CC BY
90
ТЕОРИЯ И МЕТОДОЛОГИЯ
УДК 556.537 551.435.124
Р.С. Чалов1, С.Р. Чалов2, Н.И. Алексеевский3
СТРУКТУРНЫЕ УРОВНИ ФОРМИРОВАНИЯ И ТИПИЗАЦИЯ РАЗВЕТВЛЕННЫХ РУСЕЛ РЕК4
Показано, что все многообразие разветвлений речных русел сводится к пяти структурным уровням их развития: точечные, осередковые, русловые, пойменно-русловые, раздвоенные русла, пойменная многорукавность. Определены их морфологические элементы: осередки, острова, островные массивы, расчлененная протоками пойма; протоки, рукава, ответвления, пойменные протоки. Рассмотрены условия их формирования, для разветвлений, создающих русловую многорукавность, выделены морфодинамические типы русла, отличающиеся по морфологии, режиму деформаций, морфометрическим и гидролого-морфологическим характеристикам, подтверждающим объективность классификации русловых разветвлений.
Ключевые слова: русловые процессы, протоки, рукава, острова, разветвления, осередки, морфодинамические типы, пойменная многорукавность, раздвоенные русла.
Введение. Разветвления на рукава — один из трех основных типов русла (меандрирующее — извилистое; разветвленное; относительно прямолинейное и неразветвленное), присущий главным образом большим и крупнейшим рекам, на которых они приобретают наиболее сложные формы, но встречаются в виде сравнительно простых образований, не создающих протяженных морфологических однородных участков, в том числе на самых малых реках. В межень возникает разветвленность, обусловленная обсыханием наиболее высоких частей прирусловых отмелей — осередков, а иногда и крупных выступов шероховатости; вместе с тем некоторые рукава, активно функционирующие в половодье (паводки), пересыхают при низких уровнях воды, а отделяющие их от реки острова оказываются причлененными к берегам. В зависимости от морфологической сложности разветвления вызывают рассредоточение стока воды и наносов, неодинаковое в межень и половодье, изменение других гидрологических функций во времени и по длине рек. Для разветвлений характерны постоянные переформирования, развитие одних, обмеление или отмирание других рукавов и проток, возникновение новых островов и осередков или их размыв и т.д. Соответственно меняются условия водохозяйственного, транспортного и других видов освоения рек, их водных и минеральных ресурсов, приречных территорий. Это обусловливает необходимость изучать морфологию и динамику разветвлений во всем их многообразии, типизировать их, разраба-
тывать схемы деформаций и учитывать при различных видах эксплуатации и использования рек.
Структурные уровни разветвлений. М.А. Великанов [2] считал, что одна из причин формирования многорукавного русла — большая водоносность реки, поскольку в этом случае в потоке возникает несколько динамических осей, между которыми происходит накопление наносов. Еще раньше в лабораторных условиях А.И. Лосиевский [4] обнаружил, что в широком русле поток распадается на несколько ветвей. Впоследствии факт разделения широкого распластанного потока на несколько динамических осей стали считать основным условием разветвления русла [5, 8, 14]. Критерий квазиоднородности кинематической структуры потока 0 И.Ф.Карасева [3] —
к
где Ьр и к — ширина и глубина потока соответственно, X — коэффициент гидравлических сопротивлений (у разветвленных русел всегда больше 9,5 и в потоке образуется не менее двух обособленных ветвей течения). Поэтому чем больше водоносность реки и ее относительная ширина (соотношение Ьр/к увеличивается от малых рек к большим на несколько порядков), тем больше вероятность разветвления ее на рукава и формирования все более сложных форм многорукавности. Среди рек России наиболее сложные разветвления характерны для Лены, Оби, Енисея, Северной Двины, Амура, Печоры, Мезени.
1 Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, географический факультет, кафедра гидрологии суши; научно-исследовательская лаборатория эрозии почв и русловых процессов им. Н.И. Маккавеева, зав. лабораторией, докт. геогр. н., профессор; e-mail: [email protected]
2 Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, географический факультет, кафедра гидрологии суши, науч. с., канд. геогр. н.; e-mail: [email protected]
3 Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, географический факультет, кафедра гидрологии суши, зав. кафедрой, докт. геогр. н., профессор; e-mail: [email protected]
4 Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (гранты № 09-05-00221 и 09-05-00339) и гранта Президента РФ по господдержке ведущих научных школ (№ НШ—3284.2010.5).
В общей форме разветвленные русла образуются потоками, обладающими при прочих равных условиях наибольшей мощностью. Развитию разветвлений способствует также снижение устойчивости русла, увеличение стока наносов, их направленная аккумуляция или массовое изменение взвешенной формы транспортировки наносов на влекомую и т.д. Во всех случаях разделение потока на ряд ветвей и его мощность — гидромеханические предпосылки формирования разветвлений, что реализуется при большом стоке влекомых (донных) наносов.
Однако разделение потока на несколько динамических осей и накопление наносов между ними еще не означает формирования рукавов. Обязательные условия этого — возникновение в местах аккумуляции наносов между стрежнями потока осередков, их закрепление растительностью из-за обсыхания в меженный (маловодный) период и превращение в пойменные острова. Таким образом, следует различать разветвленность потока и разветвленность русла подобно тому, как различаются извилины динамической оси потока и излучины русла меандрирующей реки [5, 12]. При наличии островов они совпадают; если острова не сформировались, то речь идет об осередковых разветвлениях. Выделяют также точечные разветвления, свойственные чаще горным рекам с валунно-глыбовым руслом и проявляющиеся, когда отдельные наиболее крупные валуны и глыбы поднимаются над поверхностью воды, что обусловливает разделение меженного потока на несколько ветвей. В паводок (половодье) они находятся под водой, представляя собой выступы шероховатости на дне реки, перемещаются и в итоге оказываются неустойчивыми формами, существующими кратковременно (сезон, межпаводковый период). На равнинных реках их аналогом служат камни-одинцы разного генезиса (льдинная аккумуляция, обвалы и т.д.), валуны и глыбы, оставшиеся в русле (обычно в прибрежной, мелководной в межень части) после размыва моренных или флювиогляциальных отложений, а также микро- и ультрамикроформы грядового рельефа на поверхности крупных отмелей, обтекаемые потоком в период спада уровней воды перед их полным обсыханием.
Осередковые разветвления связаны с крупными аккумулятивными грядами — макроформами руслового рельефа в виде осередков. Разделение русла в этом случае проявляется на спаде половодья, когда поток отдельными ветвями огибает образовавшуюся гряду: в межень она представляет собой отмель посередине реки, возвышающуюся над водой (рис. 1, А). Во время половодья, когда осередок находится под водой, стрежень потока проходит над ним, развет-вленность потока исчезает, а осередок как составная часть гряды перемещается благодаря смыву слагающих его наносов с верхового склона и их накоплению в подвалье.
Острова, в отличие от осередков, обусловливают разделение потока даже при полном их затоплении
А
0 15 30 км
1_I_I
Рис. 1. Структурные уровни разветвленности на р. Обь: А — осеред-ковое (Солдатовские перекаты); Б — русловое (район п. Акутиха); В — пойменно-русловое (район с. Вороново); Г — раздвоенное русло (нижнее течение); Д — пойменная многорукавность (район
г. Сургут)
в многоводную фазу режима, что определяется наличием на них растительности (часто древесной), создающей существенно большую шероховатость русла посередине реки (над островом) по сравнению с руслами огибающих его рукавов. Наличие островов определяет уже морфологический облик самого русла, его морфодинамический тип и во все фазы водного режима сказывается на кинематике и структуре потока (рис. 1, Б).
Зарастание осередков и образование островов означает переход от одного структурного уровня проявлений русловых процессов к другому — от грядо-
вого движения наносов (макроформы рельефа русла) к островным разветвлениям (формы самого русла). Острова, образующиеся при зарастании осередков, — элементарные; они сохраняют размеры осередков, а на начальном этапе и форму в плане [8]. Со временем они увеличиваются в размерах вследствие развития возле них отмелей и кос. Объединяясь между собой, они образуют крупные острова, форма которых в плане сохраняется такой же, как и у элементарных островов, но их дальнейшая эволюция может привести к причленению островов к берегам за счет обмеления и зарастания разделяющих их рукавов. Разветвления, образованные как элементарными, так и крупными островами, — русловые, так как сопоставимы по размерам с излучинами русла (в отличие от осередковых, соизмеримых с извилинами динамической оси потока возле побочней). Объединение крупных островов приводит к образованию островных массивов сложной конфигурации и значительному удалению рукавов, которые эти массивы разделяют. Форма такой эволюции — пойменно-русловые разветвления (рис. 1, В), сопоставимые с серией излучин русла. Поэтому в них оба рукава характеризуются уже развитием своих типов русла, иногда морфодинами-чески разных в каждом из них, а сами разветвления образуют одиночные образования или сопряженные системы, в том числе вместе с русловыми разветвлениями, либо представляют собой самостоятельный морфодинамический тип русла.
Более высокий уровень разветвленности русел — раздвоенные русла, это такая разновидность разветвлений, при которой река на участке большой протяженности течет двумя (или более) рукавами, разделенными обширными островными массивами. Гидравлическая связь между ними осуществляется по поперечным протокам, составляющими пойменную многорукавность (рис. 1, Г). Протяженность участков с таким типом русла изменяется от 5—15 км при его ширине 150—200 м и до нескольких сотен километров на крупнейших реках. Рукава раздвоенного русла расположены обычно вблизи коренных берегов реки в противоположных частях дна долины либо один из них — вдоль коренного берега, второй — среди поймы. Если рукава проходят у разных бортов долины, то в этом случае ширина пояса разветвления равна ширине дна долины (пойма плюс русло), т.е. Д
пр
<< Дд.
Такие разветвления сопоставимы с морфологически однородными участками.
Морфологический элемент Осе редок Элементарный остров Остров Островной массив Расчлененная па отдельные части пойма
Форма разветвления О се ре л ко вые Островные разветвления Раздвоенное русло Пойменная многорукав-ность
разветвлен кя с,.,,......_ Пойменно- Русловые русловые
Водоток ] I рот ока Протока Рукав Ответвление Пойменная 1 фотока
Рис. 2. Схема структуры разветвлений речных русел
Примеры раздвоенного русла: Большая (правый рукав) и Малая (левый рукав) Обь в нижнем течении, Днестр и протока Турунчук, левый и правый Чарыш, собственно Чарыш и протока Быстрая на р. Чарыше Аксай и Дон, Ахтуба и Волга, разветвления на верхней Аргуни. Рукава, образующие раздвоенное русло, могут быть как равноценными по водности, так и существенно различаться (доля Ахтубы составляет всего 3% стока Волги). Проходя в противоположных частях дна долины, они частично принимают и отдают часть стока в расчленяющие пойму протоки, а имея собственный водосбор, характеризуются особенностями водного и руслового режимов. Обычно они распространены в низовьях рек (на Оби, Волге, Днестре), но встречаются и во внутриконтинентальных районах (Чарыш, Аргунь); в обоих случаях причина их образования заключается в направленной аккумуляции наносов вследствие устьевого удлинения реки или тектонического опускания территории.
Русловые, пойменно-русловые разветвления и раздвоенное русло при определенных условиях сопровождаются пойменной многорукавностью, представляющей собой расчленение широкой поймы или островных массивов многочисленными, но маловодными по отношению к основным рукавам пойменными протоками (рис. 1, Д), очень длинными, намного превышающими длину русловых разветвлений. При развитой пойменной многорукавности пойменные протоки в сумме забирают до 30—50% общего расхода воды в реке, но водность каждой из них не превышает нескольких процентов. Условие ее существования — прохождение руслоформирующих расходов воды при затопленной пойме [8].
Н.И. Маккавеев [5] предложил водотоки в разветвлениях русла разделять по их относительной длине и значимости в развитии русла на протоки, рукава и ответвления, соответствующие различным структурным уровням разветвлений (рис. 2). Протоки отделяются одна от другой осередками. Поскольку при зарастании осередки превращаются в элементарные острова, протоками также называют огибающие их водотоки из-за их соизмеримости, относительной молодости и гидравлического сходства с водотоками возле осередков. Рукава, по Н.И. Маккавееву, имеют длину одного порядка с длиной излучин /рук разветвления соизмерим с шагом излучин Ц Острова, разделяющие русло на рукава, обычно представляют собой совокупность объединившихся элементарных островов, заросших проток между ними, которые превратились в пойменные ложбины, и причленившихся к ним побочней и кос. С увеличением длины ослабляется зависимость режима истоков (узла разветвления) от режима устьев (узла слияния) рукавов. При неодинаковой пропускной способности рукавов может создаваться
— ^^ а шаг ^разв Цизд.
значительная разница в уровнях по обеим сторонам разделяющего острова. В русловых разветвлениях можно выделить также один или несколько главных (основных) и второстепенные рукава. В главных рукавах сосредоточена большая часть расхода воды; их переформирования (развитие, отмирание, периодическое обмеление и углубление и т.д.) определяют характер русловых деформаций всего разветвленного русла. Разделяющие их острова, как правило, расположены посередине реки, хотя при определенных условиях возможно их формирование вдоль одного берега, от которого они отделены сравнительно маловодными (по сравнению с одним главным) второстепенными рукавами.
Ответвления — водотоки очень большой длины (до нескольких десятков или даже сотен километров на реках разного порядка). Их гидрологический режим может отличаться от режима главной реки, так как они имеют собственный водосбор, а русловой режим не зависит от переформирований основного русла реки. Встречаются две разновидности ответвлений. К первой относятся самостоятельные рукава реки, образующие раздвоенное русло. Вторую разновидность составляет система относительно маловодных водотоков, формирующих пойменную многорукавность. Очевидно, чтобы избежать терминологической путаницы, ответвлениями следует считать только те, которые образуют раздвоенное русло, тогда как остальные нужно называть пойменными протоками.
Таким образом, на «доостровном» уровне развет-вленность проявляется только в межень и выражается в виде либо поднимающихся над водой выступов шероховатости, либо осередков и проток возле них. Разветвления на уровне форм русла при разделении потока островом, островным массивом или группой островов образуют русловые или пойменно-русловые разветвления (русловую многорукавность). На уровне элемента речной долины — поймы — разветвлен-ность проявляется в форме ответвлений, создающих раздвоенные русла, либо в виде пойменной много-рукавности. Различные уровни разветвленности — островная, раздвоенные русла и пойменная много-рукавность — могут проявляться одновременно или сосуществовать с другими морфодинамическими типами русла — извилистым и прямолинейным, составляя формы большего или меньшего порядка в иерархии форм русла. Пойменные протоки, ответвления и рукава в русловых разветвлениях могут меандрировать или иметь разветвленное русло, характеризоваться развитием осередков, побочней или других форм руслового рельефа. Иначе говоря, различные по длине, водности и другим параметрам протоки, рукава, ответвления и связанные с ними осередки, острова и островные массивы, их сочетания и возможный последовательный переход от простых форм к все более сложным создают определенную структуру разветвленных русел (рис. 2).
Основные элементы островного разветвления — рукава с разделяющими их островами и островными массивами. Наиболее крупный структурный уровень разветвлений — раздвоенные русла, представленные ответвлениями, разделенными очень крупными островными массивами. Причленение островов, в том числе элементарных и островных массивов, к пойме, их объединение в своеобразные архипелаги островов между ответвлениями приводят к формированию пойменной многорукавности, представленной пойменными протоками, расчленяющими пойму и островные массивы на отдельные части.
Типизация разветвленных русел. Главные признаки разветвлений, определяющие их морфоди-намический тип, — взаимное расположение разветвлений (рукавов и разделяющих их островов) по длине морфологических однородных участков реки, особенности распределения в них стока воды, их размеры, сопряженность переформирований и то, что основные рукава могут иметь свой тип русла. Каждое разветвление в свою очередь характеризуется числом основных рукавов (всегда могут существовать второстепенные рукава или пойменные протоки, не определяющие тип разветвления), что определяет степень многорукавности русла (один основной и второстепенные; двух-, трехрукавные и более). Число островов и межостровных проток, расчленяющих островной массив между основными рукавами на части, характеризует сложность каждого разветвления, специфику их морфологии и динамики благодаря существованию гидравлической связи между основными рукавами и взаимосвязей в развитии смежных разветвлений (таблица). Кроме того, в каждом рукаве могут существовать разветвления или другие формы русла второго порядка. Их следует отличать от морфодинамических типов русел рукавов в пойменно-русловых разветвлениях и ответвлений раздвоенных русел.
Всю совокупность разветвлений, эволюционные и пространственные соотношения между ними можно представить в виде схемы (рис. 3), левая часть которой соответствует основным структурным уровням разветвлений, центральная — морфодинами-ческим типам, а правая — типам русел ответвлений или возможным осложнениям рукавов формами русла второго-третьего порядков. В этой системе одиночные, односторонние, параллельно-рукавные и разбросанные разветвления представляют собой типы островных разветвлений. Будучи образованы элементарными островами, крупными островными массивами вследствие их объединения и разрастания или группами островов, они составляют наиболее распространенный структурный уровень разветвленных русел. Чередующиеся односторонние разветвления и разветвленно-извилистые русла занимают промежуточное положение между ними и меандрирующими руслами, равно как и односторонние разветвления, если они образованы небольшими прибрежными
Рис. 3. Схема соотношения структурных уровней разветвленности и морфодинамических типов разветвлений. Толстые стрелки — эволюционный ряд разветвлений
островами; их можно считать промежуточным типом между русловыми разветвлениями и прямолинейным неразветвленным руслом.
Более низкий структурный уровень представлен осередковыми разветвлениями, проявляющимися только в межень и являющимися в то же время необходимым условием формирования русловых (островных) разветвлений, хотя осередковые разветвления могут иметь и самостоятельное значение и вследствие своего иерархического положения в системе русловых форм осложнять морфологию и переформирования русловых разветвлений. Еще более низкий структурный уровень занимают точечные разветвления, которые встречаются в русле любого морфодина-мического типа, а у порожисто-водопадных русел горных рек доминируют. Пойменно-русловые разветвления представляют собой, с одной стороны, более высокий структурный уровень разветвлений, а с другой — возможную конечную форму эволюции островных разветвлений. Высший структурный уровень разветвлений принадлежит раздвоенным руслам. Их основные рукава, как и рукава пойменно-русловых разветвлений, характеризуются своими
морфодинамическими типами русла. Особое положение в общей структуре разветвлений занимает пойменная многорукавность, которая сопровождает широкопойменное русло любого морфодинамического типа. Вместе с тем русло любого типа может быть осложнено формами второго и третьего порядка.
Гидролого-морфологическое обоснование типизации разветвленных русел. Русловые разветвления, возникая вследствие образования островов, обусловливают, как и любые другие формы русла, соответствующую им структуру потока. Это определяет их динамическую устойчивость, создает предпосылки дальнейшего развития и закономерные соотношения между их параметрами и характеристиками стока воды, наносов, устойчивости русла и т.д.
Объективность выделения разновидностей разветвленных русел подтверждается гидролого-морфологическими зависимостями, которые связывают их характеристики (степень разветвленности русла, его суммарную ширину, радиус кривизны динамической оси потока, относительную ширину островов и т.д.) с показателями устойчивости русла, удельным среднемаксималь-ным расходом воды [11], а также со структурой разветвлений разных типов, определяющей характер рассредоточения стока по рукавам разного порядка [1].
Действительно, поскольку в разветвлениях происходит продольное (по длине участка реки) рассредоточение стока, то каждый рукав может характеризоваться условным порядком Щу — величиной, обратной порядку реки, возрастающему по мере впадения притоков. Условный порядок Щу позволяет сопоставлять отдельные ответвления, рукава и протоки как в данном разветвлении, так и в разветвлениях на разных участках реки и на разных реках. Критериями для подобных сопоставлений служат показатели
ДЛ^ЛТ-Л^, (1)
дм
ЛДГ2 =-
N
(2)
где N — порядок реки, соответствующий участку выше разветвления; — минимальный условный порядок водотока, возникающего при последовательном делении русла на рукава (при этом не учитываются протоки возле элементарных островов); к — индекс руслового разветвления. Если ДЩп = ДЩ12, то раз-
Классификация русел рек, разветвленных на рукава
Характеристика Геоморфологи-
разветвленности ческие
типы
Виды разветвлений русел по числу основных рукавов или ответвлений по числу островов, образующих разветвления широкопойменные и адаптированные е ы
один двухрукав-ные трехрукав-ные и более простые (один остров) сложные (группы островов) н н а з е л га
Односторонние + - - + - + -
Чередующиеся + - - + + + +
односторонние
Одиночные - + + + + + +
Веерные - + + - + + -
Сопряженные - + + + + + +
Параллельно- - + - + + + +
рукавные
Разветвленно- + - - - + + -
извилистые
Пойменно- - + - + - + -
русловые
Разбросанные - - + - + + -
Раздвоенное - + - + + + -
русло
к,
рук
^ра
^ра
В неразветвленном русле У = Ку = 0, так как Крук = 1; в простом одиночном разветвлении Крук = 3 и Ку = У = 1. Дальнейшие усложнение разветвлений характеризуется увеличением всех параметров, причем их величина — в определенных пределах —соответствует разветвлениям того или иного морфодина-мического типа: в сложных одиночных разветвлениях Крук = 5^16, Ку= 2^5; в сопряженных разветвлениях Крук = 9^25, Ку = 3^6; в параллельно-рукавных разветвлениях — Крук = 12^46, Ку = 4^9; малые значения критерия АЫ2 (до 0,15) характерны для простых одиночных разветвлений, тогда как для всех остальных его величина находится в пределах 0,2—0,4, увеличи-
* Особенности морфологии и режим переформирований каждого типа как основа для выделения каждого из них рассмотрены в [9, 10].
ветвления подобны. Поэтому показатель (1) назван критерием подобия разветвлений. Второй критерий подобия (2) представляет нормирование первого критерия (1) по порядку реки N. Он оценивает меру идентичности разветвлений (и рассредоточения стока) на реках разных размеров или участках реки, отличающихся по водоносности. К количественным характеристикам русловых разветвлений относятся также число рукавов (Крук) в каждом из них, число узлов (Ку) и уровней разделения русла на рукава (У), по — число островов в разветвлении, а также их отношения к шагу разветвления (Хразв):
Рис. 4. Соотношение длины Lo и ширины Во островов средней Оби в одиночных и сопряженных разветвлениях. Разветвления: 1 — одиночное; 2 — сопряженное; 3 — пойменно-русловое.
ваясь в пойменно-русловых до 0,6—0,8. Для выделения типов разветвлений можно использовать также более сложные для расчета индексы, основанные на учете суммарной длины рукавов [16] или осередков и островов [18, 19], выраженные относительно размера реки (длины участка).
Различие в морфометрических характеристиках островов в разветвлениях разного типа — одиночных и сопряженных — обнаружено А.М. Тарбеевой [6] на Средней Оби. Согласно графикам связи Lо ~ Во (рис. 4) острова в одиночных разветвлениях имеют удлиненную форму ^о/Во = 7,2), за исключением самых малых, форма которых приближается к каплевидной. Известно, что с точки зрения гидравлического сопротивления, оказываемого островом, оптимально Lо/Bо = 3—4 [15, 17]. Для островов Оби характерно соотношение Lо/Bо = 4,3, определяющее равные возможности развития обоих рукавов. Для сопряженных разветвлений Lо/Bо<3—4. Очевидно, это связано с закономерной извилистостью потока по развивающейся системе рукавов у противоположных берегов реки в каждом последующем звене разветвлений.
Для проверки достоверности выделения морфо-динамических типов разветвленного русла применен дискриминантный анализ ряда параметров разветвлений рек бассейна Северной Двины [13]. Каждое из 60 разветвлений исследуемых рек по качественным признакам отнесено к одному из 5 морфодинамиче-ских типов русла (пойменно-русловое, одиночное, параллельно-рукавное, одностороннее, сопряженное). Методом общей модели дискриминантного анализа [7] проанализирован 6-мерный вектор (N, Крук, Lразв, Крук/^разв, ANh AN2) на предмет его отнесения к тому или иному морфодинамическому типу. Разделение (дискриминация) проводилось на основе выявления неких оптимальных функций (правил дискриминации) X1, X2 ,... , для каждой пары которых может быть построена диаграмма рассеяния (рис. 5). На диаграмме видно, что разветвления разных типов локализованы в отдельных областях плоскости, т.е. существует статистически достоверное разделение всего комплекса значений (N, K, l, К/l, AN1, AN2) на основе линейной функции вида X1P + X2P + X3P + X4P + X5P, где P —
4п
Л
з- -.
!: Ж/
1 1- !р V
1 2- (
к -2 -*-1
к о
% -3-4-5 И-1-1-1-1-1-
-4 -2 0 2 ^ 4 6
Канонический корень 1
Рис. 5. Диаграммы рассеяния канонических значений параметров, характеризующих разветвления разных морфодинамических типов на реках бассейна Северной Двины: 1 — пойменно-русловое;
2 — одиночное; 3 — параллельно-рукавное; 4 — одностороннее;
5 — сопряженное
величина исследуемой характеристики разветвления, Х1. X5 — канонический корень. Сильнее всего отличаются пойменно-русловые разветвления от одиночных, односторонних и сопряженных. Наоборот, слабо отличаются по количественным характеристикам (невысокая дискриминация) одиночные и односторонние разветвления, а также пойменно-русловые и параллельно-рукавные. Мало распространенные на реках бассейна Северной Двины сопряженные развет-
вления демонстрируют тенденцию к формированию отдельной области на диаграмме рассеяния.
Все выделенные морфодинамические типы разветвлений характеризуются определенным режимом многолетних деформаций, анализ которых приведен как в виде обобщений [8], так и в публикациях о конкретных реках. Однако все динамические характеристики русел, как и коэффициенты в гидролого-морфологических зависимостях, имеют региональный смысл и отличаются на разных реках из-за различий в водоносности, внутригодовом распределении стока, стоке наносов, устойчивости русла, условиях прохождения руслоформирующих расходов воды и т.д.
Заключение. Выделенные и обоснованные типы разветвлений не исчерпывают всего их многообразия. В классификации и на схеме пространственных и эволюционных соотношений (рис. 3) есть ячейка «разбросанные русла», не включенные в гидролого-морфологические связи и анализ деформаций. Эта ячейка соответствует тем сложным разветвлениям, морфология и режим деформаций которых на данном этапе изученности остаются еще практически не раскрытыми. В свое время именно из этой обобщенной ячейки были выделены параллельно-рукавные и пойменно-русловые разветвления. Очевидно, что освоение рек с этим типом русла приведет к познанию специфики и закономерностей их морфологии и динамики, что даст основания для уточнений и расширения всей классификации и получения новых зависимостей.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Алексеевский Н.И., Чалов С.Р. Гидрологические функции разветвленного русла. М., 2009. 240 с.
2. Великанов МЛ. Русловой процесс. М.: Госфизмат-издат, 1958. 395 с.
3. Карасев И.Ф. Русловые процессы при переброске стока. Л.: Гидрометеоиздат, 1975. 288 с.
4. Лосиевский А.И. Лаборатория исследований процессов образования перекатов // Тр. ЦНИИВТ. 1934. Вып. 36. 98 с.
5. Маккавеев Н.И. Русло реки и эрозия в бассейне. М.: Изд-во АН СССР, 1955. 347 с.
6. Тарбеева А.М. Формирование и эволюция островов в русле Оби // Эрозионные, русловые процессы и проблемы гидроэкологии. М., 2004. С. 202-208.
7. Халафян А.А. Statictica 6. Статистический анализ данных. М.: Бином, 2007. 512 с.
8. Чалов Р.С. Географические исследования русловых процессов. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1979. 231 с.
9. Чалов Р.С. Морфологические типы русел равнинных рек, разветвленных на рукава // Вод. ресурсы. 1998. Т. 25, № 2. С. 179-185.
10. Чалов Р.С. Сложно-разветвленные русла равнинных рек: условия формирования, морфология и деформации // Там же. 2001. Т. 28, № 2. С. 166-171.
11. Чалов Р.С. Русловедение: теория, география, практика. Т. 1. Русловые процессы: факторы, механизмы, формы
проявления и условия формирования речных русел. М.: Изд-во ЛКИ, 2008. 608 с.
12. Чалов Р.С., Завадский А.С., Панин А.В. Речные излучины. М.: Изд-во Моск. ун-та, 2004. 371 с.
13. Чалов С.Р., Федоровский А.Н. Разветвления рек бассейна Северной Двины // Водное хозяйство России. 2009. № 6. C. 37-52
14. Чернышов Ф.М. Повышение эффективности путевых работ на многорукавных участках судоходных рек. Новосибирск: Изд-во НИИВТ, 1973. 324 с.
15. Baker V.R. Strtam-channel respons to floods with examples from central Tehas // Geol. Soc. Amer. Bull. 1977. N 8. Р. 1057-1071.
16. Brice JC. Index for description of channel braiding // Ibid. 1960. Vol. 71. 1833 p.
17. Komar P.D. Shapes of streamlintd island on the Earth and Marth: Experiments and analysesof the minimum-drag form // Geology. 1983. N 11. P. 651-654.
18. Riley S.J. Some differences between distributing and braiding channels // J. Hydrology N.Z. 1975. Bd 14, N 1. S. 1-8.
19. Smith L.C., Isacks B.L., Bloom A.L., Murray B.A. Estimation of discharge from three braided rivers using synthetic aperture radar satellite imagery: potential application to ungauged basins // Water Res. Res. 1996. Vol. 32, N 7. P. 2021-2034.
Поступила в редакцию 02.12.1010
R.S. Chalov, S.R. Chalov, N.I. Alexeevsky
STRUCTURAL LEVELS OF FORMATION AND TYPOLOGY OF BRAIDED RIVER CHANNELS
The broad variety of braided channels could be grouped into five structural levels, i.e. point-braided, bar-braided, island-braided, anabranching and anastomosing. Certain morphological units are identified, such as bars, islands, island sections, dissected floodplain and trunk channels, branches, arm channels and floodplain channels. Conditions of island-braided channels formation are described in terms of morphology, regime, morphometric and hydro-morphological characteristics.
Key words: channel processes, braided channels, islands, branches, bars, channel patterns.
