Русловые процессы и русловые деформации

Русловой процесс представляет собой постоянно происходящие изменения морфологического строения русла водотока и поймы, обусловленные действием текучей воды. Русловой процесс яв­ляется результатом сложного, саморегулирующего взаимодействия между потоком и руслом. При этом каждое изменение морфоло­гического строения русла вызывает изменение структуры русло­вого потока, и наоборот, всякое изменение структуры руслового потока вызывает изменение форм русла и русловых образований.

Как всякий природный процесс, русловой процесс находится в сложных взаимоотношениях с комплексом природных условий водосбора реки. Климатические условия и свойства подстилающей поверхности водосбора обусловливают объем и режим жидкого стока и формирование твердого стока. Тем не менее русловой про­цесс в основном зависит от одного фактора - гидродинамического действия текучей воды, обладающей механической энергией и спо­собной выполнять работу в виде размыва русла и поймы, переноса и аккумуляции наносов. Однако этот единственный фактор сам не является вполне независимым, так как он подчинен гидрологиче­скому режиму реки, и изменяется вместе с изменением режима стока.

Русловые и пойменные деформации неотделимы от перемеще­ния наносов, которое осуществляется их переоткладыванием на разных участках реки, а транспорт наносов в свою очередь неосу­ществим без речных морфологических преобразований. Транспорт наносов следует считать содержанием руслового процесса, а мор­фологические преобразования - его внешним выражением (фор­мой).

Речной поток обладает транспортирующей способностью, т. е. способностью переносить определенное количество наносов дан­ной крупности при соответствующих гидравлических характери­стиках потока (уклон, скорость, глубина). Транспортирующая способность потока обычно выражается через среднюю мутность, отвечающую насыщенности потока наносами, или через макси­мальный расход взвешенных наносов, при котором процессы раз­мыва и аккумуляции на данном участке реки взаимно уравновеши­ваются (динамическое равновесие). Если же фактическое содер­жание наносов в потоке меньше его транспортирующей способно­сти, то происходит размыв русла, и наоборот, чрезмерное содер­жание наносов в потоке, большее его транспортирующей способ­ности, вызывает их выпадение (аккумуляцию).

Необходимо учитывать, что возникающие деформации русла в свою очередь непосредственно влияют на гидравлические харак­теристики потока (уклон, скорость) и, следовательно, на его транспортирующую способность.

Если на каком-либо участке реки существовал установившийся режим транспорта наносов, то размывы русла вызовут увеличение площади живого сечения потока и, следовательно, при том же расходе воды уменьшение скорости течения, а в конечном счете, и транспортирующей способности потока. В результате этого про­цесса должно иметь место или уменьшение или полное прекраще­ние размыва на этом участке.

При отложении наносов происходит уменьшение площади жи­вого сечения потока, а следовательно, возрастание скорости тече­ния потока и его транспортирующей способности, прекращающей процесс осаждения наносов.

Таким образом,- деформации русла, являющиеся следствием отсутствия или нарушения динамического равновесия между транспортирующей способностью потока и его насыщенностью на­носами, как бы стремятся создать постоянство расхода наносов по длине потока. Отсюда следует, что нарушение постоянства расхода наносов по длине вызывает на одних участках эрозию, а на других аккумуляцию, что, в конечном счете, должно приве­сти к восстановлению нарушенного равновесия постоянства рас­хода наносов по длине потока.