение глубин; вся­кое резкое изменение кривизны сопровожда­ется резким изменением глубин.

4. Чем кривизна больше, тем больше и глубина плеса.

5. С увеличением длины кривой при данной ее кривизне глу­бина сначала возрас­тает, а потом убывает. Для каждого участка реки существует некоторое среднее, наиболее благоприятствую­щее глубинам значение длины кривой.

Наиболее сложными макроформами русловых образований являются поймы. Они формируются в результате отложений переносимых рекой наносов и плановых деформаций ее русла.

В период половодья (паводков) речная вода выходит из берегов меженного русла и за­топляет пойму. Таким образом, руслом по­тока в этот период является меженное русло вместе с поймой. При колебаниях уровня воды интенсивной деформации подвер­гаются как русло, так и пойма.

В меандрирующих руслах усиливается размыв вогнутого берега излучины и происхо­дит отложение наносов у выпуклого. Формируются пляжи. Вдоль внешнего края пляжа воз­никают косы и заструги (наносные образования, которые являются результатом причленения к берегу песчаных гряд на спаде уровня). Вытянутое водное пространство между косой и бере­гом называется затоном.

Косы и пляжи зарастают растительностью, что усиливает акку­муляцию наносов при по­следующем затоплении. Они увеличиваются в размерах и постепенно способствуют образова­нию береговых ва­лов. Эта форма наносного образования характерна для рельефа поймы.

Современный рельеф поймы оказывается весьма сложным. Ее поверхность может быть расчленена протоками, старицами, распо­ложенными между гривистыми повышениями, часто дугообразной формы. Очевидно, при разных типах плановых деформаций русла будут созда­ваться и различные типы пойм.

Условно в пойме выделяют три части: прирусловую — более по­вышенную часть, цен­тральную — несколько более низкую и ровную, и притеррасную — наиболее пониженную, имеющую вид заболочен­ной ложбины, прилегающей к коренному склону долины или тер­расы.

Все сказанное справедливо по отношению к равнинным рекам. Русловые деформации горных рек менее изучены.