Руслоформирующие факторы равнинных рек
A.Н. Кондратьев
Описывается эксперимент, в результате которого был воспроизведён осерёдковый тип руслового процесса. В лотке, шириной 2 м, измерялся расход влекомых наносов. Получена временная неравномерность расхода влекомых наносов. Оценено время, необходимое для репрезентативного осреднения. Это время оказывается в тысячу раз больше времени, обычно затрачиваемого на измерение в натуре. Получена значительная неравномерность в распределении расхода влекомых наносов по ширине лотка. Замечена связь между положением максимума расхода влекомых наносов и морфологией русла. При полученном осерёдковом типе руслового процесса максимум приходится на плёсы между осерёдками. Это в корне отличается от распределения расхода наносов по ширине при побочневом типе руслового процесса, когда максимум расхода влекомых наносов приходится на периферийную часть пляжа, а в плёсе располагается минимум расхода влекомых наносов. С энергетической точки зрения при побочневом типе транспортирующей способности потока не хватает на транспорт всех предложенных реке наносов. При побочневом процессе транспортирующей способности потока вполне хватает для полноценного активного транспорта всех предложенных (подаваемых на этот участок верхним створом) наносов. При побочневом типе руслового процесса энергии, транспортирующей способности много, наносов относительно мало. При осередковом типе энергии для транспорта наносов мало, транспортирующая способность потока относительно мала, наносов относительно много. Русловая многорукавность является противоположностью побочневого типа.
Использование в качестве руслоформирующих факторов абсолютных значений – расхода наносов или транспортирующей способности – вызывает возражения. Предлагается одним из руслоформирующих факторов использовать отношение между транспортирующей способностью потока и поступающим расходом влекомых наносов (относительную транспортирующую способность). При перегрузке русла наносами ответная реакция реки заключается в изменении русла от извилистого к многорукавному по типу русловой многорукавности. В противоположном случае, когда наносов, наоборот, слишком мало, река компенсирует разность между большой транспортирующей способностью и относительно малым расходом наносов за счёт развития излучин, удлинения реки и в связи с этим уменьшением транспортирующей способности потока.
Такая разность или по выражению В.В. Митрофанова – диссиметрия является причиной многих явлений и процессов: “Если существует диссимметрия (разность, неравенство, отношение) между частями системы и обеспечивается взаимодействие между этими частями, то должен быть некий эффект” [1].
Частная формулировка этого правила для извилистости будет формулироваться так: “Если существует диссимметрия (разность, неравенство) между тем, что может делать (в самых разных значениях этого словосочетания) сам предмет, и тем, что заставляют делать (предлагают, приходится, нагружают) этот предмет, то результат будет представлять или некую извилистость (изгиб, волнистость, смятие) или разряжение (растяжение, разрыв)”.
Типы руслового процесса, выделенные в гидроморфологической теории руслового процесса хорошо укладываются на ось предлагаемого руслоформирующего фактора (относительная транспортирующая способность потока) [2]. Это такой порядок типов: русловая многорукавность, осерёдковый тип, ленточногрядовый тип, побочневый тип, ограниченное меандрирование свободное меандрирование. Объясняется, что лишь незавершённое меандрирование и пойменная многорукавность неправомерно поставлены на одну руслоформирующую ось с перечисленными типами руслового процесса. Предлагается рассматривать два руслоформирующих фактора совместно. Это относительная транспортирующая способность и относительное положение отметки максимума руслоформирующего расхода воды и отметки поймы [3]. При большом и частом затоплении поймы образуются условия для образования пойменных проток, а при редком и небольшом затоплении поймы таких условий нет, и развивается неразветвлённое русло. Получается двумерная матрица по одной оси которой отложена относительная транспортирующая способность потока, а по другой относительная затопляемость поймы. Такое рассмотрение даёт возможность прогнозировать изменение типа руслового процесса конкретного участка реки при изменении составляющих руслоформирующих факторов: поступление наносов на участок, транспортирующая способность потока, отметка максимума руслоформирующего расхода воды.
Многофакторность русловых процессов приводит к рассмотрению нескольких руслоформирующих факторов. Вводится в рассмотрение относительная ширина долины и относительная редукция стока, предложенная Н.С. Знаменской [4]. Получается четырёхмерное пространство определяющих русло факторов. Двумерные таблицы с какими-либо двумя руслоформирующими факторами, как, например, рассмотренная выше, является проекцией такого многомерного пространства руслоформирующих факторов на соответствующие руслоформирующие оси. Замечательно, что каждый из перечисленных руслоформирующих факторов является относительным, а не абсолютным.
Список литературы
Митрофанов В.В. От технологического брака до научного открытия, Спб., 1998.
Кондратьев Н.Е., Попов И.В., Снищенко Б.Ф. Основы гидроморфологической теории руслового процесса. - Л. : Гидрометеоиздат, 1982. - 272 с.
Маккавеев Н.И., Чалов Р.С. Русловые процессы. - М.: МГУ, 1988. - 264 с.
Знаменская Н.С. Гидравлическое моделирование русловых процессов. – Л.: Гидрометеоиздат, 1992. - 240 с.
Для подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://bedload.boom.ru/