РУСЛОВЫЕ ПРОЦЕССЫ В УСТЬЯХ РЕК

11.1. Устьевая область реки и устьевые процессы

В низовьях рек русловые процессы развиваются в условиях, связанных с взаимо­действием морских и речных факторов и систематическим отложением наносов, выноси­мых рекой в море. Специфичность русловых процессов в устьях рек дала основание назы­вать их «устьевыми процессами».

Переходная зона, на протяжении которой гидрологический режим, свойственный реке, постепенно переходит в морской, получила название устьевой области. Её райони­рование приведено на рис. 11.1.

а) б)

Рис. 11.1. Районирование устьевой области реки (по И.В. Самойлову):

1 ― устьевое взморье; 2 ― устьевой участок, дельта реки; 3 ― приустьевой участок реки

Устьевое взморье 1― занимает пространство от морской границы устьевой об­ласти до нижней границы устьевого участка; в этой зоне влияние реки на морской режим не про­слеживается.

На границе с морем располагается устьевой бар ― мелководная зона, образую­щаяся вследствие отложения наносов, выносимых рекой. Он обычно имеет форму вала, изогнутого очертания в плане, выпуклостью обращенного к берегу (в случае преобладания энергии морских течений ― рис. 11.1а) или к морю (в случае преобладания энергии реч­ного потока ― рис. 11.1б). Иногда устьевой бар, выступая над поверхностью воды, изоли­рует устье от устьевого взморья, образуя свал глубин.

Устьевой участок, дельта реки 2 ― распространяется далее вверх по течению до нижнего створа приустьевого участка реки (вершина дельты). Это область наиболее ак­тивных устьевых процессов, где постоянно наблюдается смешение речной и морской
воды.

Приустьевой участок реки 3 ― распространяется далее от вершины дельты до границы проникновения вверх по реке колебаний уровня, связанных с приливными и сгонно-нагонными явлениями.

В свою очередь устьевой участок (дельта реки) подразделяется на несколько ти­пов. Иногда для краткости этот участок именуется собственно устьем реки. В этом смысле приведенная ниже классификация рассматривается как классификация устьев рек.

11.2. Классификация устьев рек

В зависимости от очертаний в плане и характера происходящих процессов, устья рек подразделяются на несколько типов (рис. 11.2).

Рис. 11.2. Классификация устьев рек

I ― Однорукавное (Риони, Амур, а также притоки многих рек разного порядка). Характерны для рек зоны пониженной мутности, впадающих в море, озеро, водохрани­лище или другую реку, образующих самостоятельное устье, в том числе почти для всех рек в пределах Беларуси.

II ― Воронкообразное, или эстуарий (Обь, Енисей, Хатанга, Мезень, Южный Буг, Днепр, Темза, Св. Лаврентия). Эстуарии —это сравнительно узкие и глубокие заливы (губы) воронкообразной формы. Часто они представляют собой нижние участки долин, за­топлен­ные морскими водами при опуска­нии суши. Накоплению наносов в эстуарии препятст­вуют приливо-отливные и береговые течения моря.

III ― Островное (Амазонка, Дон, Печора, Северная Двина, Индигирка, Яна, Ко­лыма, Нева). Это одна из разновидностей дельт, характеризующаяся наличием островов, часто значительных по площади. Например, площадь дельты Амазонки с островами со­ставляет 105000 км²).

IV ― Лопастное (Кура, Урал). Лопастные дельты образуются в устьях рек, впадаю­щих в море длинными и узкими рукавами, несущими большое количество нано­сов.

V ― Многорукавное, или ветвящееся (Миссисипи, Ганг и Брахмапутра, Хуанхэ, Волга, Терек, Амударья, Лена). К этому типу относятся крупнейшие дельты мира ― в устьях Ганга и Брахмапутры (105600 км²) и Хуанхэ (36300 км²), в России ― в устьях Лены (32000 км²), Волги (11000 км²), Терека (8900 км²).

VI ― Блокированное, или лиманное (Кубань, Камчатка, Днестр, Западная Двина, Нёман, Западный Буг). Блокированные дельты образуются при впадении реки в лиман или лагуну (бухту) — уча­сток моря, отделенный от моря косой.

Таким образом, устья III−VI типов представляют собой различные дельтовые об­разования. Дельта ― многорукавное русло, обра­зующееся при впадении реки, несущей большое количество наносов в мелководную часть моря. Их разновидность обусловливается соотношением между величиной твердого стока и разме­ром залива, в который впадает река, а также характером водного режима реки, скоростями течения и другими местными условиями, определяющими процесс образования рельефа в пределах дельты рассматри­ваемой реки. Обычно дельты низменны, часто заболочены, покрыты бо­гатой растительно­стью. Гидрографическая сеть их очень сложна и представлена многочисленными прото­ками, островами, озерами-стари­цами.

Различают также дельты выполнения и выдви­нутые.

Дельты выполнения образуются путем заполнения наносами вдающегося в сушу залива. Примерами таких дельт могут служить дельты Ку­бани и Дона.

Выдвинутые дельты развиваются за пределы общей линии побережья на участках с от­крытыми выпуклыми берегами. Таковы дельты Волги, Урала, Хуанхэ, Нила.

В отдельных случаях, в основном в засушливом климате и зонах орошения, река в отдельные сезоны часто теряется и не доходит до моря, озера или другой реки, не образуя обычного устья (Сырдарья, Теджен, Мургаб, Кума и др.).

Рассмотренная классификация устьев рек отражает их эволюцию, т.е. основные стадии развития. Переход от одной стадии к другой (так же, как и переход от одного типа к другому) определяется, прежде всего, интенсивностью выполнения речными наносами морских заливов или затопленных речных долин, образовавшихся после прекращения по­слеледникового значительного повышения уровня Мирового океана.

11.3. Гидрологический режим устьевой области реки

В устьевой области рек, впадающих в море, гидрологический режим, свойственный реке, постепенно пере­ходит в морской. Его особенностью является распластывание волн половодья и паводков, которые несут основную массу наносов, служащих материа­лом для об­разования дель­ты.

Если на верхней границе устьевой области величина колебания уровня воды при­близительно такая же, как и в низовье реки (т.е. может достигать и даже превы­шать 10 м), то вблизи моря величина колебаний уровня, обусловленных речным стоком, обычно не превышает 0,3−0,4 м.

По мере затухания скоростей течения речной поток на устьевом взморье постепенно теряет способность перемещать наносы, и они отлага­ются. Отложение речных наносов ведет к форми­рованию устьевого бара (см. пункт 11.1). Для устьевого взморья характерен морской режим, свойственный прибрежной зоне моря. Здесь хорошо выражены ветровые и приливные течения, волновые процессы.

Как указывалось выше, важной частью устьевого участка реки является наличие дельты. Важной особенностью дельт является периодическое затопление их водами поло­водья и распреде­ление (перераспределение) стока по ее рукавам.

В периоды повышенного стока наносов дельта выдвигается в море, и ее площадь увеличивается. Увеличение длины рукавов дельты при их выдвижении в море или озеро получило название устьевого удлинения. Если сток наносов реки достаточно большой, то величина устьевого удлинения может быть очень велика. В не­далеком прошлом были за­фиксированы величины выдвижения дельты Амударьи в Аральское море до 4 км/год, а дельты Хуанхэ в Желтое море ― до 10 км/год.

В связи с сокращением речного стока и стока наносов, вызванных природными фак­торами и хозяйственной деятельностью (в основном, строительством водохранилищ), вы­движение в море многих дельт мира сменилось их деградацией (дельта Волги). С другой стороны, повышение уровня приемного водоема (моря или озера) приводит к частичному затоплению дельт и усилению их размыва. Например, такие процессы наблюдались в дельтах Терека, Сулака и Куры при повышении уровня Каспийского моря в 1978—1995 гг.
на 2,35 м.

Особенности проявления морского режима на устьевом участке реки заключаются в рас­пространении на некоторое расстояние волн приливов и нагонов. По мере распространения вверх по реке они постепенно затухают. Дальность их распространения приливов и наго­нов тем больше, чем больше их величина в море и меньше уклон водной поверхно­сти реки. Сужение русла, характерное для эстуариев, способ­ствует распространению приливной волны на огромные рас­стояния.

Приливные колебания уровня наибольших величин достигают в заливе Фанди (18 м), Пенжинской губе (13 м), эстуарии р. Мезень (10 м). Приливы и нагоны на больших реках могут распространяться на огромные расстояния: на Амазонке — на 1400 км, Енисее — 870, Янцзы — 600, Миссисипи — 400, Оби — 350 км. После углубления речного русла в устье реки для судоходства, дальность проникновения морских вод в реку резко увеличивается (это явление отмечено в устьях Дуная, Миссисипи, Яны и др.).

Штормовые нагоны нередко вызывают в устьях рек катастро­фические наводнения. Так, вызванное тайфуном наводнение в дельте Ганга в ноябре 1970 г. (уровень воды под­нялся на 9,1 м) привело к гибели 200 тыс. чело­век, более 4,7 млн. человек остались без крова. Катастрофические наводнения случались в устьях Эльбы (5,7 м, 1962 г.) и Рейна (4,0 м, 1953 г.), в дельте Невы (4,2 м, 1824 г.).

В устья рек, имеющих большую мутность воды (более 1000 г/м³), в результате ин­тенсивного отложения наносов ежегодно систематически уменьшается пропускная спо­собность реки, что часто вызывает катастрофические разрушительные наводнения на больших пространствах. В результате такого наводнения в 1889 г. в дельте Хуанхэ было затоплено 22 тыс. км² земель и погибло более 1 млн. человек.

Для борьбы с наводнениями в таких условиях русла рек ограждаются дамбами, кото­рые систематически приходится наращивать соответственно подъему русла. Но так как про­цесс подъема русла совершается непрерывно, то наращивание дамб не может обеспечить полное решение проблемы борьбы с наводнениями в указанных условиях. К тому же в мно­горукавной и низ­менной дельте обваловать и защитить от затопления все острова невоз­мож­но.

Единствен­ный выход — это строительство защитных дамб с си­стемой регулирую­щих шлюзов, водо­пропускных отверстий, «противонагонных барьеров и ворот», а также регулирование стока водохранилищами.

11.4. Устья притоков

Республика Беларусь является сухопутной страной. Для ее гидрографической сети харак­терно отсутствие морей. Четыре реки республики являются главными: Западная Двина, Нёман и За­падный Буг, впадающие в Балтийское море, а также р. Днепр, впадающая в Черное море. Круп­нейшие реки первого порядка ― Улла Дрыса, Дисна (притоки Западной Двины), Вилия, Щара, Западная Бере­зина (притоки Нёмана), Мухавец, Лесная (притоки Западного Буга), Березина, Сож и Припять (притоки Днепра). Для Беларуси актуальным представляется рассмотреть гидрологиче­ский режим устьев притоков разного порядка.

В устьевых участках притоков русловой режим сильно усложнен переменным воздейст­вием со стороны главной реки. Это воздействие зависит от того, как сочетаются гидрологические и гидравлические характеристики сливающихся рек (узлы слияния). Основными факторами, влияющими на ру­словой режим в устьях, являются:

― соотношение амплитуд уровней воды главной реки и притока;

― соотношение сроков прохождения половодья;

― соотношение мутности взвешенных и крупности донных наносов на обеих реках.

При впадении одной реки в другую возникает подпор, достигаю­щий максимума в периоды половодья и паводков. Совпадение или несовпадение фаз водного режима создает различный ха­рактер взаимодействия главной реки и притока.

При совпадении времени и уровня воды полово­дий на обеих реках (главной и притока) взаимное подпорное влияние минимально. При несовпадении же этих явлений подпор бывает значительным, причем, чем больше разница в уровнях воды и во времени прохождения половодья на обеих реках, тем сильнее выражено подпорное влияние их друг на друга.

При нарастании подпора могут временно возникнуть обратные уклоны и обратное тече­ние. Примером может служить р. Сухона, вытекаю­щая из Кубенского озера. При прохожде­нии половодья на р. Во­логде (притоке Сухоны), создается подпор на главной реке выше устья
р. Вологды. Уровни Сухоны повышаются настолько, что отметки их становятся больше отме­ток уровня Кубенского озера, и возникает обратное течение на р. Сухоне в сторону Кубен­ского озера. На крупнейших реках мира подпор от главной реки может распространяется на десятки, а иногда даже и на сотни километров.

При запаздывании половодья на главной реке (по отношению ко времени его про­хождения на притоке) в устье последнего возни­кают повышенные уклоны и большие скорости. Происходит усиленный размыв русла. В итоге образуются переуглубленные устьевые уча­стки русла притока.

При впадении в озеро на режим устьевой части реки оказывают влияние главным обра­зом уровенный режим озера и сгонно-нагонные явления в озере. Уровни воды в озерах перед половодьем на ре­ках, впадающих в них, обычно низкие. Волна половодья, аналогично тому, как это происходит на притоках, впадающих в реку, при не­совпадении фаз водного режима вызы­вает в устьевом участке реки перед впадением в озеро переуглубление русла. Размыв этих уча­стков прекращается с падением уровней и уменьшением донных скоростей, неспособных уже размывать ложе реки.

На переуглуб­ленных участках в промежутках между половодьями наблюдается тихое течение и происходит отложение наносов, которые сносятся в озеро в период половодья. После подъема уровней воды в озере до наивысших отметок устьевой участок реки находится в подпоре, который может усиливаться нагонными явлениями. Реки, несущие достаточное ко­личество наносов, образуют при впадении в озеро дельту, аналогичную дельте, образую­щейся при впадении в море.

При относительной стабильности водного режима озера и реки, впадающей в него, ре­жим устьевого участка реки отличается одно­образием, а русло реки — устойчивостью. Приме­ром могут служить реки Белорусского Поозерья. Русловые процессы, происходящие на ре­ках после создания водохранилищ, рассмотрены в следующем разделе.