4.10. Руслові процеси

Руслові процеси– процеси і явища, що відбуваються внаслідок дії руслового потоку на річкове ложе; русло змінює свій напрямок, у ньому утворюються руслові форми рельєфу: перекати, острови, гриви та ін. Води, що протікають у річці, викликають зміни в обрисах її русла, розподілі глибин і характері поздовжнього профілю річки. Зі свого боку, русло впливає на структуру потоку. Отже, потік і русло перебувають у постійній взаємодії. Усі зміни, які відбуваються в руслі річки, тісно пов’язані з динамікою руслового потоку, з його структурою.

Розподіл швидкостей по живому перерізу потоку і по довжині його досить складний, тому що крім постійного переміщення водних мас, властивого турбулентному руху, характерна ще й наявність циркуляційних течій. Так, М. М. Лелявський вперше помітив, що на стрижні, завдяки великим швидкостям на поверхні води, відбувається втягування водних струменів, внаслідок чого виникає деяке підвищення рівнів. У результаті цього у площині, перпендикулярній до напрямку течії, утворюються дві циркуляційних течії по замкнутих контурах, які сходяться коло поверхні і розходяться коло дна. Ці циркуляційні течії набувають гвинтоподібного характеру у зв’язку з поступальним рухом водної маси. Поверхневу течію, спрямовану до стрижня, Лелявський назвав -збійною, а донну, яка розходиться, –віялоподібною.На зігнутих ділянках річокструмені води, зустрічаючись із ввігнутим берегом, або рухаються вздовж нього, або відкидаються від нього. Сусідні з ним струмені зустрічаються уже не з берегом, а з відкинутим струменем. Останні під тиском з річки поверхневих струменів спускаються вниз і утворюють придонну течію від берега до середини річки.

На прямолінійних ділянках річкиструмені на берег не набігають, тут відбувається зміна напрямку циркуляційної течії на зворотну. Така зміна має безладний характер, струмені розкидаються, і течія стає віялоподібною.

Основними факторами руслових процесів є стік води, геологічна будова, рослинність, вітри, льодові явища, зсуви, а також господарська діяльність. Конкретні прояви руслових процесів у вигляді змін розмірів і положення русла, заплави річки та окремих руслових утворень, тобто у вигляді розмиву або намиву дна і берегів, називають русловими деформаціями.

Руслові деформації поділяють на вертикальні, котрі спричиняють зміну позначок дна русла;горизонтальні, коли спостерігаються поперечні зміщення русла, які спричиняють розмиви або нарощування берегів та утворення заплави;пересування донних гряд, які виникають незалежно від розвитку вертикальних і горизонтальних змін в руслі, в їхніх руслах утворюються акумулятивні форми рельєфу дна різних розмірів, а згодом змінюється все русло.

Руслові деформації і руслові процеси поділяють на періодичнійтривалі. Перші відбуваються короткий час і мають тенденцію повторюватися (наприклад, за період водопілля). Другі розвиваються протягом історичних і геологічних відрізків часу.

За спрямованістю руслові деформації поділяють на два види: розмив (ерозія) і намив (акумуляція наносів). Розмив русла (ерозія)– це процес захоплення й перенесення потоком частинок ґрунту, що утворюють руслові та заплавні відклади.Намив (акумуляція наносів)– це процес накопичення в природних та штучних водних об’єктах продуктів ерозії й абразії, донних відкладень тощо.

Руслові утворення, які піддані деформаціям, – це накопичення наносів, які визначають морфологічну будову русла річки. Виділяють мікро,– мезо– і макроформи в річковому руслі.

Мікроформи– цедонні гряди– найпростіші руслові утворення, висота яких може змінюватися від декількох сантиметрів до 4-6 метрів.

До мезоформвідносять: річкові перекати, осередки, невеликі острови.

Річкові перекати(форми донного рельєфу рівнинних річок, що сформовані наносами, здебільшого у формі широкого пасма, яке перетинає русло під кутом до загального напрямку течії, ділянки з малими глибинами). Перекати за своєю будовою бувають трьох видів:нормальний– фарватер (лінія найбільших глибин вздовж річки) плавно переходить з одного плеса в друге; якщо ізобати плес зсунуті одна відносно одної в поперечному напрямку і фарватер являє собою криву лінію, то такий перекат називаєтьсязсунутим; перекати, які внаслідок або малих глибин на гребні, або значного скривлення фарватеру створюють перепони судноплавству, називаютьлімітуючими.

Плесо – це глибоководна ділянка річки, що здебільшого розташовується між перекатами.

Осередки– рухомі, відокремлені від берегів накопичення наносів у руслі річки у вигляді невисоких, зазвичай позбавлених рослинності, затоплених або частково оголених рухомих островів і обмілин, переважно довгастої форми.

Макроформи – це найбільші руслові утворення, характерним видом яких є звивини (меандри).

Звивини (меандри)– це ділянки звивистого русла річки, розташовані між двома суміжними точками перетину його умовної осьової лінії. Через наявність закрутів русло може переміщуватись на окремих ділянках паралельно самому собі. Меандруючі русла складають понад 80 % довжини русел усіх рівнинних річок України. Решта русел утворюють постійні рукави.

Причини утворення меандр можна пояснити так. На прямій ділянці річки під впливом якихось причин, наприклад, за наявності легко розмивних ґрунтів, водний потік відхиляється від свого початкового напрямку. Струмені води поступово збільшують розмив, який посилюється під впливом сили Коріоліса, відцентрової сили і циркуляційної течії. Продукти розмиву відкладаються на протилежній стороні, трохи нижче розмиву, де швидкості течії менші. Цей процес продовжується доти, поки русло річки не набере мандруючої форми (рис. 15).

Рис. 15. Схема розвитку річкових меандр

Збільшення кривизни русла веде до подовження річки, а, отже, до зменшення похилу і швидкості течії. Зменшення швидкості приводить до того, що потік не може розмивати русло навіть на заокругленнях і тому процес меандрування припиняється.

Меандри можуть зблизитися одна з одною настільки, що проміжок між ними прорветься, і утвориться нове, більш коротке русло. На кінцях меандри, залишеної потоком, почнуть відкладатися наноси, і утвориться стариця (рис. 16). Стариці пов’язані з рікою тільки під час розливу, внаслідок чого вони заростають, і там відбувається бурхливе утворення органічних речовин.

Рис. 16. Робота річки

Рукав– це відгалуження русла річки, якому притаманні всі властиві річковому руслу особливості морфологічної будови. Розрізняють заплавну й руслову багаторукавність.

Старорічище– видовжена водойма, що виникла на заплаві річки внаслідок відокремлення ділянки річкового русла.

На рівнинних річках розподіл глибин річки пов’язаний з її обрисами в плані. Ці закономірності можна сформулювати таким чином:

• найглибша частина плеса і наймілкіша частина перекату зсунуті по

відношенню до точок найбільшої й найменшої кривизни русла вниз за течією приблизно на чверть довжини між вершинами двох послідовних увігнутостей плес;

• чим більша кривизна, тим більша глибина;

• плавна зміна кривизни відповідає плавній зміні глибини; різка зміна

кривизни викликає різку зміну глибини;

• із збільшенням довжини кривої меандри глибини до певної межі

спочатку зростають при даній кривизні, а потім зменшуються; для кожної ділянки річки існує деяке середнє значення довжини кривої, при якій глибини стають найбільшими. Ці закономірності руслових процесів називаються законами Фарга.

Основною умовою деформації русла річок під впливом потоку є не зарегульованість його водного режиму. Річки із зарегульованим режимом, виробивши своє русло, протягом тривалого часу зберігають його майже незмінним. Прикладом може бути Нева.

Зміна водного режиму (витрат, рівнів, похилів, швидкості) призводить до змін обрисів русла і його глибини. Ці процеси по довжині річки мають різний характер. У верхній течії, де швидкість найбільша, розмив перевищує відкладання і русло поступово поглиблюється. У середній течії розмив і відкладання звичайно урівноважуються, але не завжди. Зі збільшенням водності потоку в середній частині течії може спостерігатися значний розмив русла. У нижній частині течії переважає відкладання намулів і боковий розмив. Така загальна схема руслових процесів по довжині річки, але в дійсності ці процеси набагато складніші.

Деформація русла річки залежить від швидкості течії, яка, у свою чергу, залежить від похилу і шорсткості русла. Шорсткість, у свою чергу, залежить від розмірів часток, з яких складається русло річки. При одному й тому ж похилі, але різній величині часток ґрунтів русла деформації можуть бути різними.

Гирлові процеси. Гирло річки– місце, де річка впадає в іншу річку, озеро або море. У нижніх частинах річок руслові процеси розвиваються в умовах, пов’язаних із взаємодією морських та річкових вод, тому вони отримали назву гирлових процесів. Ділянки річок, на яких проявляється вплив моря, називаютьгирловимиобластями, верхня межа яких знаходиться на відстані прояву згінно-нагінних явищ, припливів і відпливів. Якщо одна річка впадає в іншу, то виникає підпір, найбільший у період повеней і паводків. Під впливом підпору швидкості течії зменшуються, відкладаються наноси, що в низці випадків веде до утворення перекатів, а іноді – рукавів у гирлових ділянках приток. У періоди, коли рівні води приток вищі, ніж на головній річці, може спостерігатися розмив русла приток. У результаті утворюються перепоглиблені ділянки русла приток.

На річках, які впадають в озера, при високій воді на пригирлових ділянках також можуть виникати перепоглиблення русла, а при низькій воді – утвориться дельта, подібна до морської.

Гирла річок поділяють на два основних типи: дельту та естуарій. Дельта річки– гирло річки з рукавами, протоками та мілинами, які формуються внаслідок інтенсивного відкладення наносів.Естуарій має однорукавне розширення та часто глибоке гирло, утворене головним чином припливами на узбережжі. Естуарії, які не зазнають дії припливів, називаютьлиманами. Наноси, принесені річкою, відкладаються у гирлах річок і утворюють коси, острови та мілководдя, яке називаєтьсябаром.

Типи дельт:

Малорукавна дельта– дельта річки з кількістю рукавів меншою, ніж п’ять.

Багаторукавна дельта– дельта річки з кількість рукавів більшою, ніж п’ять.

Безрукавна дельта– гирло річки, яка впадає до водойми чи моря одним руслом.

Дельти виповнення– виникають тоді, коли річка впадає в яку-небудь затоку або бухту; наноси заповнюють захищену від хвилювання бухту і лише потім виходять на узмор’я (Дніпро, Дон, Кубань).

Висунуті дельтивиникають на відкритих берегах з опуклістю, спрямованою в море (Дунай, Волга, Лена).

Лопатеві дельтиутворюються при великій кількості наносів. Дельта росте вузькими і довгими акумулятивними валами за рахунок розвитку пригирлових кіс (Кура, Міссісіпі).

Дзьобовидні дельтихарактерні для річок, котрі виносять відносно небагато наносів; збільшується довжина пригирлових кіс, форма яких нагадує дзьоб птаха (Дністер).

Складні дельтивиникають при злитті двох дельт (Терек, Судак).

Найбільшу в Україні дельту і одну з найбільших в Європі утворює Дунай. Її площа становить 5 640 км². Щороку дельта висувається в Чорне море на 30 м. Вона порізана численними протоками, вкрита озерами, поросла очеретом. Це – дунайські плавні.