Байрак Г.
Методи геоморфологічних досліджень

З історії досліджень руслових процесів. Класифікації русел

Наукове досліджування флювіальних процесів було започатковане в кінці ХІХ ст. і пов’язане з дослідженнями річкових глибин для потреб судноплавства. Наукові основи вивчення флювіальних процесів заклали інженери В.М. Лохтін (1897) [25], який досліджував поліпшення судноплавних умов рік, та Р. Кеннеді (1895) – будував зрошувальні канали.

Дослідження флювіальних потоків розвинулися зі створенням у колишньому Ленінграді Державного гідрологічного інституту (1919) та Московського гідрометеорологічного інституту (1930). У Москві вивчення руслових процесів також концентрувалося у державному університеті імені М.В. Ломоносова. Видатні руслознавці (М.А. Веліканов, В.М. Гончаров, В.М. Маккавеєв, І.І. Леві) розробили теоретичні основи гідродинамічного напряму руслових процесів, які згодом виокремились в спеціальну дисципліну [53].

Дослідження другої половини ХХ ст. пов’язані з інтенсивними розробками теорії руслових процесів, які опирались на експериментальні дані. Почали працювати ленінградська та московська наукові школи, а також науковці Ташкента, Тбілісі, Одеси, Києва, Чернівців. Значні дослідження виконали у США, Великобританії, Нідерландах, Італії.

Виділяємо напрями досліджень флювіальних процесів, які розвинулися у другій половині ХХ ст.:

  • теорії руслових процесів;
  • форм рельєфу русла, їхнього розвитку;
  • класифікацій русел;
  • твердого стоку потоків;
  • саморегуляції русел;
  • дослідження меандрів рік, їхнього виникнення, типів, характеру змін;
  • вивчення заплав і форм рельєфу заплав тощо.

У 60-х роках ХХ ст. сформувалась гідроморфологічна теорія руслових процесів. Її розвиток пов’язують з досягненнями М.Є. Кондратьєва, І.В. Попова, К.І. Росинського, Б.Ф. Сніщенко, І.А. Кузьмина, М.І. Маккавеєва, Н.А. Ржаніцина, Р.С. Чалова, Л. Б. Леопольда, М. Ж. Вольмана. Суттєвим доробком у розвитку теорії руслових процесів стали дослідження Н.С. Знаменської.

Проаналізувавши донні форми, вона типізувала русловий процес на активний і пасивний. Активна фаза є межею розвитку головного рельєфу та ширини русла, пасивна виявляється в тому, що успадковані форми головного рельєфу впливають на потік і самі зазнають деформацій з утворенням руслових форм вищих порядків [17].

У другій половині ХХ ст. у руслознавчій літературі набули поширення питання класифікації річкових русел. Звичний поділ русел на прямолінійні, звивисті та розгалужені ввели К.І. Росинський та І.О. Кузьмін у 1947 р. М.А. Веліканов (1958) виділяв чотири типи русла за ступенем стійкості:

  1. ріки підвищеної стійкості;
  2. нормальної стійкості;
  3. рівнинні ріки зниженої стійкості;
  4. нестійкі ріки.

М.І. Маккавеєв (1971) і Р.С. Чалов (1979) запропонували розділяти русла на нестійкі, малостійкі, відносно стійкі, стійкі [28].

Ще одна класифікація русел полягала у виділенні рівнинних, напівгірських і гірських рік. Першим обґрунтував необхідність відокремлення названих трьох типів русел М.І. Маккавеєв (1955). Для гірських рік характерні бурхливі потоки, русла порожнисто-водоспадні або з безпасмовою формою руху наносів. Напівгірські русла є перехідною формою між гірськими та рівнинними, вони можуть утворювати врізані меандри у низькогір’ях або формувати розгалуження у передгір’ях. Рівнинним рікам властиве пасмове переміщення наносів і меандрування [27].

Пізніше для гірських рік Р.С.Чалов (1979) запропонував три типи руслових форм залежно від характеру переміщення наносів гірськими потоками:

  1. з розвиненими алювіальними формами;
  2. з нерозвиненими алювіальними формами;
  3. порожнисто-водоспадне [44].

І.В. Криленко та С.К. Хакімов (1991) додали ще два типи: селеве та скалисте або лоткове. А.Ф. Кафтан (1983) для рік Українських Карпат виділив: каналізовані та ступінчасті русла [18]. Русла з розвиненими алювіальними формами передбачають наявність виражених плес і перекатів, а також боковиків, островів. Русла з нерозвиненими алювіальними формами характеризуються одноманітною глибиною потоку, яка порушується окремими валунами та брилами, біля яких виникають гідравлічні скачки і низькі водоспади. Порожнисто-водоспадні русла зумовлені наявністю порогів і водоспадів у днищі потоків, скупченням уламків скальних порід. Русла каналізованих і ступінчастих типів прямолінійні, не розгалужені на рукави, утворюють лише вимушені вигини під час набігання потоку на скалистий берег. Якщо надходження матеріалу в русло більше, ніж транспортувальна здатність потоку, то порожнисто-водоспадне русло трасформується у селеве. Ступінчасті русла утворились внаслідок природних (нерозмиті підстеляючі породи, наноси схилових процесів) та антропогенних чинників (ступені-перепади для сплаву лісу, розведення форелі).

Найбільшого поширення набули класифікації річкових русел за їхніми обрисами в плані, так звані морфодинамічні. Перша морфодинамічна класифікація належить К.І. Росинському та І.О. Кузьміну (1947, 1958). Вони виділили прямолінійні (відповідний тип деформацій – періодичне розширення), звивисті (розвиток звивин, меандрування) та розкидані (блукаючі) русла [37].

О.В. Андреєв та І.А. Ярославцев (1958) виділяли серед рівнинних рік:

  • немеандровані, яким властива побічна форма руху наносів;
  • окрема форма немеандруючих рік – з острівною формою перенесення руслових накопичень;
  • меандровані зі значною звивистістю руслової зони;
  • блукаючі русла, які неперервно міняються.

Подальший розвиток класифікаційних схем головно пов’язаний з меандруванням, разом з яким враховують транспортувальну здатність потоку, стійкість русел, форму транспортування наносів, вертикальні деформації (врізання рік чи акумуляція матеріалу). Перший варіант такої класифікації запропонував І.В. Попов (1965), доповнив М.Є. Кондратьєв (1968). У ній типи русел розміщені у певній послідовності:

  1. стрічково-пасмовий;
  2. боковиковий;
  3. меандрування обмежене;
  4. меандрування вільне;
  5. меандрування незавершене;
  6. заплавна багаторукавність;
  7. руслова багаторукавність [21].

Підсумкову класифікацію русел рік розробив Р.С. Чалов (1996, 1997). За структурою це багаторівнева класифікація, яка ґрунтується на принципі незалежності розвитку трьох головних типів русел (рис. 3.1.16). У ній враховані особливості взаємодії потоку і русла в широкозаплавних, обмежених умовах розвитку руслових деформацій, а також різниці в механізмі руслових процесів на гірських, напівгірських і рівнинних річках.

Морфодинамічна класифікація русел Р.С. Чалова
Рис. 3.1.16. Морфодинамічна класифікація Р.С. Чалова [46]

Сучасні руслові дослідження рік Карпато-Подільського регіону розпочались у середині 60-х років XX ст. Це пов’язано з комплексними планами освоєння водних ресурсів, які впроваджувались у Радянському Союзі. Тому такі дослідження були прикладними, інженерними, часто стосувались берегозахисних заходів на річках Українських Карпат та дії найбільших паводків [12]. У 70-х роках руслові дослідження рік регіону активно розвивались. У 1974 р. вперше узагальнили основні типи русел рік Українських Карпат. Проаналізували також руслові процеси на передгірних ділянках рік, що відображено у спільній доповіді на IV Всесоюзному гідрологічному з’їзді. Згодом типізацію русел вдосконалив О.Н. Кафтан.

Наприкінці 70-х років були організовані стаціонарні руслові спостереження, які проводила гідрометеорологічна служба на р. Бистриця Надвірнянська поблизу с. Пасічна.

Морфологічні та гідроморфологічні дослідження доповнювали інженерним, гідродинамічним, гідравлічним моделюванням. Їх проводили Інститут гідромеханіки АН УРСР та Український НДІ гідротехніки та меліорації.

У 1974-1979 роках В.В. Онищук (під керівництвом М.Н. Бухіна) досліджував вплив неоднорідності незв’язаних ґрунтів (на передгірних ділянках рік) на значення нерозмиваючих швидкостей. В.В. Онищук та О.Н. Кафтан розробили важливі уявлення про систему потік-русло, вважаючи, що в центрі уваги має бути явище меандрування відкритих водотоків [53].

Водночас в Інституті гідромеханіки АН УРСР під керівництвом В.А. Базилевича проводили дослідження з розробки методів гідравлічного розрахунку та моделювання деформацій гальковогравійних русел, які продовжили у 80-х роках.

У 70-80-х роках ХХ ст. прикладні, технічні дослідження врегулювання русел рік гірсько-передгірної зони виконував також А.Я. Каганов. Він опрацював гідроморфометричні характеристики гірських водотоків, стійкість русел, роль споруд, які перетинають потік, вплив обвалування на розвиток гірських русел та інші питання; запропонував відповідні методи обчислення.

Від другої половини 90-х років розпочався сучасний етап досліджень русел рік України – розвивались погляди на їхнє раціональне, оптимальне використання, а також застосовували нові методологічні підходи.

Особливим поштовхом для розгляду питань активності руслових процесів стали катастрофічні паводки на Закарпатті у 1998 та 2001 роках. Їх визначили як руслоруйнуючі і такі, що спричинили пошкодження або руйнування значної кількості інженерних споруд.

О.Г. Ободовський проаналізував процеси руслоформування рівнинних рік, оцінив стійкості русел. Це, зокрема, стосується й Подільських приток Дністра. Вони входять до двох основних зон: вільного й обмеженого руслоформування. Основні типи русел – вільно меандруючі, каналізовані, розгалужені, дещо прямолінійні, а також врізані прямолінійні та врізані меандруючі [30].

Потужний комплекс досліджень ерозійно-акумулятивних процесів у басейнових системах, а також структури та динаміки річкових систем, починаючи від 70-х років, проводився у Львівському національному університеті під керівництвом І.П. Ковальчука [19]. Вони пов’язані з аналізом геоекологічної ситуації в басейнах, охоплюють їхній сучасний стан, а вікові зміни.

Дослідження гідрографічної мережі Українських Карпат виконував Б.В. Кіндюк, який вивчав паводковий стік у річках. Його можна застосувати в оцінках руслоформувальних витрат води.

Науковці національних університетів, гідромеліоративних, сільськогосподарських та екологічних установ України постійно виконують дослідження руслових процесів і змін річкових русел [8].

Питання для самоперевірки знань

  1. Які види методів досліджень флювіальних процесів?
  2. Назвати аспекти дослідження русел рік.
  3. Перелічити характеристики, які надають під час опису заплави ріки.
  4. Які характеристики дають під час вивчення надзаплавних терас?
  5. Яка послідовність вивчення річкових долин?
  6. Вклад науковців у вивчення руслових процесів.
  7. Навести приклади класифікації руслових форм і процесів.

Бібліографія

Основна

  1. Спиридонов А.И. Изучение эрозионного рельефа // Основы общей методики полевых геоморфологических исследований и геоморфологического картографирования / А.И. Спиридонов. – Москва: Высш. школа, 1970. – С. 262-324.
  2. Стецюк В.В. Основи геоморфології: навч. посібник / В.В. Стецюк, І.П. Ковальчук; За ред. О.М. Маринича. – Київ: Вища школа, 2005. – С. 174-223.
  3. Charlton Ro. Fundamentals of fluvial geomorphology. – Routledge, New York. – 2008. – Р. 234. ISBN 9780-415-33454-9.

Допоміжна

  1. Алювій
  2. Бабанов Ю.В. Асимметрия рельефа: причины и следствия / Ю.В. Бабанов – Казань: Изд-во КГПИ, 1979. – 97 с.
  3. Байрак Г.Р. Руслова мережа Львова: зміни за історичний період та сучасний стан / Галина Байрак // Вісник Львівського університету. Сер. геогр. – 2016. – Вип. 50. – с. 3-21.
  4. Байрак Г.Р. Сучасні руслові процеси і динаміка русла р. Тиси на ділянці перетину Вигорлат-Гутинського вулканічного пасма / Байрак Г.Р. // Фізична географія та геоморфологія. Вип.62. – Київ: ВГЛ “Обрі”, 2011. – С. 45-54.
  5. Байрак Г. Різночасові та сучасні дослідження активності руслових процесів на Верхньобескидській ділянці Дністра / Байрак Г.Р. // Фізична географія та геоморфологія. Вип.66. – К.: ВГЛ “Обрії”, 2012. – С. 216-225.
  6. Барышников Н.Б. Антропогенное воздействие на русловые процессы / Н.Б. Барышников. – Ленинград: Изд-во ЛГМИ, 1990. – 140 с.
  7. Барышников Н.Б. Динамика русловых потоков и русловые процессы / Н.Б. Барышников, И.В. Попов. – Ленинград: Гидрометеоиздат, 1988. – 454 с.
  8. Барышников Н.Б. Русловые процессы: учебник / Н.Б. Барышников. – Санкт-Петербург: Изд. РГГМУ, 2008. – 439 с.
  9. Бухин М.Н. Основные типы русел Украинских Карпат / М.Н. Бухин, А.Н. Кафтан, В.А. Базилевич // Мелиорация и водное хозяйство. – 1974. – Вып. 29. – С. 74-84.
  10. Великанов М.А. Динамика русловых потоков. В 2 томах. – Москва: Гостехтеорлит, 1954-1955. – 646 с.
  11. Гончаров В.Н. Динамика русловых потоков / В.Н. Гончаров. – Ленинград: Гидрометеоиздат, 1962. – 366 с.
  12. Гришанин К.В. Динамика русловых потоков / К.В. Гришанин. – Ленинград: Гидрометеоиздат, 1969. – 428 с.
  13. Еременко Е.А. Ложбинный мезорельеф Восточно-Европейской равнины / Е.А. Еременко, А.В. Панин. – Москва: МИРОС, 2010. – 192 с.
  14. Знаменская Н.С. Гидравлическое моделирование русловых процессов / Н.С. Знаменская. – СанктПетербург: Гидрометеоиздат, 1992. – 240 с.
  15. Кафтан А.Н. Исследование основных руслоформирующих факторов рек Украинских Карпат: автореф. дисс. на соискание ученой степени канд. геогр. наук / А.Н. Кафтан. – Львов: ЛГУ, 1983. – 26 с.
  16. Ковальчук І.П. Регіональнй еколого-геоморфологічний аналіз / І.П. Ковальчук. – Львів: Ін-т українознавства, 1997. – 439 с.
  17. Кондратьев Н.Е. Основы гидроморфологической теории руслового процесса / Н.Е. Кондратьев, И.В. Попов, Б.Ф. Снищенко. – Ленинград: Гидрометеоиздат, 1982. – 272 с.
  18. Кондратьев Н.Е. Русловой процесс / Под ред. Н.Е. Кондратьева. – Ленинград: Гидрометеоиздат, 1959. – 371 с.
  19. Курдюмов Л.Д. Закономерности эрозионно-аккумулятивного процесса / Л.Д. Курдюмов. – Ленинград, 1977.
  20. Ламакин В. В. О динамической классификации речных отложений // Землеведение. Новая серия. Т. 3(43). – Москва: Моск. общ. испыт. природы, 1950. – С. 161-168.
  21. Ласточкин А.Н. Геоморфология / А.Н. Ласточкин, С.Ф. Болтрамович, А.И. Жиров, Д.В. Лопатин. – Москва: Академия, 2005. – 528 с.
  22. Лохтин В.М. О механизме речного русла. – СПб.: Типография министерства путей сообщения, 1897. – 77 с.
  23. Маккавеев Н.И. Русло реки и эрозия в ее бассейне / Н.И. Маккавеев. – Москва: Изд-во АН СССР, 1955. – 347 с.
  24. Маккавеев Н.И. Сток и русловые процессы / Н.И. Маккавеев. – Москва: Изд-во МГУ, 1971.– 116 с.
  25. Маккавеев Н.И. Русловые процессы / Н.И. Маккавеев, Р.С. Чалов. – Москва: Изд-во МГУ, 1986. – 264 с.
  26. Маккавеев Н.И. Эрозионно-аккумулятивные процессы и рельеф русла реки. Избранные труды / Н.И. Маккавеев. – Москва: Изд-во МГУ, 1998. – 285 с.
  27. Ободовський О.Г. Руслові процеси: навч. посібник / О.Г. Ободовський. – Київ: РВЦ Київського ун-ту, 1998. – 134 с.
  28. Паранько І. С. Геологія з основами геоморфології: навч. посібник / І. С. Паранько, А. О. Сіворонов, О. І. Мамедов. – Кривий Ріг: Мінерал, 2008. – 323 с.
  29. Пойма и пойменные процессы: межвузовский сборник / Под. ред. проф. Н.Б. Барышникова и проф. Р.С. Чалова. – Санкт-Петербург: РГГМУ, 2006. – 136 с.
  30. Потапов И.И. Моделирование гидродинамических и русловых процессов равнинных рек: автореф. дисс. на соиск. ученой степени доктора физ.-мат. наук / И.И. Потапов. – Владивосток, 2006. – 35 с.
  31. Практикум з курсу “Геоморфологія”: навч.-метод. посібник (видання друге виправлене і доповнене) / Г.Р. Байрак, Р.М. Гнатюк, П.М. Горішний, Я.Б. Хомин. – Львів: ВЦ ЛНУ ім. І. Франка, 2015. – 86 с.
  32. Ржаницын Н.А. Руслоформирующие процессы рек / Н.А. Ржаницын. – Ленинград: Гидрометеоиздат, 1985. – 264 с.
  33. Річкова тераса. Інтернет-ресурс. Точка доступу: https://uk.wikipedia.org/wiki/Річкова тераса.
  34. Росинский Н.И. Речные наносы / Н.И. Росинский, В.К. Дебольский. – Москва: Наука, 1980. – 219 с.
  35. Русловой режим рек Северной Евразии (в пределах бывшего СССР) / Под ред. Р.С. Чалова. – Москва: Изд-во МГУ, 1994. – 336 с.
  36. Рычагов Г. И. Общая геоморфология / Г. Рычагов 3-е изд., перераб. и доп. – Москва: Изд-во Моск. ун-та: Наука, 2006. – 416 с.
  37. Сидорчук А.Ю. Морфология и динамика руслового рельефа / А.Ю. Сидорчук, А.Е. Михинов.– Москва, 1985. – 160 с.
  38. Сидорчук А.Ю. Структура рельефа речного русла / А.Ю. Сидорчук. – Санкт-Петербург: Гидрометеоиздат, 1992. – 125 с.
  39. Сучасна динаміка рельєфу України / В.П. Палієнко, А.В. Матошко, М.Є. Барщевський, Р.О. Спиця, С.В. Жилкін, Г.В. Кучма, Г.В. Романенко, Л.Ю. Чеботарьова та ін. – Київ: Наук. думка, 2005. – 267 с.
  40. Флювіальний рельєф
  41. Чалов Р.С. Географические исследования русловых процессов / Р.С. Чалов. – Москва: МГУ, 1979. – 232 с.
  42. Чалов Р. С. Общее и географическое русловедение / Р.С. Чалов. – Москва: Изд-во МГУ, 1997.
  43. Чалов P.C. Морфодинамика русел равнинных рек / P.C. Чалов, A.M. Алабян, В.В. Иванов, Р.В. Лодина, A.B. Панин. – Москва: Геос, 1998. – 288 с.
  44. Чалов Р. С. Речные излучины / Р.С. Чалов, А.С. Завадский, А.В. Панин. – Москва, 2004. – 353 с.
  45. Чалов P.C. Русловедение: теория, география, практика. Т. 2. Морфодинамика речных русел / Р.С. Чалов. – Москва: КРАСАНД, 2011. – 960 с.
  46. Черваньов І.Г. Флювіальні геоморфосистеми: Дослідження і розробки Харківської школи / І.Г. Черваньов. – Харків, ХНУ. 2006. – 322 с.
  47. Чернов А.В. Геоморфология речных пойм / А.В. Чернов. – Москва: МГУ, 1983. – 197 с.
  48. Шанцер Е. В. Аллювий равнинных рек умеренного пояса и его значение для познания закономерностей строения и формирования аллювиальных свит // Труды Геологического ин-та АН СССР. – Вып. 135. – Геол. сер. (№ 55). – 1951. – 274 с.
  49. Швебс Г.И. Теоречиские основы эрозиоведения / Г.И. Швебс. – Киев; Одесса: Вища школа,1981. – 223 с.
  50. Ющенко Ю.С. Геогідроморфологічні закономірності розвитку русел: монографія / Ю.С. Ющенко. – Чернівці: Рута, 2005. – 319 с.
  51. Kirstie A. Fryirs, Gary J. Brierley Geomorphic analysis of river systems: an approach to reading the landscape.– Australia, New Zealand: Wiley-Blackwell, 2013. – 369 p. – ISBN 978-1-4051-9275-0
  52. Wohl Ellen Rivers in the Landscape: Science and Management. – Wiley-Blackwell, 2014. – 330 p. – ISBN 1118414896.
Скачати повну версію книжки (з малюнками, картами, схемами і таблицями) одним файлом