Морфология и динамика русел меандрирующих рек.

Фация (от лат. fades — лицо, облик) — пласт или свита пластов, характеризующиеся одинаковыми литологическими признаками и содержащие одинаковые ископаемые органические остатки.

Стрежень — линия наибольших поверхностных скоростей течения в

речном потоке.

Межень — фаза водного режима реки, характеризующаяся малой водностью, обусловлена сухой или морозной погодой, когда водность реки поддерживается главным образом грунтовым питанием.

Меандр (от древнегреч. назв. р. Большой Мендерес в Турции) — изгибы

(излучины), образованные рекой.

Постоянные водотоки — реки — в процессе своей деятельности вырабатывают линейные отрицательные формы рельефа — речные долины. Основные элементы речной долины — русло, пойма, речные террасы, склоны.

Русло реки — наиболее углубленная часть речной долины, по которой протекает река в межень1. Русла рек различаются по ширине и морфологии в плане. Однако в их строении имеются и общие черты. В русле каждой реки наблюдаются перекаты и плёсы, чередование которых вдоль течения реки нарушает равномерность уклона речного дна. Типичный для равнинной реки перекат — большая песчаная гряда, пересекающая русло под углом 20—30°. Гряда асимметрична: с пологим скатом, обращенным против течения, и крутым( A5—30°) — по течению. Крутой склон называется подвальем. Примыкающие к берегам и возвышающиеся над меженным уровнем расширенные части гряды переката называются побочнямщ побочень, расположенный ниже по течению гряды переката, называется нижним побочнем, выше — верхним.

Глубокая часть русла у противоположного побочню берега называется плёсовой лощиной, или плёсом, а седловина между побочнями — корытом переката. Корыто переката обычно ориентировано под углом (от 20 до 50°) к продольной оси русла, и меженный поток реки, огибая нижний побочень, переваливает на участке переката от одного берега к другому. Так же ведет себя и стрежень2 реки.

Встречаются и другие формы перекатов, в том числе перекаты-россыпи — сплошные обмеления русла без отчетливо выраженных побочней. У меандрирующих3 рек, или рек с излучинами, плёсы приурочены к вогнутым участкам берега, перекаты пересекают ось реки под острым углом от выпуклого участка берега одной излучины к выпуклому участку берега нижележащей по течению излучины. Следовательно, перекаты располагаются в тех местах, где русло имеет сравнительно малую кривизну, меняющую свой знак на обратный. Самая глубокая часть плёса и самая мелкая часть переката несколько сдвинуты вниз по течению относительно

точек наибольшей и наименьшей кривизны русла.

Большинство перекатов перемещается вниз по течению реки. Их перемещение происходит преимущественно во время половодья со скоростью от нескольких дециметров до нескольких сотен метров в год. Перемещаясь вниз по течению, побочни перекатов вызывают местный размыв противоположного берега. У больших равнинных рек при прохождении побочня переката противоположный берег за несколько лет может отступить на 100 м и более.

Аллювий, слагающий перекаты, характеризуется довольно хорошей сортировкой и четкой косой слоистостью. Аллювий плёсов менее сортирован. В основании аллювиальных отложений плёсов часто можно наблюдать базалъную (т.е. лежащую в основании аллювиальной серии отложений) фацию1 аллювия, представленную крупнообломочным материалом. О формировании этой фации аллювия несколько подробнее будет сказано ниже.

В руслах рек часто встречаются и такие формы рельефа, как острова. Ветвление — фуркация — русла и образование островов обычно служит признаком повышенной аккумуляции на данном участке реки несомого ею обломочного материала. Особенно много островов, делящих русло на множество рукавов, наблюдается: 1) в дельтах рек, 2) при выходе горных рек на равнину, 3) в местах пересечения рекой отрицательных геологических структур, испытывающих погружение в настоящее время, 4) в межгорных

впадинах, расположенных между поднимающимися хребтами, если

река течет вкрест простирания геологических структур, и т.д.

Во всех этих случаях аккумуляция материала является следствием падения скоростей течения в связи с уменьшением уклонов.

Большинство речных островов имеет высоту, не превышающую среднюю высоту поймы, и затапливается в половодье. Общая схема образования аккумулятивного острова такова: в стрежневой зоне реки удельный расход наносов обычно максимальный, и поэтому при общем замедлении скорости течения (в результате подпора или уменьшения уклона) интенсивность

аккумуляции здесь больше, чем у берегов. На стрежне реки вырастает осерёдок — не закрепленная растительностью отмель, лишь немного поднимающаяся над уровнем межени. Появление осерёдка приводит к разделению русла на протоки. В каждом из протоков в стрежневой зоне также может образоваться осерёдок, вызывающий более дробное деление потока, и т.д. С течением времени осерёдок, покрываясь растительностью, наращивается за счет аккумуляции наносов полых вод и постепенно становится островом. Остров перемещается вниз по реке за счет размыва его

верхней по течению части — приверха и наращивания нижней — ухвостья. В местах интенсивной аккумуляции верховья островов могут перемещаться против течения реки. Такой регрессивный рост островов происходит за счет причленения к их приверхам осерёдков, спускающихся с вышележащего участка реки.

Извилистость характерна для равнинных и полугорных рек, находящихся в стадии слабого врезания или стабильного состояния продольного профиля. Лучше всего развиты излучины — меандры — у равнинных рек.

Полная излучина (рис. 74) состоит из двух изгибов — колен.

В пределах каждого колена различают вершину и крылья изгиба.

Проекция излучины на продольную ось долины называется ее шагом L. Выделяют также радиус кривизны излучины г. Расстояние от вершины колена до продольной оси долины называется стрелой прогиба /z, пространство суши внутри колена — шпорой.

Удвоенная величина стрелы прогиба представляет собой ширину пояса

меандрирования В. Отношение длины излучины, измеренной по оси русла, к ее проекции на продольную ось долины называется коэффициентом извилистости. В среднем коэффициент извилистости меандрирующих рек равен 1,5, на отдельных участках 2 и более. В плане излучины могут иметь различную форму.

Существуют первичные и вторичные излучины. Первичные излучины

обусловлены рельефом земной поверхности, на которой заложился водоток. Вторичные излучины формируются в результате работы самого водотока. Первичные излучины отличаются от вторичных невыдержанностью размеров радиусов кривизны и неправильностью изгибов водотока. Ярким примером первичной излучины может служить Самарская лука на Волге, огибающая Жигулевские горы.

Среди вторичных излучин выделяют три типа: вынужденные, свободные и врезанные.

Вынужденные меандры образуются в результате отклонения русла речного потока каким- либо препятствием: выходом скальных пород на дне долины, конусами выноса боковых притоков и др. Для вынужденных меандров характерны невыдержанность размеров и отсутствие закономерностей в их

конфигурации и пространственном размещении.

Свободные, или блуждающие, меандры создаются самой рекой среди рыхлых аллювиальных осадков, слагающих пойму реки.

Склоны долины и террасы в образовании этих излучин не участвуют. Форма, размеры и динамика свободных излучин обусловлены не случайными причинами, а определяются водностью и режимом реки. Наблюдения показывают, что у небольших (маловодных) и медленно текущих (равнинных) рек кривизна излучин больше, а ширина пояса меандрирования меньше, чем у больших, многоводных и быстро текущих рек. Таким образом, каждому водотоку присущи определенный, зависящий от водности и

быстроты течения предельный радиус кривизны излучин и ширина пояса меандрирования.

Берега свободных излучин подвергаются деформациям направленного характера и испытывают смещение в продольном и поперечном направлениях по отношению к оси долины реки.

Скорости смещения излучин находятся в прямой зависимости от расхода

воды и уклона и в обратной от высоты берегов и некоторых других факторов. В процессе синхронных перемещений в продольном и поперечном направлениях значительные изменения может претерпевать форма свободных излучин. Причины таких изменений рассмотрены ниже, при описании формирования поймы.

Врезанные меандры образуются из свободных в результате интенсивной глубинной эрозии. В отличие от свободных меандров шпоры врезанных меандров не заливаются в половодье, и в каждую излучину входит выступ коренного склона долины реки или ее надпойменных террас, т.е. излучины долины повторяют излучины русла. Размеры врезанных меандров обычно больше, чем свободных. Они также смещаются вниз по течению и в

поперечном к оси долины направлении, но скорости этих перемещений на несколько порядков меньше, чем у свободных излучин.

Смещение врезанных меандров вниз по течению в условиях прекращения глубинной эрозии может привести к их уничтожению и образованию свободных излучин.

Излучины, определяя гидравлическую структуру изгиба потока, играют большую роль в формировании речных долин, прежде всего пойм и слагающих их фациальных разностей аллювия.