Байрак Г.
Методи геоморфологічних досліджень

Вивчення русла. Морфодинамічні типи русла

Послідовність вивчення русла

  1. Визначення морфології русла
  2. Морфометричні параметри русла
  3. Витрати води у руслі
  4. Морфодинамічні типи русла; як вони змінюються вздовж ріки
  5. Обчислюють ухил русла
  6. Будують поздовжні профілі дна долини або водної поверхні рік
  7. Досліджують гирла та пригирлові ділянки рік, місця впадіння приток, а також дельти

Визначення морфології русла

  • однорукавне,
  • розгалужене (багаторукавне);
  • пряме,
  • хвилясте (синусоїдальне),
  • меандроване.

Морфометричні параметри русла

  • середня ширина,
  • максимальна ширина та її місцезнаходження,
  • ширина плес,
  • довжина перекатів,
  • зміна ширини русла по довжині ріки;
  • середня глибина,
  • максимальне значення глибини;
  • швидкість течії.

Витрати води 

Витрати води у руслі, м3/с (показник характеризує величину річкового стоку та інтенсивність руслових процесів)

Q = FV,

де F – площа поперечного перерізу;
V – середня швидкість течії для всього перерізу, м/с [11].

Морфодинамічні типи русла

Виділяють такі морфодинамічні типи русла (або горизонтальні деформації русла): стрічковопасмовий прямого русла → боковиковий хвилястого русла → меандрування (вільне, незавершене); заплавна багаторукавність; руслова багаторукавність [17, 20].

Стрічково-пасмовий тип характеризується наявністю на дні ріки мікроабо мезопасм, які впорядковані вздовж течії у вигляді стрічок (рис. 3.1.1, а). Поширений у прямих чи слабовигнутих русел.

Вивчають:

  • довжину пасма λ,
  • висоту h,
  • крутість tg α = h/ λ (рис. 3.1.1, б) (гребені пасм наростають під час паводків на ріках 5-8 порядків досягають 1,5-2 м висоти, на ріках перших порядків – до 2-3 см довжини до 20-25 см) [30];
  • швидкість сповзання вниз по ріці (зазвичай від кількох до трьохсот метрів у рік, визначають за різночасовими русловими промірами і лоцманськими картами).
Стрічково-пасмовий тип русла
Рис. 3.1.1. Стрічково-пасмовий тип русла:
а) вигляд у плані; б) параметри пасма у профілі [30]

Боковиковий (побічневий) тип. Розвиваючись, пасма перекочуються у межінь, приберегові їхні частини пересихають, утворюючи піщані відмілини-боковики (рис. 3.1.2). Боковики розташовуються у шахматному порядку, розмив берегів нехарактерний.

Визначають:

  • крок боковика lб;
  • ширину меженного русла;
  • швидкість сповзання боковика – величина “намиву, розмиву” за рік за профілями русла в межах одного боковика (для цього виконують руслові знімання перекату у межінь і паводок) [40].
Боковиковий тип руслових деформацій - графічна схема
а
Космознімок ділянки Тиси (околиці с. Веряса) з боковиковим типом руслового процесу
б
Рис. 3.1.2. Боковиковий тип руслових деформацій:
а) графічна схема, де lб – крок боковиків, 1-13 – вертикальні профілі для розрахунку змін боковиків;
б) космознімок ділянки Тиси (околиці с. Веряса) з боковиковим типом процесу

Вільне меандрування. Наявне в умовах широкого днища. Пояс меандрування переходить від одного схилу долини до іншого. Утворюється серія меандр, які перебувають на різних стадіях розвитку. 

Вивчають:

  • морфологічні елементи меандри
    • довжину вздовж русла L;
    • крок меандр l (відстань між двома точками перегину осьової лінії русла),
    • довжина (стріла) прогину h,
    • радіус r,
    • кут входу αвх і кут виходу αвих із згину,
    • ширину русла Вр на вершині;
    • ширину поясу меандрування Вм;
    • ступінь розвиненості L/l;
    • показник форми r/h;
  • морфологічний тип меандр (рис. 3.1.3);
  • кількість меандр різного морфологічного типу вздовж русла;
  • швидкість еволюції меандр – за різнорічними планами руслових знімань, різночасовими космознімками і картами (рис. 3.1.4).
морфологічні елементи меандри
Морфологічні типи меандр
Рис. 3.1.3. Морфологічні типи меандр:
І – вільні, ІІ – врізані, ІІІ – адаптовані.
Підтипи: 
а) сегментні; 
б) петлеподібні (омегоподібні);
в) синусоїдальні;
г) прорвані;
д) завалені;
е) скринеподібні [47]
Синусоїдальна меандра р. Тиси (поблизу с. Королево)
а                                                                                                               б

Завалені меандри р. Стривігор
в
Еволюція вільних меандр Еволюція вільних меандр
г
Рис. 3.1.4. Вільні меандри:
а) формування меандри від сегментної до синусоїдальної;
б) синусоїдальна меандра р. Тиси (поблизу с. Королево);
в) завалені меандри р. Стривігор;
г) еволюція вільних меандр [48]:
1 – сегментних, 2 – прорваних, 3 – омегоподібних, 4 – синусоїдальних;
а-в – стадії розвитку меандр; жирним виділені зони підмиву, пунктиром – стариці

Незавершене меандрування. Характерним є виникнення прямолінійного рукава, який йде вздовж корінного берега або тераси. Головне русло поступово заноситься наносами, перетворюється на старицю, а його рукав розвивається і стає з часом головним руслом. Причиною є перекос водотоку у високу повінь, коли різниця води біля лівого та правого берега досягає для великих рік 2-7 м. У незавершеному меандруванні розвиваються врізані та адаптовані меандри. Врізані – коли вершина меандри опирається на корінний берег або терасу. Адаптовані – обмежені з двох сторін корінними берегами чи терасами.

Вивчають:

  • крок меандри l;
  • кут розвороту α;
  • ширину поясу меандрування Вм;
  • середню ширину русла В;
  • ширину меженного русла;
  • довжину берега, що підмивається (рис. 3.1.5).
Космознімок ділянки р. Стривігор з адаптованими меандрами
Рис. 3.1.5. Обмежене меандрування:
а) графічна схема, на якій l – крок меандри, α – кут развернення, Вм – ширина поясу меандрування, В – ширина русла;
б) космознімок ділянки р. Стривігор з адаптованими меандрами

Заплавна багаторукавність. Виникає коли заплави затоплюються на велику глибину або у випадку, коли вони складені різними за величиною відкладами (від суглинків до гальки). Русла зачисляють до типу розгалужених. За їхньою відносною довжиною їх поділяють на три типи:

  1. протоки – їхня довжина сумірна з довжиною боковиків, перекатів й осередків;
  2. рукави – їхня довжина має величину одного порядку з кроком звивини;
  3. відгалуження – рукави великої протяжності, які утворюють власне заплавну багаторукавність [44].

Під час вивчення поділяють потік на фрагменти і досліджують окремі рукави за типом прямого чи меандруючого русла.

Руслова багаторукавність. На відміну від стрічково-пасмового типу, ріка у цьому випадку не використовує для транспорту наносів наявного поздовжнього ухилу. Русло перевантажене наносами, граничний поздовжній ухил недовикористаний, русло міліє і розвивається в ширину. Виникають осередки, острови, які ділять річку на рукави. З часом рукави можуть відмерти, а осередки перетворитися на боковики. Під час дослідження визначають:

  1. морфодинамічний тип руслових розгалужень (рис. 3.1.6);
  2. параметри рукавів за типом прямого чи меандруючого русла;
  3. параметри осередків чи островів, які до нього належать.

Зауважимо, що незакріплені руслові форми швидко змінюються, часто існують лише протягом року, після чергової повені чи паводку можуть бути розмиті.

Морфодинамічні типи розгалужених русел

Рис. 3.1.6 (а) Морфодинамічні типи розгалужених русел [48]:
А – односторонні;
Б – черговані односторонні;
В – прості (1), складні (2), одиночні та віялові (3);
Г – прості багаторукавні (1), складні згруповані (2);
Д – паралельно-рукавні;
Е – розгалужено-звивисті;
Ж – заплавна багаторукавність;
З – розкидані русла;

Руслова багаторукавність (тип розкиданих русел) Дніпра в м. Дніпро
Рис. 3.1.6 (б) Руслова багаторукавність (тип розкиданих русел) Дніпра в м. Дніпро

Ухил русла

Обчислюють ухил русла

i = h/l,

де h – різниця абсолютних висот урізу води верхньої та нижньої точок русла;
l – довжина русла ріки між цими точками [34].

Побудова поздовжніх профілів дна долини або водної поверхні рік

Для побудови профілю дна долини використовують великомасштабні карти, тривимірні ГІС-моделі (за наявності TIN в модулі 3dAnalyst програми ArcGIS будують заданням лінії “Interpolate Line” і вибором інструмента “Profile Graph”), а також на космозображеннях у Веб-вузлі “Планета Земля”, підводячи курсор до об’єкта і зчитуючи дані “висота рельєфу”. Поздовжній профіль водної поверхні беруть з промірів глибин великих рік під час гідрологічних досліджень. Аналізують відхилення отриманих профілів стосовно профілю рівноваги, а також відповідність отриманих профілів стосовно виробленого профілю ріки.

На кожному відрізку спостерігають зміни поздовжнього профілю, який може свідчити про врізання ріки (вертикальні деформації русла). Зазначають місця переважаючої ерозії, транспорту й акумуляції матеріалу на ділянках профілю. Форма поздовжнього профілю залежить від співвідношення інтенсивності тектонічних рухів і денудації на території водозбору. За інтенсивних тектонічних піднять (коли величина врізання ріки менша від інтенсивності підняття) поздовжній профіль може мати на цій ділянці опуклу форму. За наявності низхідних тектонічних рухів, величина яких перевищує інтенсивність врізання, форма профілю стає більш увігнутою.

Формування поздовжнього профілю водної поверхні є результатом взаємодії руслового та гідрологічного режимів за різних природних умов. У багатоводних циклах профіль стає зазвичай більш увігнутим (внаслідок інтенсивного розмиву дна русла), а в маловодний період його форма, завдяки зростанню акумуляції наносів, стає більш відлогою.

Дослідження гирла та пригирлових ділянок рік

Досліджують гирла та пригирлові ділянки рік, місця впадіння приток, а також дельти. Для дельт визначають їхню форму і тип (висунення, накладення, виповнення [30]), параметри конуса чи віяла дельти, кількість і величину дельтових розгалужень, характер відкладів.

Скачати повну версію книжки (з малюнками, картами, схемами і таблицями) одним файлом