Продольные профили рек в ландшафтах Западного Тянь-ШАНя
ФОТО Автора; У ГулИ-КАМа - броДИТЬ лишь <ДАМам>,
По Этим СКАЛам - хоДИТЬ лишь с <ДАМой>!
Здесь МЫ с ТобОю - проШЛИ с тобОю,
А ТЫ - соРВАЛась - на Этих СКАЛах,
Но я - пойМАЛ ВАС и удеРЖАЛ ВАС:
ДО САМой СМЕРТи - БедЫ безМЕРной...
А на Тянь-Шане И РЕК - НЕ СЧЕСТЬ -
Здесь ТЫЩи круТЮЩих и бурных РЕК, -
Здесь плавать по РЕКам - сюрПРИЗ - НЕ для ВСЕХ
По НИМ на плотУ и на лодке - НЕ ВСЕМ пройтИ -
ОПАСнее - НЕТу, наВЕРНо, пуТИ!
Здесь у РЕК - иНЫе береГА,
По-иНОМу здесь теЧЁт воДА,
НЕ журЧИТ здесь, а греМИт воДА,
Здесь проПЛЫЛи МЫ с ТобОй ТОГДА -
По каньОну у СарЫ-ДалА,
Но ТОГДА ТЫ - НИЧЕГО МНЕ - НЕ далА,
Ну, а я - оСОбо й НЕ жеЛАЛ:
Я ж ТОГДА <СЕГО> - ЕЩЁ НЕ пониМАЛ, -
ЦелиКОМ Тянь-ШАНем увлеКАЛсь...
Весьма сильное влияние на формирование многих элементов горных ландшафтов оказывает продольный профиль русла реки (как изменение уклона по длине реки). Он является также одним из главных факторов, определяющих протекание русловых процессов, поскольку величина уклона определяет величину скорости потока воды и наносов, энергетическую мощность потока (или произведение расхода воды на уклон), степень сопротивляемости реки внешним воздействиям на неё. Согласно Н.И.Маккавееву [57] изменение уклона вдоль реки в общем случае отражает закон выравнивания транспортирующей способности потока: чем больше расход воды, тем меньше уклон (то есть Q*J const или J 1/Q). Поэтому средние уклоны рек имеют обратно пропорциональную зависимость с длиной реки, которая обычно прямо пропорциональна расходу воды (то есть Q ~L), следовательно, J ~1/L. Выполненная нами математическая обработка табличных и графических данных [30] по двум средним (Чаткал длиной 199 км и Пскем длиной 125 км) и 34 малым (длиной от 76 до 2,5 км) рекам Зап. Тянь-Шаня (со среднеарифметическими уклонами от 8% до 586%) дала следующую зависимость среднего уклона (JСр, %) от длины реки (L, км):
JСр = 1470/L1,06, % (1)
(КОЕФИЦИЕНТ детерминированности R2 = 0,97)
Удовлетворительно (коэффициент детерминированности R2 до 0,91) описывает эти данные теоретическая, чисто гиперболическая (и, кстати, более удобная для быстрой ориентировочной оценки) зависимость вида:
JСр=1600/L , % - при L<10 км (2)
JСр=2000/L , % - при L=10-40 км (3)
JСр=2400/L , % - при L=40-50 км (4)
Общую (интегральную) форму продольного профиля (как и любой другой линии) определяют частные (дифференциальные) уклоны отдельных участков русла реки. Среди известных [Чалов Р.С. Географические исследования русловых процессов. -М.: МГУ, 1979. -232с.] типов форм продольного профиля рек (прямолинейных, вогнутых, выпуклых, ступенчатых) на Зап. Тянь-Шане и в Карпатах наиболее распространена вогнуто-ступенчатая форма. Вогнутость формы профиля определяется последовательным нарастанием водности (расхода воды) от истоков до выхода реки из гор или в межгорную котловину, что, в сооответствии с теоретической зависимостью J~1/L, обусловливает большие уклоны на обычно маловодном участке истока и постепенное уменьшение уклона по направлению к низовью, по мере возрастания длины и водности реки. Как отмечено в работе [30], наиболее четко выражена вогнутость формы продольного профиля на самых крупных реках Зап. Тянь-Шаня: Чаткал, Пскем (и его истоки - Ойгаинг и Майдантал), Угам, Ахангаран. Для рек короче 50 км характерна менее выработанная, слабовогнутая или даже прямая форма продольного профиля. Однако и некоторые малые реки (Каптар-Кумыш, Бодак-сай, Тепар-сай) имеют отчетливо выраженную вогнутую форму профиля, обусловленную местными геолого-литологическими условиями. Перегибы и ступени, нарушающие плавность уменьшения уклонов по длине реки, обычно обусловлены тремя группами причин:
1) Неоднородность литологии коренных пород дна долины приводит (при одних и тех же гидравлических характеристиках потока) к различной скорости врезания, что приводит к образованию ступеней и перегибов в продольном профиле реки. На относительно крупных реках эти перегибы и ступени соответствуют чередованию сужений и расширений долин.
2) Поступление большого количества крупнообломочного материала из селевых притоков приводит к подпруживанию русла и месному увеличению уклона (иногда в 2-3 раза и более) на участке реки-селеприемника. В Тянь-Шане это отмечено на Пскеме у впадения селевых рек Карабау и Талдык-сая, на Чаткале у Харгуш-сая, на Ахангаране - у впадения Арашана [30]. Следует отметить, что на участке от Арашана до Иерташ-сая днище долины Ахангарана сформировано селевыми выносами, чем полностью нарушена не только плавность изменения продольного профиля, но и фракционного состава отложений. Подобным образом действует поступление в русло реки значительных масс крупнообломочного материала с крутых склонов долин (особенно в местах сужений долин). Участки с таким образом созданными ступенями есть на Ахангаране (у устьев Кенкола, Иерташ-сая и др.), на Терекли-сае в 1 км ниже устья Каин-сая, на Майдантале, Катта-сае, Джакиндеке, Кыздаре и многих других реках. В Карпатах, помимо скального материала, подобную роль в создании ступенчатого продольного профиля играет древесно-обломочный материал, поступающий в русла рек вследствие размывания берегов, но чаще - вследствие ветровалов-ветроломов, выносов лавин и селей.
3) Кроме того, причиной образования ступеней служат локальные тектонические структуры. Скорость тектонических движений обычно уступает скорости аккумуляции наносов или вертикальной эрозии днища русла [29], [57]. Однако при тектоническом поднятии территории эрозия вскрывает неоднородные по прочности горные породы, что послужило причиной образования перегибов на Коксу, Чаткале (ниже устья Терса), в нижнем течении Акбулака и его притоков (Терекли-сая, Саргардона, Караарчи и др.), а также на многих других реках Тянь-Шаня и Карпат. Локальные отрицательные структуры обычно проявляются в виде расширенных участков долин; такие участки, где ложе реки образовано аллювием и имеет относительно пологий уклон, весьма характерны для среднего течения Ахангарана (в районе устьев Каинды, Кумкола, Коксарая), а также для нижних участков его притоков - Нишбаша ниже устья Лашкерека, Лояка ниже устья Кен-сая, Дукента (ряд участков ниже устья Катта-сая), Карабау (многие участки его нижней половины), значительная часть среднего и нижнего течений Акчи, Шаваз-сая, Гуш-сая, Абджаз-сая и других, ниже расположенных притоков.
Чередование ущельных участков при пересечении хребтов с котловиноподобными расширениями между ними нередко вызывает образование"четковидной" (в плане) формы днищ долин, встречающейся на многих реках длиной свыше 5-10 км.
Реки, на которых имеются завальные озера (Кёльбаш-сай, Ихнач-сай, Урунгачсай), ниже плотины-завала обычно имеют вогнутый профиль, вопреки принятому мнению, что они должны иметь выпуклый профиль в связи с усилением размыва ниже плотины. Реки с выпуклой или близкой к ней формой продольного профиля мало характерны для обоих регионов.
Некоторые реки имеют форму продольного профиля, подобную знаку интеграла: начальный участок с явно выраженной вогнутой формой сменяется значительным по длине участком с возросшим уклоном. На Зап. Тянь-Шане подобная форма профиля выражена значительно резче, чем в Карпатах; участки с таким профилем встречаются в основном на реках, стекающих с Ангренского плато (Кенгсаз-сай, Таш-сай, Келенчек, Куляб-сай и др.), прилегающего к нему с востока горного массива Кёк-Ала (Кёльбаш-сай, Сульке), а также в бассейнах Терса (Шильбилюу-сай, Кичисарыбулак, Оусты-сай и др. правобережные притоки Терса), Акбулака (Ташкескен-Каин-сай, Обикашка и др.). Местами это проявляется весьма эффектно. Например, на Ташкескене уклон 100% верхнего течения плавно снижается до 65-60% среднего течения, а затем снова возрастает до 100% в нижнем течении. На Кичисарыбулаке такой же смене уклонов соответствуют цифры 400-80-130%, на Куляб-сае - 120-50-180-690% (после озера Курук-куль последний участок представлен большей частью безводным лотком временного водотока), на Обикашке - 940-230-570%. Такие изменения продольных профилей (Обикашка, Куляб-сай) обусловлены крупномасштабными ступенями (около 0,6 км на Куляб-сае и около 2 км на Обикашке), созданными внешними геологическими, горообразовательными и тектоническими процессами. Более часто встречающиеся ступени среднего (десятки метров) и мелкого (до 10м) масштаба обусловливают образование участков порожисто-водопадного типа русел. Они обычно созданы поступлением крупнообломочного материала со склонов или из ближних притоков, расположенных выше по течению. Здесь ступени обычно крутые, многократные, расстояния между ними короткие; линейные размеры пропорциональны водности реки. Проведенные С.К.Хакимовым и И.В.Крыленко (1990-91гг.) натурные исследования на руслах малых рек среднего течения Ахангарана (на Иерташе, Кызылче, Камчике, Наугарзане и др. саях) показали, что ступени образованы скоплениями обвально-селевого материала. При ширине русел 4-7м расстояние между соседними ступенями-порогами составляло в среднем 20-30м. В руслах с развитыми аллювиальными формами ступени продольного профиля образуются чередованием перекатов и плесов. Форма ступеней плавная, расстояние между ступенями значительно больше, чем на порожисто-водопадных участках той же реки. Участки русла в среднем течении Ахангарана (ниже Иерташа) с РАФ в меженный период продольный профиль имел плавную волнистую форму. При ширине русла на неразветвленных участках до 30-40м расстояние между соседними гребнями составляло 150-200м. На участках с неразвитыми аллювиальными формами ступени продольного профиля русла не встречались, форма профиля плавная.
В УкрАинских Карпатах уклоны горных рек на участке истоков (1800-1300м) достигают 630-400%о, в верховьях они снижаются до 100%о при глубине вреза долин до 700м и более (на Тисе перепады высот достигают 1000-1900м), а при выходе из гор снижаются до 10-20% (а перед впадением в реку-приемник - до 2-1% и 100-200м соответственно. Скорость течения в руслах горных участков рек составляет 2-3 м/с, при выходе в прелгорья снижается до 1,5-2 м/с, а на участках аккумуляции наносов и боковой эрозии - до 0.5-0.1 м/с. Раньше на таких участках при отложении аллювия на пойму русла рек имели возможность мигрировать и меандрировать, формируя свои поймы и террасы, а теперь этот естественный процесс ограничен дамбами, которыми в Карпатах обвалованы (для защиты от наводнений и размыва) русла многих рек; отдельные участки русел между валами переполнены аллювиальными отложениями наносов, в связи с чем русла приподняты над уровнем пойм. На Зап. Тянь-Шане уклоны русел малых рек еще больше, чем в Карпатах, местами превращая значительные участки рек в водопады и каскады. Это особенно характерно для левых притоков Коксу, каскадами и водопадами низвергающихся с крутых известняковых скал Коксуйского хребта. Обикашка на всем протяжении своих 6,5 км (при перепаде высот от истоков до устья 2 км) представляет сплошной каскад водопадов; её уклон местами доходит до 940% и даже на приустьевом участке перед впадением в Акбулак составляет в среднем 570%. Немало водопадов скульптурного типа на Караарче (притоке Акбулака) и ее притоках, на Келенчеке, Таш-сае и др. речках, стекающих с Ангренского плато в каньоны пропиливших его рек.
КрылEнко Владимир 10 июня 2013