Гидрологические процессы и явления

Довольно широко известными являются типизации ботаника Р.А. Еленевского (1936), почвоведа В.Р. Вильямса (1949), геоморфолога Е.В. Шанцера (1951), гидрологов Н.И. Маккавеева (1955) и И.В. Попова (I969). Приведенный ниже анализ этих типизаций выполнен И.В. Поповым (1969).

В.Р. Вильямс выделяет поймы зернистые и слоистые. Первые характеризуются глинистыми почвами и ровной поверхностью, а вторые - слоистыми песчаными почвами и гривистым рельефом поверхности.

Р.А. Еленевский, используя такие признаки, как происхождение, рельеф и строение поймы, выделяет два класса типов пойм: А - неразвитые. Б - развитые (рис. 3).

Рис. 3. Схема типизации пойм по Р.А. Еленевскому

Дадим краткое описание этих типов.

Класс А - неразвитые поймы - сложены в своей толще породами неаллювиального происхождения.

1. Надморенная пойма образована продуктами отложений ледников, в которые врезано русло реки. Сверху моренные отложения перекрыты тонким слоем суглинка, образованного в результате осаждения взвешенных в воде наносов.

2. Надкоренная пойма подстилается коренными породами дна речной долины.

3. Древнеозерно-торфяная пойма возникает, когда русло реки проходит по месту древнего ложа озера, заполненного озерными отложениями. Наличие таких пойм соответствует схеме образования речных долин, данной В.В. Докучаевым еще в 1878 г.

4. Озерно-плавневая пойма образуется в местах впадения реки в озеро, где река отлагает наносы и образует низкие острова с озерками и болотами.

5. Лиманная пойма представляет собой систему замкнутых депрессий - лиманов. В половодье эти лиманы сливаются между собой, а в межень разобщаются. Такие поймы образуются при протекании реки по низким ровным степным участкам, когда сила потока (уклон местности) оказывается недостаточной для глубокого вреза русла и поток в половодье затопляет прилегающие участки местности.

6. Горные поймы образуются в ходе плановых деформаций русел горных рек, сложены крупными аллювиальными отложениями с примесью продуктов осыпей со склонов долины (делювия). Эти поймы обычно узкие, с неразвитой пойменной фацией аллювия из-за того, что в период кратковременных разливов пойменные потоки имеют большие скорости течения, препятствующие отложению взвешенных наносов.

Класс Б - развитые поймы - сложены во всей своей толще аллювиальными отложениями, они созданы в процессе переотложения рекой наносов путем деформаций русла.

Развитые поймы делятся на четыре группы типов: I - обвалованно-равнинные, II - сегментно-гривистые, III - островные, IV - дельтовые.

Группа типов обвалованных пойм характеризуется наличием высокого участка поймы (вала) вдоль русла реки и выровненной поверхности. Сегментно-гривистые поймы имеют гривистый микрорельеф поверхности. Островные поймы возникают при формировании рекой островов. Дельтовые поймы, являясь по существу тоже островными, образуются в дельтах крупных рек.

Характеристика многих типов этого класса пойм ясна из их названия (рис. 4) и в расшифровке нуждаются только некоторые из них.

Останцево-гривистая пойма образуется в ходе свободного меандрирования, когда в окружении поверхности аллювиальных отложений располагаются высокие незатопляемые остатки террасы. Такие останцы возникают при соединении размываемых берегов двух излучин, размывающих в процессе своего развития склон террасы (рис. 4).

Рис. 4. Образование останцов на пойме свободно меандрирующих рек

Скрыто-гривисто-болотная пойма характеризуется развитием на поверхности аллювиальных отложений слоя торфа, нивелирующего ее исходный гривистый рельеф.

Ступенчато-гривистая пойма возникает при сочетании плановых и высотных деформаций русла реки, когда разновозрастные пояса меандрирования или сегменты поймы формируются при заметной разнице в высоте продольного профиля реки.

Гривисто-проносная пойма характеризуется наличием прямых параллельных друг другу и линии берега повышений с разделяющими их ложбинами, по которым в половодье движутся сосредоточенные пойменные потоки. Генезис таких участков поймы, как отмечает И.В. Попов (1969), не вполне ясен. Е.В. Шанцер считал, что такие поймы образуются при смещении прямолинейного участка русла параллельно самому себе так, что вдоль намываемого берега происходит причленение побочной и образование прямых параллельных грив.

Таежно-аласная пойма характерна для районов многолетней мерзлоты, где при оттаивании линз льда в толще поймы ее поверхность проседает и образуются своеобразные вторичные озера - аласы.

Овражно-делювиальная пойма возникает при сильном размыве террасы временными водотоками с образованием оврагов. Материал размыва в виде конусов выноса отлагается на относительно узкой пойме, перекрывая первичные аллювиальные отложения и рельеф поверхности.

Стародельтовая пойма представлена наиболее старыми и высокими островами в дельте реки.

Плавневая пойма - это молодые низкие острова.

Подводная пойма - скопления наносов, находящиеся под поверхностью воды.

Данные разновидности дельтовых пойм представляют собой различные стадии развития дельтовых островов.

Названия остальных типов пойм, на наш взгляд, не нуждаются в пояснении.

Положительным моментом типизации Р.А. Еленевского является то, что в ее основу положен большой фактический материал по поймам различных природных зон и участков течения реки, свидетельствующий об огромной работе, проделанной автором. Недостаток этой типизации обусловлен отсутствием в то время систематизированных представлений о русловых деформациях и, как считает Е.В. Шанцер, отсутствием связи процессов образования пойм с русловыми переформированиями.

Степень врезанности и ширина поймы, как условия развития речного русла

Совместное рассмотрение и противопоставление врезанных и широкопойменных условий развития русловых процессов не всегда является удачным. Формально следовало бы противопоставлять широкопойменным - узкопойменные, или даже беспойменные условия развития русел, а врезанным руслам - аккумулирующие. Врезанные русла не всегда являются беспойменными.

К беспойменным условиям развития рек относятся несколько случаев, различающихся по генезису. Признаком беспойменных рек является отсутствие выхода высоких вод из бровок. Причины отсутствия выхода вод на пойму: 1) река врезалась (рис. 5а); 2) пойма наросла (рис. 5б); 3) наполнение русла уменьшилось (рис. 5в). Из рассмотренных вариантов только изображенный на рис. 6а можно отнести к врезанным руслам, остальные, хотя и похожи на него, но не являются врезанными по генезису.

Рис. 5. Варианты образования беспойменных (врезанных) рек

Различие других условий развития русловых деформаций: врезанные - нейтральные - антидолины (аккумулирующие) заключается в отношении отметки уровня воды в реке Н_Р к отметке окружающей территории Н_П. При Н_Р<<Н_П река является врезанной, при Н_Р<=Н_П - нейтральной, При Н_Р>Н_П река имеет антидолину.

Термин «антидолина» использован в работе (Кузьмин И.А. и др., 1986). В ней на основе анализа материалов по рекам Амударья, Терек, Или, Кубань, Кура, Хуанхэ определены основные черты рек, уровень долины в которых выше отметок окружающей территории. Среди них: повышение реки вследствие отложения наносов; разливы реки в высокую воду на больших территориях; периодические свалы реки в новое направление, формирование нового русла ниже свала и временное развитие попятной эрозии выше него и др. С.С. Мазавина (1972) описывает: «Сырдарья блуждает по обширной территории и, постепенно поднимаясь в собственных отложениях над окружающей местностью, в конце концов покидает русло и перебрасывается в пониженные места долины» и приводит характерный рисунок поперечного профиля долины с понижениями в обе стороны от русла. Выразительный рисунок приведён в книге (Чалов Р.С. и др., 1999), на котором окружающая территория показана ниже не только поверхности, но и дна реки. Там же (Чалов Р.С. и др., 1999, с. 128) отмечается, что аккумуляция наносов в нижнем течении р. Хуанхэ, Янцзы и Амур проявляется в широком распространении приустьевых озёр на притоках. Заполняя русло и долину аллювием и поднимая своё ложе, Амур аллювиальными отложениями создал «плотины» в устьях своих притоков, образовав на них озёра и болота (Соловьев И.А., 1967). А.В. Чернов (1983, с. 113) для рек, аккумулирующих наносы, выделяет наложенные, одноярусные и обвалованные поймы.

Морфологическое различие врезанных и аккумулирующих рек причиной имеет соотношение транспортирующей способности потока R_тр и расхода наносов R. При R=R_тр количество взмываемых и осаждающихся частиц равно, наблюдается сбалансированный обмен материалом. Если R>R_тр, то поток не в состоянии переносить весь объём наносов, и часть из них переходит в состав речных отложений. Противоположные процессы возникают при R<R_тр (Алексеевский Н.И., Чалов Р.С., 1997).

Дисбаланс между транспортирующей способностью потока и поступлением наносов на разных системных уровнях проявляется по-своему. На уровне русловых форм (система «поток-грунт») он проявляется в развитии или деградации этих форм. На уровне системы «поток-русло» он приводит к образованию различных типов русловых процессов (Кондратьев А.Н., 2001). Сейчас рассматривается дисбаланс на уровне системы «река-водосбор», где он приводит к врезанию или повышению продольного профиля реки.

Другой геоморфологический фактор, относительная ширина поймы, также различается по степени своего проявления (беспойменность, узкопойменность и широкопойменность), что по отношению к реке выражается как широкопойменные, адаптированные и беспойменные русла (Чалов Р.С., 1997, с. 53). Этот фактор, хотя и связан иногда в некоторой степени с врезанностью русла («Чем больше дефицит наносов, тем интенсивнее врезание, тем уже дно долины и вероятнее образование беспойменного врезанного русла» (Чалов Р.С., 1996, с. 29), но обычно эти условия могут рассматриваться как независимые. Поэтому можно выделить следующий геоморфологический ряд: беспойменные - узкопойменные - широкопойменные реки.

Следующим шагом является объединение этих двух морфологически-генетических факторов. Для одновременного рассмотрения нескольких определяющих факторов используется многомерная таблица, по осям которой отложены степени проявления этих факторов, а в соответствующих клетках расположены результирующие проявления процесса (например, метод турнирной таблицы (Чернов А.В., 1983), морфологический ящик природы (Кондратьев А.Н., 2003). Примером использования такого объединения является таблица морфодинамических типов русел (см. на обложке книги Р.С. Чалова (1997)), по одной оси которой отложена относительная транспортирующая способность потока, выражающаяся в степени извилистости или русловой разветвлённости русла, а по другой оси - относительная ширина поймы, определяющая степень ограничения планового развития русла. Другим примером могут быть двумерные таблицы типов русел, по одной оси которой отложена относительная транспортирующая способность потока, а по другой степень затопляемости поймы, и таблица видов меандрирования, совместно учитывающая степень развитости излучин и степень планового ограничения (Кондратьев А.Н., 2001).

Расположим степень планового ограничения развития русловых процессов по вертикали, а несоответствие транспортирующей способности потока и поступления наносов, морфологически выражающееся во врезании или повышении продольного профиля реки - по горизонтали (рис. 6).

Рис. 6. Морфологические проявления сочетаний факторов руслоформирования

В левом верхнем углу таблицы на рис. 7 расположены описанные выше реки с широкопойменными антидолинами: р. Сырдарья, Хуанхэ и др. В более узких поймах находятся адаптированные антидолины (например, р. Амур, ниже в левом столбце на рис. 7). В среднем столбце расположены «обычные» широкопойменные, адаптированные и беспойменные реки. В правом столбце - врезанные реки с широкими и узкими бывшими поймами и при отсутствии пойм. Полученная двухфакторная таблица полнее характеризует совместное проявление вертикальных и горизонтальных деформаций речного русла на системном уровне «река - водосбор». Она не учитывает многих других условий развития речных русел. Для их учёта стоит использовать другие многофакторные таблицы с соответствующими определяющими факторами.

Размещено на Allbest.ru