ЭРОЗИЯ, АККУМУЛЯЦИЯ И ТРАНСПОРТ НАНОСОВ

6.1. Механизм эрозии, аккумуляции и транспорта наносов как единая система

Механизм эрозии, транспорта и аккумуляции наносов, необходимо рассматривать как единую са­морегулирующуюся систему «бассейн ― водный поток ― русло».

В верховых участках реки, где скорость течения зна­чительна, эрозия (денудация) пре­обла­дает над аккумуляцией (отло­жением наносов) и русло реки постепенно углубляется. При этом размыв русла в глубину (глубинная эрозия) преобладает над размывом русла в плане (бо­ковая эрозия).

В среднем течении процессы эрозии и аккумуляции взаимно уравновешиваются, вслед­ствие чего продольный профиль реки на этом участке обычно находится в состоянии рав­новесия.

В низовом участке реки аккумуляция преобладает над эрозией, обусловливая посте­пенное повышение дна русла. Русловой процесс здесь проявляется главным образом в форме боковой эрозии. Подъем дна русла в нижнем те­чении вследствие речных отложений у рек, несущих большое ко­личество наносов, может быть весьма значительным. На горных реках, выходящих на равнину, формируются конусы выноса (дельты).

Характер, интенсивность и направленность эрозионно-аккумулятивных процессов тесно свя­заны с физико-географическими усло­виями: особенностями климата, гидрологического режима реки, рельефа, почв, растительности водосбора и др., а также хозяйственной деятельностью.

Климат (величина атмосферных осадков, интенсивность дождей и снеготаяния, тем­пе­ратура и влажность воздуха) определяет количество, интенсивность и распределение осадков по площади водо­сбора и во времени, а также вод­ность и режим потоков, работа которых способствует смыву и транс­порту твердых частиц вниз по течению.

Рельеф способствует усилению или ослаблению ско­ростей течения движущейся по по­верхности водосбора воды, а, сле­довательно, и усилению или ослаблению размыва. Большое зна­чение имеет величина уклонов и длина отдельных скатов поверхности как элемент, опреде­ляющий в основном скорость движения и интенсив­ность действия поверхностных вод.

Почвы, являясь объектом эрозии, содержат материал размыва и смыва, поступаю­щий в русловую сеть, но в то же время они оказывают влияние на интенсивность движения воды, умень­шая в различной степени (в зависимости от водно-физических свойств, эрози­онной устойчивости) количество движущейся по поверхности воды за счет просачива­ния и создавая различное сопротивление ее движению, что, в конечном итоге, сказывается и на формах русловых образований.

Растительный покров, увеличивая своей корневой системой связность почв, тем самым пре­пятствует интенсивному развитию эрозионных процессов и предохраняет поверхность почвы от разруше­ния. Уничтожение естественного растительного покрова путем рас­пашки поверхности водосбора или иными средствами, если оно проводится бессистемно и без должной борьбы за сохранение поч­венного покрова, приводит к смыву плодородного почвенного слоя.

Основными видами хозяйственной деятельности, влияющими на эрозионно-аккумулятивные процессы, являются: дноуглубительные работы в целях поддержания судоходных глубин; гидротехни­ческое строительство (водохранилища, водозаборы); сведение лесов и распашка склонов; орошение и осушение земель, и другие мероприятия на водосборах и в руслах рек.

Одни из перечисленных физико-географических факторов ― зональные, другие ― азональ­ные. К зональным относятся климат, величина и распределение стока, рельеф, к азональным ― почвы, растительность, гидрогеологические условия и др. Такое деление факторов весьма условное и зависит от размера и особенностей рассматриваемого региона (водосбора). Так, например, для Беларуси, как отмечено выше, характерно уменьшение модуля стока с севера и северо-востока на юг и юго-восток за счет уменьшения увлажненности атмосферными осадками, расчлененности рельефа и т.д.

Перенос продуктов размыва, в зависимости от их веса и скорости течения реки, осуществляется в виде взвешенных и донных (влекомых по дну) наносов.

6.2. Общая характеристика и классификация речных наносов

Речные наносы ― твердые минеральные частицы, переносимые водным потоком и форми­рующие русловые и пойменные отложения. Они образуются из продуктов денудации горных пород и эрозии почв. В зависимости от характера движения в водном потоке речные наносы подразделяются на взвешенные и донные (влекомые). Промежуточным типом являются сальтирующие наносы, дви­жу­щиеся скачкообразно в придонном слое; наносы этой промежуточной группы условно объеди­няют с донными.

Такое подразделение речных наносов носит условный характер, так как в зависимости от круп­ности наносов и скорости течения те или иные твердые частицы могут находиться во взвешенном со­стоянии или перемещаться по дну русла. Большая часть взвешенных наносов является транзитной и переносится течением по руслу реки до ее устья. Большая же часть донных наносов задерживается на отдельных участках реки и принимает участие в формировании русла.

Наиболее важными характеристиками речных наносов являются: гранулометрический состав, средняя геометрическая крупность, удельный вес (плотность), гидравлическая крупность.

Гранулометрический состав ― распределение наносов по размерам частиц (фракциям). При этом принята следующая шкала (в мм):

Глина……………….…..0,001

Ил……………………0,001−0,01

Пыль…………….…….....0,01

Гравий……….…………1,0−10

Галька………………..…10−100

Валуны…………………>100

Средняя геометрическая крупность(d_ср), или средневзвешенный диаметр частиц, рассчиты­вается по формуле:

(6.1)

где d_ср ― средний диаметр частиц;

d_i ― диаметр i-той фракции;

P_i ― вес данной фракции в процентах от общей.

Удельный вес (в некоторых источниках ― плотность) ― вес частицы в единице объема (г/см³); для речных наносов изменяется в узких пределах и обычно принимается равным 2,65 г/см³.

Гидравлическая крупность (w) ― скорость осаждения частиц в неподвижной воде (мм/с). Она зависит от диаметра частиц и температуры воды (табл. 6.1).

Таблица 6.1