Об'єднання альтернативних гіпотез на формування русел

A.Н. Кондратьєв

Зараз в науці про руслових процесах конкурують уявлення про кілька основних руслоформірующіх факторах, два з них: транспортує здатність потоку [1] і відношення максимуму руслоформірующего витрати до відмітки заплави [2, 3]. Доцільно взяти краще з пояснень руслоформірованія обох цих руслоформірующіх факторів.

При розгляді кожного з цих руслоформірующіх факторів саме цим чинником пояснюються фактично одні й ті ж типи руслових процесів (одні і-ті ж типи розташовуються по кожній з цих руслоформірующіх осей). Деякі типи розташовуються на цих окремих осях вдало, деякі - ні. Які типи руслових процесів не пояснюються тільки лише одним руслоформірующім фактором? По-перше, зміна транспортує здібності чи витрати завдає не призводить до розробки заплавних проток та освіти заплавній багаторукавну; інша причина, а саме - перевищення позначки руслоформірующего витрат над рівнем заплави, призводить до розробки заплавних протоку. З іншого боку, по-друге, руслових багаторукавну не пояснюється відносним становищем максимуму руслоформірующего витрати і "лінії осередку", а логічно пояснюється перевантаженням русла наносами.

Суперечність полягає в різних визначальні фактори, що виділяються для одних і тих же типів руслових процесів.

В той же час у кожного з цих руслоформірующіх факторів є свої переваги. Представляється доцільним об'єднати, тобто розглянути спільно два ці руслоформірующіх фактора. Для цього розташуємо всі типи руслового процесу не на одну вісь, чи все на одну, а відразу на дві осі. Отримуємо двовимірну таблицю. По горизонталі відкладена ступінь затоплення заплави, по вертикалі - відносна транспортує здатність потоку (рис. 1).

Рис. 1. Типи руслового процесу шірокопойменних річок, представлені у вигляді таблиці по визначальним руслоформірующім факторів.

Таким чином, у рівнинних шірокопойменних річках можна виділити два фактори руслоформірованія, кожен з яких є незалежною і по-своєму визначає тип руслового процесу. Перший з них - відносна транспортує здатність потоку - збільшується при переході по такому ланцюжку типів руслового процесу: руслових багаторукавну, ленточногрядовий тип, побочневий процес, обмежене меандрірованіе, вільне меандрірованіе. Другий фактор руслоформірованія: ставлення руслоформірующего рівня до відмітки заплави. При руслоформірующем рівні, меншому, ніж відмітка заплави, маємо ту ланцюжок типів руслового процесів, що перерахована вище (в нерозгалужене руслі), а при піку більшому, ніж відмітка заплави, маємо ті ж типи руслового процесу, тільки в розгалуженої руслі.

Варто звернути увагу, що саме в такому порядку, як в першому стовпці, відбувається зміна цих типів руслового процесу як в класифікації Н.Є. Кондратьєва і І.В. Попова, так і в класифікації Б.Ф. Сніщенко [1]. Протиріччя в порядку типів між цими класифікаціями відбувається у разі введення в них розгалужених русел.

Другий стовпець починається типом, що відповідає поєднанню заплавній та руслової багаторукавну. За транспортує здібності він відповідає руслової багаторукавну (так само переобтяжений наносами), а за умовами освіти протока відповідає заплавній багаторукавну. Такий тип руслового процесу спостерігається на річці Амур у міста Хабаровська і суперечить обом типізації, в яких руслових багаторукавну і заплавна багаторукавну рознесені на різні кінці класифікації.

Розглянута двофакторна таблиця типів руслового процесу (рис. 1) дає можливість відповідати і на нові питання. А саме, прогнозувати зміну типу руслового процесу при зміні руслоформірующіх факторів.

Наприклад: 1) У разі перевантаження потоку наносами згідно з таблицею можна прогнозувати зміна руслового процесу і поява островів. На практиці: річка Зея в своєму пониззі, підійшовши правим берегом до Білим горах з пісковика, стала їх розмивати. Потік перевантажили наносами. Тип руслового процесу на десятках кілометрів змінився, звивисте русло випрямилася, і в ньому з'явилося багато островів.

При збільшенні ж транспортує здатності згідно з таблицею можна прогнозувати протилежний процес: розмиви берегів і поява звивистості річки, як, наприклад, сталося на річці Міссісіпі при широкомасштабних випрямлення закрутів.

2) При підвищенні рівня руслоформірующего витрати вище за відмітку заплави згідно нашій таблиці прогнозуємо поліпшення умов для утворення заплавних протоку. Наприклад, річка Тулва у своєму пониззі внаслідок підпору від Воткінському гідровузла змінила свій тип руслового процесу з вільного меандрірованія на розгалужене русло (по типу заплавній багаторукавну).

І, навпаки, при зниженні руслоформірующего рівня і відмирання другорядних протоку можна прогнозувати поступове формування нерозгалужене русла.

Очевидні переваги цієї таблиці у вирішенні практичних і наукових завдань.

Зазвичай меандрірованіе розділяється на обмежений і вільний; на малюнку 1 показано, що цей поділ відбувається за величиною відносної транспортує здібності потоку. Підкреслюючи такий справжній генезис різних типів меандрірованія, можливо, варто було б назвати їх по іншому, наприклад, розвинене і нерозвинене меандрірованіе. Додатково необхідно розділяти різні види меандрірованія за ступенем прояву обмежуючих умов. У разі якщо великий дисбаланс між надходженням наносів і транспортує здатністю потоку відбувається в річці, що протікає у вузькій долині, і річці слід було б розвиватися за типом вільного меандрірованія, русло зможе розвиватися в цьому випадку лише за типом справді обмеженого меандрірованія. Але важливо те, що ця ж сама річка у разі меншого перевищення транспортує здатності над надходженням наносів зміниться так, щоб після досягнення рівноважного стану деформації проходили не за схемою вільного меандрірованія, а за схемою обмеженого меандрірованія навіть у тому випадку, якщо заплава буде широка, і в нею, начебто, могло розвиватися вільне меандрірованія.

Це висновок дає нам можливість відповісти на питання: чи може існувати обмежене меандрірованіе без обмежуючих умов? Відповідь: так. Так само, як і може існувати пряме русло без обмежуючих факторів (рис. 2).

Рис. 2. Види меандрірованія залежно від визначальних чинників.

Буквами на малюнку 2 позначено:

А - "Нерозвинене" меандрірованіе у вузькій долині, на вузькій заплаві (яке можна назвати "обмежене", обмеження є, але не воно визначає тип).

Б - "Нерозвинене" меандрірованіе в широкій долині, на широкій заплаві (нічим не обмежена).

В - "Потенційно вільне" меандрірованіе у вузькій долині (ось це дійсно даний обмежене меандрірованіе - обмеження є, і воно діє).

Г - Вільне ( "розвинуте") меандрірованіе в широкій долині (це справжнє вільне меандрірованіе).

Виходить, що двох термінів (обмежене, вільне) для характеристики меандрірованія як процесу не достатньо. У гідроморфологіческой теорії маються на увазі тільки варіанти під буквами В і Г. Можна припустити, що слід використовувати подвійну класифікацію: 1) за ступенем обмеження - пропозиція чи вільне меандрірованіе і 2) по генетичній причини - наприклад, "розвинуте" і "Нерозвинене".

Висновок: Обмежуючі умови - це третій незалежний руслоформірующій фактор. Одночасно не можна обмежуватися тільки відношенням ширини заплави до ширини русла як єдиним визначальним фактором для всіх типів руслового процесу. В широких долинах на широких заплавах можуть бути не тільки звивисті ріки, але й прямі, і розгалужені.

Розглянемо таблицю морфодінаміческіх типів руслових процесів, запропоновану Р.С. Чалова [3]. Дуже важливо, що вона є таблицею, то є, - має дві розмірності. Значить, розміщені в ній типи русел обумовлені двома руслоформірующімі чинниками.

Вертикальна вісь являє собою обмежує умова, і саме - відношення ширини заплави до ширини русла. Дійсно, в широкому руслі може бути і пряме, і звивисте, і багаторукавну русло. На горизонтальній осі розташовані звивисті, прямі нерозгалужені русла і руслових багаторукавну. На малюнку 1 показано, що визначальним чинником для такого ряду типів є відносна транспортує здатність потоку.

В цій таблиці типи розташовані за двома руслоформірующім факторів:

1 - Відносна транспортує здатність і

2 - Обмежуючі умови.

Наступний крок - об'єднати не дві, а відразу три руслоформірующіх чинники:

1 - Відносна транспортує здатність;

2 - Відносний затоплення заплави;

3 - Відносна ширина заплави.

На площині важко відобразити що виходить куб типів руслового процесу по цих трьох руслоформірующім факторів. На малюнку 1 представлена двофакторна таблиця, яка є проекцією тривимірного куба руслоформірующіх факторів на дві осі:

1 - Відносна транспортує здатність;

2 - Відносний затоплення заплави;

а двофакторна таблиця Р.С. Чалова [3] - це проекція того ж тривимірного куба на площину з двома іншими руслоформірующімі факторами:

1 - Відносна транспортує здатність;

3 - Відносна ширина заплави.

Прийом об'єднання альтернативних гіпотез плідний. Він дозволяє взяти краще з кожної гіпотези й позбавляє кожну з окремих гіпотез притаманних їм недоліків. Застосування такого об'єднання гіпотез на проблему формування типів руслових процесів дає можливість прогнозувати зміни типів руслових процесів при зміні декількох незалежних руслоформірующіх факторів.

Список літератури

Кондратьєв Н.Е., Попов И.В., Сніщенко Б.Ф. Основи гідроморфологіческой теорії руслового процесу. - Л.: Гидрометеоиздат, 1982. - 272 с.

Маккавеїв Н.І. Русло річки і ерозія в її басейні. - М.: Изд-во АН СССР, 1955. - 346 с.

Маккавеїв Н.І., Чалова Р.С. Руслових процесів. - М.: МГУ, 1988. - 264 с.

Для підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту http://bedload.boom.ru/