Про гіпотезах і причини формування русел

Зараз в науці про руслових процесах руслоформірующімі основними факторами вважаються транспортує здатність потоку [1] і ставлення позначки максимуму руслоформірующего витрати до відмітки заплави [2, 3].

Кожним з цих факторів пояснюються фактично одні й ті ж типи руслових процесів (одні і ті ж типи розташовуються на кожній з цих руслоформірующіх осей, причому деякі типи розташовуються на цих окремих осях вдало, деякі -- немає). Які ж типи руслових процесів не пояснюються при обліку тільки одного руслоформірующего фактора? По-перше, зміна транспортує здібності або витрати наносів не призводить до розробки заплавних проток та освіти заплавній багаторукавну, а перевищення відміткою руслоформірующего витрати рівня заплави призводить до розробки заплавних протока [2]. По-друге, руслових багаторукавну не пояснюється відносним положенням 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. У той же час у кожного з цих факторів руслоформірующіх є свої переваги. Тому доцільно розглянути спільно два ці руслоформірующіх фактора. Для цього розташуємо всі типи руслових процесів відразу на дві осі і отримаємо малюнок, в якій по горизонталі відкладена ступінь затоплення заплави, по вертикалі - відносна транспортує здатність потоку (рис. 1).

Рис. 1. Типи руслових процесів шірокопойменних річок, представлені у вигляді таблиці по визначальним руслоформірующім факторів. У першому стовпці розташовані нерозгалужені русла, що формуються при малій затопляемості заплави: а -- осередкове тип, б - побочневий тип, в - обмежена меандрірованіе, г -- вільне меандрірованіе. У другому стовпці розташовані розгалужені русла, формуються при великій затопляемості заплави: д - осередки у розгалуженій руслі, е - побочневий тип у розгалуженій руслі, ж - прорвало (незавершене) меандрірованіе, з - меандрірованіе рукавів розгалуженого русла. Збільшення відносної транспортує здатності потоку відбувається зверху вниз.

Таким чином, для рівнинних річок шірокопойменних можна виділити два фактори руслоформірованія, кожен з яких незалежний і по-своєму визначає тип руслових процесів. Перший з них - відносна транспортує здатність потоку - збільшується при переході по такому ланцюжку типів руслових процесів: руслових багаторукавну, стрічково-грядовий тип, побочневий процес, обмежене меандрірованіе, вільне меандрірованіе. Другий фактор -- ставлення позначки руслоформірующего витрати до відмітки заплави. Для руслоформірующего рівня, меншого, ніж відмітка заплави, характерна перерахованих вище ланцюжок типів руслових процесів, (в нерозгалужене руслі), а для піку більшого відмітки заплави - ті ж типи руслового процесу, тільки в розгалуженої руслі.

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

Другий стовпець починається типом, що відповідає поєднанню заплавній та руслової багаторукавну. За транспортує здібності він відповідає руслової багаторукавну (також перевантажений наносами), а за умовами освіти протока -- заплавній. Такий тип руслових процесів спостерігається на Амурі біля Хабаровська і суперечить обом згаданим типізації, в яких руслових і заплавна багаторукавну рознесені на різні кінці класифікації.

Розглянута двофакторна схема типів руслових процесів (рис. 1) дає можливість прогнозувати зміну типу при зміні руслоформірующіх факторів. Наприклад, при перевантаженні потоку наносами згідно малюнку можна прогнозувати зміна руслового процесу і поява островів. Такий прогноз підтверджують зміни, зазначені на Зее, яка в пониззі, підійшовши правим берегом до Білим горах з пісковика, стала їх розмивати. Потік перевантажили наносами. Тип процесу на десятках кілометрів змінився, звивисте русло випрямилася, і в ньому з'явилося багато островів. При збільшенні ж транспортує здібності згідно малюнку можна прогнозувати протилежний процес (розмив берегів, поява звивистості річки), відзначений, наприклад, на Міссісіпі при широкомасштабних випрямлення закрутів.

При рівнях руслоформірующего витрати вище за відмітку заплави згідно малюнку можна прогнозувати поліпшення умов для утворення заплавних протока (наприклад, р. Тулва в пониззі внаслідок підпору від Воткінському гідровузла змінила свій тип руслових процесів з вільного меандрірованія на розгалужене русло (за типом заплавній багаторукавну)). І навпаки, при зниженні рівня руслоформірующего і відмирання другорядних протоку можна прогнозувати поступове формування нерозгалужене русла.

Очевидні переваги рис. 1 у вирішенні практичних і наукових завдань.

Зазвичай меандрірованіе розділяється на обмежений і вільний. На рис. 1 показано, що обмежене та вільне меандрірованіе розрізняються за величиною відносної транспортує здатності потоку. Підкреслюючи різне походження типів меандрірованія, можливо, варто було б назвати їх інакше (наприклад, розвинене і нерозвинене меандрірованіе). Додатково необхідно розділяти різні види меандрірованія за ступенем прояву обмежуючих умов. У разі великої відносної транспортує здатності потоку річки слід було б розвиватися за типом вільного меандрірованія. Але у вузькій долині через обмеження ширини пояса меандрірованія русло може розвиватися тільки по типу обмеженого меандрірованія. Може бути протилежна ситуація - у разі меншого перевищення транспортує здатності в порівнянні з надходженням наносів річка розвиватиметься за схемою обмеженого меандрірованія навіть в широкій заплаві з достатнім простором для розміщення розвинених закрутів вільного меандрірованія.

Це висновок дозволяє позитивно відповісти на питання: чи можуть існувати обмежене меандрірованіе без обмежуючих умов і пряме русло без обмежуючих факторів (рис. 2)?

Рис. 2. Види меандрірованія залежно від визначальних чинників. При малій відносної транспортує здібності: а - "нерозвинене" меандрірованіе в вузькій долині, на вузькій заплаві (яке можна назвати "обмеженим" (обмеження є, але не воно визначає тип)), б - "нерозвинене" меандрірованіе в широкій долині, на широкій заплаві (нічим не обмежений). При великій відносній транспортує здібності: у - "потенційно вільне" меандрірованіе в вузькій долині (обмежене меандрірованіе (обмеження є і діє)), г -- вільне ( "розвинуте") меандрірованіе в широкій долині (це справжнє вільне меандрірованіе).

Таким чином, двох термінів ( "обмежена" і "вільне") для характеристики меандрірованія як процесу недостатньо. У гідроморфологіческой теорії [1] маються на увазі тільки варіанти, що відповідають рис. 2в і 2г. Можна припустити, що слід використовувати подвійну класифікацію: за ступенем обмеження (пропозиція чи вільне меандрірованіе) і 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], що має дві розмірності. Значить, розміщені в ній типи русел обумовлені руслоформірующімі двома факторами. Вертикальна вісь являє собою обмежує умова - відношення ширини заплави до ширини русла. Дійсно, в широкому руслі може бути і пряме, і звивисте, і багаторукавну русло. На горизонтальної осі розташовані звивисті, прямі нерозгалужені русла і руслових багаторукавну. На рис. 1 показано, що визначальний фактор для такого ряду типів - відносна транспортує здатність потоку. У цій таблиці типи розташовані за двома руслоформірующім факторів: 1 - відносна транспортує здатність і 2 - обмежуючі умови.

Наступний крок - об'єднання не двох, а одразу трьох руслоформірующіх факторів: відносної транспортує здібності; відносного затоплення заплави; відносної ширини заплави. На площині важко відобразити що виходить куб типів руслових процесів по цих трьох руслоформірующім факторів. На рис. 1 представлена двофакторна таблиця-проекція тривимірного куба руслоформірующіх факторів на дві осі: відносну транспортуючу здатність по вертикалі і відносне затоплення заплави по горизонталі, а двофакторна таблиця Р.С. Чалова [3] - це проекція того ж тривимірного куба на площину з двома іншими руслоформірующімі факторами: відносна транспортує здатність і відносна ширина заплави.

Прийом об'єднання альтернативних гіпотез плідний [4]. Він дозволяє використовувати найкраще з кожної гіпотези й позбавляє кожну з окремих гіпотез притаманних їм недоліків. Застосування такого об'єднання гіпотез для вирішення проблем 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.

Митрофанов В.В. Від технологічного браку до наукового відкриття. СПб.: Асоціація ТРИЗ Санкт-Петербурга, 1998. 395 с.

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