Научная статья на тему 'Морфология, морфометрические характеристики и динамика побочней на Северной Двине'

Морфология, морфометрические характеристики и динамика побочней на Северной Двине Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

CC BY
243
35
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
РУСЛОВЫЕ ПРОЦЕССЫ / ПОБОЧНИ / ПЕРЕКАТЫ / ПОДВАЛЬЕ / МОРФОЛОГИЯ / ДИНАМИКА / МОРФОДИНАМИЧЕСКИЕ ТИПЫ РУСЛА / FLUVIAL PROCESSES / SIDE-BARS / RIFFLES / MORPHODYNAMIC TYPES OF CHANNELS / THE SEVERNAYA DVINA RIVER

Аннотация научной статьи по наукам о Земле и смежным экологическим наукам, автор научной работы — Чалов Р. С., Михайлова Н. М., Жмыхова Т. В.

Показано что побочни, являясь важнейшей формой рельефа речных русел, представляют собой самостоятельные гряды или части более сложных грядовых образований — перекатов. В свою очередь выделяются простые (элементарные) и большие (сложные) побочни, составленные из нескольких надвинувшихся одна на другую крупных гряд. Установлены зависимости параметров простых побочней от ширины реки и морфодинамического типа русла. Рассмотрены особенности переформирования побочней при их смещении в пределах участка реки, при постоянном расположении перекатов в разветвлениях русла и на излучинах.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Side-bars morphology, morphometric parameters and dynamics (case study of the Severnaya Dvina River)

Side bars (individual ridges or parts of more complex ridges, i.e. riffles) are an important form of river channel relief. They could be simple (elementary) and large (complex), the latter composed of several superimposed ridges. Dependence of simple side-bar parameters on the river with and morphodynamic type of a channel was revealed. Side-bar transformation in the process of their movement within a channel section and under their stable location in braided channel reaches and at channel meanders is discussed.

Текст научной работы на тему «Морфология, морфометрические характеристики и динамика побочней на Северной Двине»

УДК 556.537 551.435.124

Р.С. Чалов1, Н.М. Михайлова2, Т.В. Жмыхова3

МОРФОЛОГИЯ, МОРФОМЕТРИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И ДИНАМИКА ПОБОЧНЕЙ НА СЕВЕРНОЙ ДВИНЕ4

Показано что побочни, являясь важнейшей формой рельефа речных русел, представляют собой самостоятельные гряды или части более сложных грядовых образований — перекатов. В свою очередь выделяются простые (элементарные) и большие (сложные) побочни, составленные из нескольких надвинувшихся одна на другую крупных гряд. Установлены зависимости параметров простых побочней от ширины реки и морфодинамического типа русла. Рассмотрены особенности переформирования побочней при их смещении в пределах участка реки, при постоянном расположении перекатов в разветвлениях русла и на излучинах.

Ключевые слова: русловые процессы, побочни, перекаты, подвалье, морфология, динамика, морфодинамические типы русла.

Введение. Одна из основных форм рельефа речных русел — побочни, представляющие собой расположенные возле берегов скопления наносов, которые, частично обсыхая при низком уровне воды, определяют их морфологический облик в меженном русле, занимая до 1/2 и даже до 3/4 ширины реки в пойменных бровках, а при уровнях межени превышая ее до 2 раз. Встречаются они в руслах любого морфодинами-ческого типа, широкопойменных и врезанных, на реках с большим стоком руслообразующих наносов.

Термин "побочень" пришел в русловедческую литературу, как и некоторые другие понятия, от волжских бурлаков. В.И. Даль в "Толковом словаре живого великорусского языка" описал его так (со ссылкой волж., т.е. "волжский"): "побочина — вдольная по реке коса, отмель, долгая мель вдоль русла, обок которого суда идут"; в то же время песчаную отмель он определял как "песок или пески". Это название в качестве официального термина ввел Д.А. Богданов в 1905 г. в первый русский учебник по лоции рек, претерпевший вплоть до 30-х гг. ХХ в. шесть переизданий: "все наносы в русле, не покрытые растительностью, называются песками"; песок — "низкий отлогий песчаный берег" [2, с. 28]. Современное толкование побочней как элементов переката впервые дал Н.И. Маккавеев [11, 12] с разъяснением, что это верхние и нижние пески переката, хотя в описаниях он употреблял названия "мели", "песчаные скопления", "пески". Таким образом, побочни — обсыхающие в межень части крупных гряд, соизмеримые с шириной и глубиной русла и примыкающие к берегам реки [11, 16].

Морфологии перекатов, их многолетним и сезонным деформациям, условиям формирования по-

священа обширная литература, основанная на натурных и экспериментальных исследованиях. При этом побочни на реках рассматривались только как части рек, а их морфологические особенности и морфомет-рические характеристики оказывались вне сферы внимания исследователей. В большей мере они изучались на лабораторных установках, но вне связи с перекатами [5, 6, 9, 18]. Обзор отечественных и зарубежных исследований побочней выполнен В.Н. Католиковым [4], показавшим, что представления о размерах побоч-ней основаны на лабораторных данных и недостаточны для прогнозных оценок и практических расчетов. Некоторые данные о размерах побочней приведены И.В. Поповым [7] для Вислы и Оки (причем только при их шахматном расположении и в качестве самостоятельных гряд), К.И. Россинским и И.А. Кузьминым для Волги [14] и В.Н. Коротаевым [8] для ее дельтовых рукавов. Р.С. Чалов [16] показал, что морфологически побочни часто представляют сложные формы, составленные несколькими объединившимися грядами — макроформами. Это соответствует сложным перекатам, имеющим общий центральный побо-чень — нижний для верхнего и верхний для нижнего переката [11]. На поверхности побочней прослеживаются гряды меньших размеров (мезо-, микро- и ульт-рамикроформы). Такую же соподчиненную иерархию гряд на разных реках описали К.И. Россинский, И.А. Кузьмин [14] и В.Н. Коротаев [8]; Н.И. Алексе-евский выделил 5 типов гряд по соотношению их размеров [1], А.Ю. Сидорчук — 7, из которых самые крупные соответствуют побочням, но без оценки их морфометрических характеристик [15].

1 Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, географический факультет, кафедра гидрологии суши, профессор, зав. научно-исследовательской лабораторией эрозии почв и русловых процессов имени Н.И. Маккавеева; e-mail: rschalov@mail.ru

2 Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, географический факультет, научно-исследовательская лаборатория эрозии почв и русловых процессов имени. Н.И. Маккавеева, мл. науч. с.; e-mail: riccio-hydro@rambler.ru

3 Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, географический факультет, кафедра гидрологии суши, студентка.

4 Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проект № 12-05-00348) и Программы Президента РФ для поддержки ведущих научных школ (проект НШ-79.2012.5).

Постановка проблемы. Имеющихся сведений недостаточно для выявления общих закономерностей морфологии и морфометрии побочней и соответственно для решения различных практических задач. Разные реки и их участки, имея неодинаковую водность, сток и состав наносов, свободные или ограниченные условия развития русловых деформаций, извилистое, прямолинейное или разветвленное русло, отличаются по особенностям руслового рельефа. Поэтому сведения о побочнях Северной Двины представляют первую их морфолого-морфометрическую характеристику на этой реке и пополняют базу данных о рельефе русел, а также позволяют получить новые зависимости между параметрами побочней и размерами русла при разных его типах.

Материалы и методы исследований. Северная Двина как объект исследования выбрана вследствие того, что на ней очень широко распространены побочни, длина которых достигает 6 км при ширине русла в бровках поймы не более 1200 м, сокращающейся в межень до 250—300 м, особенно в рукавах. Ниже слияния с Вычегдой среднегодовой расход воды (г.п. Абрамково) составляет 1930 м3/с, наибольший — 19 700 м3/с (май 1881 г.), наименьший (при открытом русле) — 65 м3/с (октябрь 1880 г.); амплитуда колебания уровней — от 5—6 до 8—10 м в зависимости от водности года. Суммарный сток наносов — 2,03 млн т; из них 0,71 млн т — влекомые (руслообразующие) наносы (35% общего стока), причем большая его часть (0,45 млн т) проходит в половодье [17]. Поэтому в межень река буквально "утопает" среди обсыхающих песков, образующих обширные побочни, преобладают разветвления разного типа, реже встречаются участки с прямолинейным неразветвленным руслом и совсем редко излучины. Ниже устья Ваги река протекает в суженном русле между скалистыми (известняки, доломиты, гипсы) коренными берегами; поэтому наши исследования ограничены участком между устьями Вычегды и Ваги, где преобладает широкопойменное (69% длины) русло, а врезанное русло, сформировавшееся в полускальных породах и морене, сопровождается узкой поймой, сохраняя те же морфометриче-ские характеристики, и является разветвленным [17].

Результаты исследований и их обсуждение. Распространение и морфология побочней. В относительно прямолинейном неразветвленном русле (13% длины реки между устьями Вычегды и Ваги) побочни расположены в шахматном порядке; меженный поток, огибая их, образует извилины динамической оси (по классификации ГГИ — побочневый тип руслового процесса [7]), а при наличии коренного берега они вытянуты цепочкой вдоль противоположного пойменного берега, где образуют полосу обсохших прирусловых отмелей. На излучинах (8%) побочни примыкают к выпуклым берегам (пляжи, по [7]), повторяя в плане их очертания. В разветвленном русле побоч-ни находятся в рукавах, где расположены, как в прямолинейном русле, а также у оголовков островов, где

часто имеют сложную конфигурацию; в ухвостьях по-бочни имеют вид косы и отметки, понижающиеся вниз по течению. Побочни представляют собой части более крупных грядовых форм рельефа русла — перекатов [16] или самостоятельные гряды, примыкающие к противоположным берегам, из которых верхняя надвинута на верховой склон нижележащей, обрываясь к нему крутым подвальем. В первом случае подвалье побочня, который для переката является верхним, имеет продолжение в подводной части переката, составляя его седловину, и далее продолжается на нижнем побочне (рис. 1, А); во втором седловина представлена верхней пониженной частью нижнего побочня, по которой динамическая ось меженного потока, следуя рельефу дна, перемещается из плесовой лощины у одного берега в плесовую лощину у другого (рис. 1, Б).

Поверхность побочня постепенно повышается над уровнем воды от приверха вниз по течению и завершается крутым подвальем (30°) в ухвостье, где высота гряды над уровнем низкой межени достигает 4—7 м. Такие побочни можно назвать элементарными (или простыми), поскольку они представляют собой или самостоятельную гряду, или часть одного переката. Их длина в зависимости от типа русла, положения в рукаве с большей или меньшей водностью составляет от 600 до 3100 м. Однако чаще побочни на Северной Двине слагают более сложные по морфологии и большие образования. На их поверхности прослежи-

Рис 1. Схема соотношения побочней перекатов Северной Двины: А — побочни, являющиеся частью гряды переката; Б — элементарные побочни — самостоятельные гряды, надвинувшиеся одна на другую; В — сложные побочни, образованные несколькими грядами (элементарными побочнями); 1 — подвалье на обсохших побочнях; 2 — подвалье в надводной части побочня; 3 — изобаты

ваются два подвалья, соответствующие двум смежным перекатам, для которых побочень центральный (рис. 1, В). На перекатах, состоящих из нескольких гряд, на побочне может быть три-четыре подвалья. Такие побочни, составленные, по существу, из нескольких элементарных (простых), следует называть сложными (или большими). Их длина на Северной Двине варьирует от 3000 до 6000 м. Каждый простой побочень в этом случае оказывается надвинутым на нижерасположенный, и его подвалье обрывается к его поверхности, уже имеющей отметки 2—3 м над урезом воды. Поэтому их относительная высота обычно не превышает 2—3 м.

Такие же и меньшие по высоте подвалья (до 1 м) на побочнях соответствуют грядам меньших размеров — мезоформам руслового рельефа (гряды В и Г, по Н.И. Алексеевскому [1]), ширина которых составляет менее половины ширины русла; эти гряды перемещаются во время половодья по их поверхности. Наличие таких гряд осложняет и рельеф побочней, и конфигурацию линии уреза воды, где они образуют косы, обращенные вверх по течению.

Каждый побочень, будучи сформированным во время половодья, по мере спада уровня воды создает препятствие для потока, стрежень которого начинает его огибать, образуя циркуляционную зону в его под-валье, где происходит аккумуляция наносов. Это приводит к образованию в ухвостье побочня косы, сложенной мелкими и тонкими песками или илами. Такие косы на Северной Двине имеют длину до 200— 300 м, снижаясь от подвалья вниз по течению и уходя под урез. Высокие части побочней обычно характеризуются очень ровной поверхностью, если не считать отмеченных выше мезоформ. Грядовые микроформы (Г и Д, по [1]) распространены или вдоль линии уреза побочня и создают ее своеобразный застружный вид, или в верхней части побочня, вышедшей из-под воды уже в конце спада половодья. На остальной поверхности побочня, высокой и обсохшей в начале спада половодья, эти гряды не сохраняются, будучи переработанными вторичными процессами (дождем, ветром).

Н.И. Алексеевский [1] показал, что в половодье гряды движутся совокупно — от гряд макроформ (А, Б) до микроформ (Г, Д); в межень гряды А и Б прекращают смещаться, но продолжается формирование и смещение гряд В, Г, Д. К такому же выводу пришли В.М. Котоликов и З.Д. Копалиани [5]. Действительно, в разрезах "обрезных песков" (при подмыве по-бочня потоком) мощность слоев с косой слоистостью составляет от нескольких сантиметров до нескольких десятков сантиметров (максимум около 1 м). Это свидетельствует о перемещении по поверхности побоч-ней микроформ (гряды Г, Д), которые, не отражаясь в их рельефе, сохраняются в текстуре аллювиальных отложений. Иногда на поверхностях побочней можно увидеть своеобразные "дайки" — верхнюю часть илистых косых слоев, которые не смогли разрушить дожди и ветер.

На Северной Двине на побочнях можно наблюдать следующую последовательность и соподчинен-ность гряд: побочни длиной от 600 (элементарные) до 6000 м (сложные) — гряды А (по Н.И. Алексеевско-му), поднимающиеся над уровнем низкой межени (проектный уровень — "0" глубин) до 3,5—7 м; гряды Б длиной от 500 до 1000 м и высотой до 4—5 м над уровнем воды и до 2 м над поверхностью побочня, на который они надвинулись; гряды В длиной 150—250 м и высотой 1,5—1,7 м над поверхностью побочня; гряды Г длиной 10—25 м и гряды Д длиной от 4—8 до 10—15 м и высотой 0,8—1,2 (Г) и 0,1—0,4 м (Д) соответственно, по [10]. Кроме того, выделяются грядовые ультрамикроформы, создающие "песчаную рябь", каждый элемент которой имеет длину 10—20 см и высоту 1—3 см. Они сохраняются в рельефе побочней там, где их обсыхание сопровождается образованием илистой корки сверху.

Размеры побочней. Размеры гряд-перекатов и побочной (их длина, шаг ^поб) зависят от ширины русла и водности реки. Впервые на закономерные соотношения параметров перекатов и побочней обратили внимание Л. Леопольд и М. Вольман [19], получившие следующую зависимость длины побочней от ширины русла: Lпоб = 6,5Ьр^. Близкий результат получен для побочней р. Ока И.В. Поповым [7]: по его данным, отношение L 6/Ь = 6,0 имеет обеспеченность 50%, Lпоб/bр = 4,7 - 75%%, Lпоб/bр = 9,4 - 25%. Для ленточных гряд [7] медианное значение Lлг/bр составляет 8,0 (при большем разбросе точек). На р. Неман [3] шаг перекатов Lпрк изменяется по длине реки в связи с увеличением ее водоносности, будучи равным почти шестикратной ширине русла: Lпрк = 5,9Ьр. При этом ширина гряд, образующих перекаты, равна ширине русла. В.М. Католиков [4], обобщив литературные данные, в том числе зарубежные, отметил, что в целом разброс точек в соотношении Lпоg ~ Ьр достаточно велик (от 2 до 12), указав в качестве причины этого многофакторность, определяющую размеры побочней. К таковым в первую очередь относятся водоносность реки и величина стока руслообразующих наносов, а В.В. Ромашин [13], например, получил следующую зависимость: Lпоб ~ 10 б5°067.

Соответствие значений коэффициентов, полученных для перекатов [3] и побочней [4], свидетельствует о том, что последние являются составной частью первых. Анализ рисунка, приведенного И.В. Поповым в [7], показывает, что на нем изображены не гряды-побочни, а гряды-перекаты с шахматным порядком расположения их побочней. Эти перекаты уже трансформировались при размыве гребня и образовании седловины на спаде половодья. Почти каждый побо-чень на схеме состоит из двух частей, причем верхняя соотносится с нижней частью вышерасположенного побочня, а нижняя — с верхней частью нижерасположенного.

Вывод В.М. Католикова [4] о причинах большого разброса точек в соотношении Lпоg ~ Ьр относится

к побочням в относительно прямолинейном и нераз-ветвленном русле. На Северной Двине разброс точек еще больше (рис. 2), так как побочни развиты как в разветвленном русле, в рукавах с разной водностью одиночных, односторонних и параллельно-рукавных разветвлений, характерных и для широкопойменного, и для врезанного русла, так и на участках прямолинейного русла возле коренных берегов, в пределах отдельных пологих излучин и т.д.; имеет значение также и то, что они бывают как элементарными (простыми), так и сложными, состоящими из 2—4 надвинувшихся один на другой простых побочней. Длина больших побочней в 3—4 раза превышает длину элементарных. Четкая зависимость их длины от ширины реки прослеживается только в широкопойменном прямолинейном и неразветвленном русле, проходящем вдоль коренного берега, где аппроксимируется уравнением Хпоб = 5,2Ьр - 695 (все параметры в м; коэффициент корреляции Я = 0,68). Эта зависимость показана на рис. 2 в верхней части графика. При этом минимальная длина больших побочней составляет -3000 м, максимальная--6000 м. В остальных случаях она не проявляется из-за разнообразия условий, в которых формируются большие побочни.

Для установления значений соотношения Ьпоб - Ьр для элементарных (простых) побочней последние выделены как отдельные морфологические образования, а также, как правило, как составляющие больших по-бочней. Выделение осуществлялось по лоцманской карте, на которой даны отметки прирусловых отмелей над проектным уровнем; на больших побочнях при проведении полевых исследований обозначены подвалья гряд А и Б (по [1]). Ширину русла определяли по нулевой отметке глубин (по проектному уровню). В таблице приведены полученные для широкопойменного русла значения коэффициента к и свободного члена а в зависимости Хпоб = кЬр± а, предельные (наименьшие/наибольшие) значения £поб, морфоди-намические типы русла, в котором они развиты, и значения коэффициента корреляции Я (для каждого типа русла выполнено от 10—15 до 20—25 измерений).

В результате анализа выявлено закономерное уменьшение величины к от прямолинейного нераз-ветвленного русла до одиночных разветвлений, образованных группой небольших островов. В этом же направлении увеличивается максимальная длина по-бочней (различия значений ¿побмакс в параллельно-рукавных и одиночных разветвлениях в 100 м можно не учитывать, так как они находятся в пределах точности определения параметра). Минимальная длина побочней изменяется в пределах 15% в прямолинейном, извилистом и параллельно-рукавном руслах, увеличиваясь в одиночных и особенно в односторонних разветвлениях. Наименьшее значение коэффициента корреляции (Я = 0,77) характерно для излучин, это следствие большой роли циркуляционных течений в формировании побочней и дифференциации поля скорости на изгибе русла; имеет также значение

Рис. 2. Зависимость между шагом побочня Ьпоб и шириной русла Ьр на Северной Двине (от устья Вычегды до устья Ваги); 1 — большие побочни в прямом неразветвленном русле вдоль коренного берега; 2 — элементарные (простые) побочни, в том числе в составе больших (сложных) побочней

расчлененность шпоры излучины пойменными протоками. В результате условия развития побочней существенно изменяются в пределах одной формы русла.

Параметры зависимости LпоS = Ыр ± а и предельные значения Lпоб в широкопойменном русле с разным морфодинамическим типом

Тип русла Параметры уравнения Я Длина побочней, ^поб

к а шт шах

Относительно прямолинейное неразветвленное 7,4 -2834 0,89 650 3100

Односторонние разветвления 3,5 +268 0,88 1200 2800

Свободные излучины 2,5 -502 0,71 600 2000

Параллельно-рукавные разветвления 2,1 -79 0,88 700 1650

Одиночные разветвления 1,9 +443 0,89 960 1750

Во врезанном русле зависимость ЬпоЬ - Ьр достаточно четко установлена для побочней параллельно-рукавных разветвлений (к = 2,6; а = 542) и расположенных возле оголовков или ухвостьев одиночных разветвлений (к = 3,3; а = 23). Остальной массив точек на графике можно сгруппировать в 4—5 зависимостей, однако их идентификация по условиям формирования требует дополнительных исследований.

Смещение и деформации побочней. Одна из причин разброса точек в зависимости Хпоб - Ьр — переформирование побочней. Переформирования связаны: 1) со смещением побочней по участку реки и периодическим расположением в зонах замедления или ускорения течения; 2) с образованием между ними и берегом затонины и последующим отторжением их нижних частей; 3) с частичным размывом со стороны привер-ха; 4) с надвижением сверху (по течению) крупных песчаных гряд и причленением к побочню отторгну-

тых частей выше расположенного побочня. Смещение по длине участка реки свойственно относительно прямолинейному неразветвленному или слабоизвилистому руслу [16].

На Северной Двине такие условия возникают при наличии коренного берега и односторонней поймы или в длинных рукавах параллельно-рукавных и пой-менно-русловых разветвлений. По мере смещения происходит увеличение или уменьшение размеров побочня, замедление или ускорение смещения, искривление или выполаживание динамической оси потока, огибающей побочень. По мере смещения, увеличения размеров и кривизны стрежня потока (отношение длины извилины динамической оси и шага побочня lo/Lпоб > 1,6) в тыловой части побочня образуется по-бочневый проток, вдоль которого происходит его отторжение; побочень превращается в осередок, который со временем причленяется к противоположному

берегу. На этом цикл смещения и трансформации побочня и связанного с ним переката завершается. Его длительность составляет 9—10 лет; за это время побо-чень и связанные с ним перекаты проходят путь длиной 2,5—4 км.

Иногда подобные переформирования наблюдаются по всей длине перекатного участка. Это создает в межень впечатление беспорядочного расположения побочней и осередков разных размеров; такие участки русла получили название перекатов-россыпей. Таковы на Северной Двине Паячные—Коптельские—Рубеж-ские перекаты — самый сложный для судоходства участок на всей реке.

На Северной Двине там, где русло проходит возле коренного берега, чаще возникает одиночный по-бочень, смещающийся вдоль берега (рис. 3). В приведенном примере (Саулинский перекат) побочень периодически возникает ниже плеча левого коренного берега непосредственно перед слиянием с правым рукавом; коса в ухвостье острова, разделяющего рукава, образует верхний побочень переката. Оба побочня смещаются со скоростью около 100 м/год по ухвостью и 25—40 м/год по при-верху, т.е. происходит увеличение их размеров и удлинение, причем верхний побочень имеет вид длинной и вытянутой вдоль русла косы, со временем отторгающейся от ухвостья острова и превращающейся в осередок. В итоге побочни надвигаются на расположенный ниже относительно стабильный перекат, вызывая его переформирование, а сам перекат перестает существовать. Одновременно в начале участка формируется новый левобережный побочень, затем начинается новый цикл переформирования переката, средняя продолжительность которого составляет около 40 лет.

Побочни на Северной Двине смещаются со скоростью 100—200 м/год, которая увеличивается в многоводные годы и уменьшается в маловодные. Большей подвижностью характеризуются побочни высотой не более 1,5—2 м над проектным уровнем, а также на участках с низкими значениями показателей устойчивости русла (число Лохтина Л = 2,8^4,5 [16] составляет на упомянутых Паячных— Коптельских перекатах в годы с низкими половодьями 300— 400 м/год, а в годы с высокими половодьями 700—800 м/год).

У побочней, составляющих элементы относительно стабильных перекатов, также постоянно изменяются размеры и конфигурация из-за надвижения сверху подвижных побочней, гряд меньших размеров (мезоформ), а также из-за

Рис. 3. Смещение побочней в прямолинейном русле вдоль коренного берега (Саулинский перекат): 1 — коренной берег; 2 — пойма; 3 — прирусловые отмели; 4 — стрежень потока (судовой ход)

местного снижения транспортирующей способности потока. Вследствие этого наносы, поступающие на перекат с вышележащего участка, аккумулируются, это определяет удлинение верхнего побочня и образование затонины между его нижней частью и берегом. В результате стрежень потока отклоняется к по-бочню у противоположного берега и происходит размыв его приверха (рис. 4). В дальнейшем верхний побочень (или его нижняя часть) отторгается, образуется осередок с его последующим причленением к приверху нижнего побочня, вследствие чего размеры его увеличиваются. В рельефе побочня такие переформирования проявляются в виде двух и более под-вальев, соответствующих гребням исходной и прич-ленившихся гряд.

Побочни, надвигающиеся сверху, наращивают как верхний побочень, и тогда схема переформирований оказывается аналогичной описанной, так и нижний побочень; в этом случае последний увеличивается в размерах со стороны приверха, стрежень потока отклоняется к верхнему побочню, вызывая размыв его ухвостья. Цикл таких переформирований на Северной Двине в зависимости от местных условий составляет от 5—10 до 25—35 лет; при этом удлинение нижней части одного побочня или размыв приверха другого происходит с разной скоростью в зависимости от их положения по отношению к форме русла, впадения или отхода от реки пойменных проток на фоне многоводных или маловодных половодий, высокой или низкой межени и т.д. и колеблется от 30—45 до 320— 400 м/год.

Заключение. Выявление закономерностей морфологии, морфометрии и динамики побочней на равнинных реках имеет большое значение для разработки мероприятий по обеспечению нормальных условий судоходства, функционирования водозаборов, безопасности подводных и мостовых переходов через реки, других водохозяйственных и гидротехнических мероприятий.

Оценка побочней только с точки зрения их смещения в относительно прямолинейном русле без учета морфологического строения, сложности переформирований в зависимости от формы русла, водного режима, стока наносов и устойчивости русла приводит к ошибочным заключениям при проектировании сооружений, дноуглубительных прорезей и т.д. Чем сложнее морфодинамика русла, больше сток наносов и соответственно условия образования и переформирования перекатов и их побочней, тем большее значе-

ние имеет объективная информация о морфологии и деформации побочней в качестве основной формы руслового рельефа.

Рис. 4. Переформирования побочней переката, занимающие постоянное положение на реке (Кургоменский перекат). Условные обозначения см. на рис. 3

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Алексеевский Н.И. Формирование и движения речных наносов. М.: Изд -во Моск. ун-та, 1998. 203 с.

2. Богданов Д.А. Общая лоция рек. М.; Л.: Гострансиздат, 1936. 81 с.

3. Дарбутас А.А., Чалов Р.С. Особенности грядового рельефа русла Немана // Метеорология и гидрология. 1993. № 7. С. 100—104.

4. Католиков В.М. К вопросу о геометрических параметрах побочней // Тр. ГГИ. 2002. Вып. 361. С. 70—99.

5. Католиков В.М., Копалиани З.Д. Побочни в руслах рек: условия образования и их динамика // Водные ресурсы. 2001. Т. 28, № 5. С. 579—586.

6. Католиков В.М., Снищенко Б.Ф. Лабораторные исследования побочневого типа руслового процесса // Тр. ГГИ. 1990. Вып. 337. С. 124—137.

7. Кондратьев Н.Е., Попов И.В., Снищенко Б.Ф. Основы гидроморфологической теории руслового процесса. Л.: Гидрометеоиздат, 1982. 272 с.

8. Коротаев В.Н. Морфодинамика водотоков западной части дельты Волги // Тр. АВН. 2003. Вып. 9. С. 123—139.

9. Кудряшов А.Ф. Воспроизведение русла побочневого типа в лабораторных условиях // Тр. ГГИ. 1959. Вып. 69. С. 102—130.

10. Лебедева Н.В., Сахарова Е.И. О слоистости песчаных гряд // Литология и полезные ископаемые. 1965. № 2. С. 113—122.

11. Маккавеев Н.И. Русловой режим рек и трассирование прорезей. М.: Речиздат, 1949. 202 с.

12. Маккавеев Н.И., Советов В.С. Трассирование землечерпательных прорезей на перекатах равнинных рек европейской части СССР // Тр. ЦНИИРФ. Вып. 3. Вопросы пути. 1940. 60 с.

13. Ромашин В.В. О структурном подходе к русловой морфометрии // Тр. ГГИ. 1969. Вып. 169. С. 18—33.

14. Российский К.И., Кузьмин И.А. Некоторые вопросы прикладной теории формирования речных русел // Проблемы регулирования речного стока. М.; Л.: Изд-во АН СССР, 1947. С. 88—129.

15. Сидорчук А.Ю. Структура рельефа речного русла. СПб.: Гидрометеоиздат, 1992. 128 с.

16. Чалов Р.С. Русловедение: теория, география, практика. Т. 2. Морфодинамика речных русел. М.: КРАСАНД, 2011. 960 с.

17. Чалов Р.С., Лю Шугуан, Алексеевский Н.И. Сток наносов и русловые процессы на больших реках России и Китая. М.: Изд -во Моск. ун-та, 2000. 216 с.

18. Ярославцев И.А. Лабораторные исследования руслового процесса в паводок // Проблемы русловых процессов. Л.: Гидрометиздат, 1953. С. 55—62.

19. Leopold L.В., Wolman M.G. River channel patterns — braided, meandering and straight // US Geol. Surv. Prof. Pap. 282-B. 1957. P. 1—85.

Поступила в редакцию 10.01.2012

R.S. Chalov, N.M. Mikhailova, T.V. Zhmykhova

SIDE-BARS MORPHOLOGY, MORPHOMETRIC PARAMETERS AND DYNAMICS (CASE STUDY OF THE SEVERNAYA DVINA RIVER)

Side bars (individual ridges or parts of more complex ridges, i.e. riffles) are an important form of river channel relief. They could be simple (elementary) and large (complex), the latter composed of several superimposed ridges. Dependence of simple side-bar parameters on the river with and morphodynamic type of a channel was revealed. Side-bar transformation in the process of their movement within a channel section and under their stable location in braided channel reaches and at channel meanders is discussed.

Key words: fluvial processes, side-bars, riffles, morphodynamic types of channels, the Severnaya Dvina River.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.