Русловые деформации на реках Западного Тянь-ШАНя и Украинских Карпат
ФОТО Автора; Река АХАН-ГарАн ВЫШе устья КаинДЫ и СарЫ-ДалЫ
Русловые деформации (изменение во времени отметок дна и конфигурации русла, происходящие в процессе взаимодействия водного потока с грунтами ложа реки и берегов) - вертикальные, горизонтальные, перемещения гряд (как формы транспорта наносов) имеют различный эффект, в зависимости от времени и продолжительности действия, пространственного охвата и направления распространения вдоль реки с момента их возбуждения. Проявление и механизм русловых деформаций на горных реках имеет специфические особенности, связанные с механизмом и формами транспорта валунно-галечных наносов, развитием отмостки, дефицитом или избытком обломочных материалов, взаимодействием бурного потока со скальным (коренным) или аллювиальным ложем.
Характер и размеры естественных (без вмешательства человека) процессов изменения во времени планово-высотных отметок русла и его составных частей определяются сочетанием разномасштабных процессов: фоновых, многолетних, сезонных, а в горах - и суточных циклов.
Почти на всей горной территории обоих регионов абсолютно преобладают условия ограниченности горизонтальных русловых деформаций, а в обжитых долинах рек - стабилизация русел вследствие их укрепления, фиксирования изменений естественных поперечных сечений русел в результате обвалования, устройства крепежных стенок, бетонирования, канализирования и др. защитных мероприятий.
На реках Зап. Тянь-Шаня половодье и паводки проходят в весенне-летний период; водный режим рек за последние 80 лет был достаточно стабильным, что позволяет предположить, что направленность деформаций, проявляющаяся в общем направленном врезании русел как малых горных рек, так и горных участков крупных рек, не связана с изменением водности рек, а обусловлена неравномерными тектоническими подвижками и активизацией вертикальных поднятий территории водосборов. Фоновым условием развития русловых процессов является врезание рек, обусловленное в Зап. Тянь-Шане неравномерными тектоническими поднятиями и идущее со скоростями 0,01-0,4 мм/год, причем в разных местах скорости поднятий могут отличаться на 1-2 порядка (что приводит к появлению различий в условиях формирования русел и способствует возникновению рек как врезанных, так и широкопойменных, при общем весьма значительном преобладании врезанных). На общее фоновое поднятие, определяющее долговременные направленные изменения в продольном профиле рек и характере их долин и русел, накладываются значительные (наиболее заметные - долговременные многолетние периодические) вертикальные переформирования в русле, связанные с неравномерностью стока наносов с вышележащих участков рек и интенсивностью поступления твердого материала с бортов долин в русла. Транспорт крупных наносов в горных реках имеет (в многолетнем рассмотрении) пульсационный характер, определяемый повторяемостью высоких и экстремальных расходов воды и склоновых процессов, поставляющих в русла водотоков крупнообломочный материал в больших количествах (сели, обвалы, мощные лавины). Пульсирующий характер движения наносов проявляется в длительных русловых деформациях, имеющих вид направленных при относительно коротких рядах наблюдений. Период их проявления определяется повторяемостью и объемами выноса в русло твердого материала (за счет русловых и склоновых процессов) редких, экстремально мощных паводков (селевых и неселевых) и массовых селепроявлений, при которых наблюдается разовый вынос в реки большого количества крупнообломочного материала, который в дальнейшем постепенно перемещается вниз по реке. В последнее время большинство исследованных рек находились в стадии размыва русловых отложений, идущих со средней скоростью 1-6 см/год и возрастающих примерно на порядок при высоких половодьях. Величина сезонных переформирований в целом невелика и не превышает среднюю крупность русловых наносов (0,1-0,3м за сезон). В годы с прохождением высоких половодий отмечено увеличение амплитуды сезонных деформаций (до +60 см за сезон), при этом на врезанных руслах на подъеме половодья идет размыв, на спаде - аккумуляция; на широкопойменных руслах направленность русловых деформаций на подъеме и спаде половодья может быть различна. В годы с высокими половодьями идет ускорение направленных размывов (то есть движение влекомых наносов имеет пульсационный характер); величина размывов в периоды прохождения высоких половодий примерно на порядок выше средней скорости врезания направленных размывов. В скальных лотковых руслах величина размывов в экстремальные годы соизмерима с глубиной потока и мощностью русловых отложений. В низовьях отдельных крупных рек (Пскем, Чаткал, Майдантал) в последние 30-40 лет преобладали русловые размывы, усиливавшиеся в годы с высоким половодьем.
Причинами преобладания русловых размывов может быть отсутствие мощных или массовых селепроявлений в водосборных бассейнах, аналогичным прошедшим в 1959г, при которых в русла было поставлено большое количество крупнообломочного материала, на 1-2 порядка превышающее обычные поступления. В периоды слабой селевой активности на участках врезанных русел наблюдали транспорт влекомых наносов пульсационного характера. Экстремальные половодья редкой повторяемости (Р 1-2%) после многоснежных зим не вызывают значительных увеличений поступления влекомых наносов в речную сеть (при заметном повышении мутности и стока взвешенных наносов) и приводят к усилению русловых размывов на участках врезанных русел рек. На участках широкопойменных русел выделяются три вида многолетних переформирований: слабые размывы после высоких половодий с преобладанием в годы со средним и низким половодьем слабой аккумуляции или неизменности отметок русла; несколько циклов периодических переформирований: размыв-аккумуляция-размыв и направленная аккумуляция в водохранилищах (Чарвак и Турк).
В Украинских Карпатах фон развития деформаций в русле - общее неравномерное тектоническое поднятие территории, более интенсивное ближе к главному водоразделу Карпат и ослабевающее по мере удаления от водораздела. Водный режим рек на протяжении 1970-80-х годов был относительно спокойным, однако с начала 1990-х годов настал период с частыми проливными дождями, экстремальными паводками, селями, оползнями, катастрофическими наводнениями. Тенденция развития русел малых горных рек - направленное врезание преимущественно в стрежневой зоне и сходит на нет по мере удаления от границ меженного русла; максимальные единовременные посадки уровня, достигающие 0,1м в стрежневой зоне, происходят только во время ливневых паводков; на протяжении всего остального времени заметных изменений в поперечном профиле русла не происходит. Средняя величина посадки уровня составляет примерно 3-4 см за год; величина сезонных деформаций - в среднем +5-7см, максимальные деформации достигают +15-20см в сезон. Горизонтальные деформации обычно не превышают 0,2-0,5м и смещение кромки берега идет в основном за счет переотложения прирусловых отмелей, оползания и оплывания откосов. На более крупных реках, а также в более низких высотных зонах Карпат русловые процессы сводятся в основном к глубинной эрозии - неупорядоченному чередованию углублений и наращиваний донных отложений. В террасированных расширениях долин наблюдается также боковая эрозия, которая носит скачкообразный характер и приурочена к прохождению паводков.
КрылEнко Владимир 10 июня 2013