Образования и препятствия на реке

Наносы - твердые частицы, образованные в результате эрозии водосборов и русл, а также береговых водоемов, переносимые водотоками, течением в озерах, морях, реках и водохранилищах и формирующие их ложа. Н. в русле реки создают песчаные гряды. Это основной вид Н. Из-за гряд песчаное дно реки неровное, волнообразное. Гряды двигаются вниз по течению со скоростью, в сотни раз меньшей скорости потока, однако на больших реках она достигает нескольких метров в сутки. Размер гряд зависит от формы русла, глубины и скорости течения. Высота их пропорциональна глубине потока. Поэтому гряды на плесах выше, чем на перекатах. При повышении уровня воды гряды становятся более высокими и наоборот. Длина сформировавшейся гряды может быть равна 10-12 глубинам потока.

Заструга - скопление Н. в форме крупных гряд, примыкающих к песчаному берегу (рис.8). Конец заструги называют ухвостьем, а понижение дна между застругами-подзастружной ямой. Размеры заструг зависят от формы русла, глубины и скорости течения. Иногда крупные заструги тянутся до противоположного берега. Высота заструг на больших реках достигает 2 м. Закономерности роста и перемещения заструг такие же, как и гряд. Над застругами обычно неровное течение, вызывающее рыскливость судов.

Рис.8.

Коса представляет собой песчаную невысокую отмель, вдающуюся в русло длинным клином (рис.9). На реках косы примыкают обычно к выпуклым песчаным берегам. Косы образуются из крупных заструг в результате их постепенного роста и перемещения.

Рис.9.

За год коса может переместиться на несколько сотен метров. Залив между берегом и ухвостьем косы называют затониной, небольшую песчаную косу - закоском, большую подводную застругу с крутым тыловым скатом, вдающуюся далеко в русло, - заманихой, гребневую часть крупной гряды, пересекающей русло, обычно затопляемой в половодье и обсыхающей в межень, — побочнем (рис.10).

Рис.10.

В меженное время поток, размывающий яр, иногда встречает твердую породу и отклоняется к противоположному берегу. Ниже твердой породы образуется тиховод, где откладываются Н. и формируются побочень, высыпка (рис.11) — отложения из крупных Н. в местах впадения в реку небольших притоков или выходов оврагов. Ниже высыпки в области тихого течения может образоваться побочень. В результате местных русловых переформирований на перекатах с легкоподвижными Н., а также за судами, вставшими на мель на перекате, или за затонувшими крупными предметами возни­кают-шалыги, отдельно лежащие подводные отмели, образо­вавшиеся на судовом ходу или перекате (рис.12).

Рис.11.

Рис.12.

Перекат - характерная для равнинных рек форма донного рельефа, сформированная отложениями наносов, обычно в виде широкой гряды, пересекающей русло под углом к общему направлению течения, вызывающая отклонение его от одного берега к другому. П. - это скопление наносов, отложенных по всей ширине русла. Они вызывают местное уменьшение глубины, а в период низких уровней - подпор воды на вышележащем участке - плесе. П. являются основным препятствием для движения судов на реках.

Основные элементы переката. (рис.13, 13-1, 13-2, 13-3)..

Рис 13-1. Перекат вид сверху

Рис 13-2 Перекат продольный профиль Рис 13-3 Перекат поперечный разрез

Верхний и нижний побочни (косы); верхняя и нижняя плесовые лощины; седловина - вал из наносов, соединяющий верхнюю и нижнюю косы; корыто - глубокая часть седловины, где обычно проходит судовой ход; напорный верхний скат - верховая пологая часть седловины; подвалье (тыловой или нижний скат)— низовая часть седловины, более крутая, чем напорный скат; гребень - верхняя кромка подвалья, имеющая наименьшую глубину; затонная часть - верхняя часть нижней плесовой лощины, находящаяся за ухвостьем верхней косы (П. могут не иметь затонной части, в этом случае плесовые лощины не заходят одна за другую); выбоина - разработанное потоком углубление в верхней части нижней косы, направленное своим устьем против течения. На планах П. глубины изображают изобатами - линиями равных глубин. Цифра на изобате показывает глубину от проектного уровня, при котором пересечение поверхности воды с берегами образует линию уреза воды, обозначающую конфигурацию русла реки.

Рис.13.

В меженный период площадь поперечного сечения на перекате меньше, чем на плесах, а следовательно, больше уклоны поверхности воды и скорости течения. От верхней плесовой лощины к гребню переката скорость течения увеличивается, причем к подвалью она достигает наибольшего значения, а за подвальем в результате увеличения глубины русла значительно понижается. Такая разница в скоростях течения отрицательно сказывается на судоходстве, затрудняя проход судов через перекат. Во время половодий и паводков распределение скоростей меняется: на перекате скорости становятся меньше, а на плесах больше. Это объясняется тем, что перекаты находятся на расширенных участках русла и при половодье площадь поперечного сечения перекатных участков больше, чем плесовых. Направления течения на перекате определяются его особенностями и положением уровня, они различны в весенний и меженный периоды. В половодье направление течения на перекате и на плесах параллельно берегам долины реки. В этот период перекаты не влияют на направление течений. В меженный период направление течения на перекате зависит от его типа, формы, вида подвалья, очертаний русла и др.

При повышении уровня воды во время половодья на перекате в большом объеме откладываются наносы. Намыв переката начинается в середине подъема уровня воды. Наибольшей высоты они достигают в то время, когда начинается спад воды. Высота намыва на судоходных реках достигает 3 м. Нарастают перекаты тем больше, чем выше уровень весеннего половодья и чем оно продолжительнее. Ежегодные намывы увеличивают высоту перекатов и требуют повторения работ по улучшению судоходного состояния. При убыли воды намытый на перекат слой наносов начинает смываться. Со снижением уровня и увеличением уклона речной поток, стесненный косами,* прорезает корыто на седловине переката. При быстром понижении уровня река не успевает размыть наносы, поэтому к межени состояние переката значительно ухудшается и движение судов по нему становится затруднительным. При медленной убыли воды наносы размываются продолжительное время, и к межени может восстановиться прежняя форма переката. На реках с очень неустойчивым руслом во время половодья на перекате остается большой слой наносов, поток не успевает разработать его даже в течение всей межени.

Перекаты постоянно передвигаются вниз по течению - примерно так же, как заструги. Движение перекатов имеет различную скорость и зависит от расходов и уклонов поверхности воды, крупности частиц грунта и т.д. В среднем течении крупных равнинных рек сдвиг перекатов может достигать 100 м в год. За многолетний период могут произойти перемещение перекатов, полное их уничтожение, значительное переформирование или возникновение новых. Постоянные изменения состояния перекатов требуют ежегодного повторения дноуглубительных работ по улучшению их судоходного состояния. В результате интенсивного дноуглубления перекаты вырождаются в подводные каналы. Так, в результате интенсивного дноуглубления на Верхней Лене гребни перекатов удлинились, а некоторые плесовые лощины из-за понижения уровня воды обмелели и почти слились по дну с гребнями перекатов. В результате русло Лены на участке от Усть-Кута до Киренска превратилось в своеобразный канал с предельной судоходной глубиной.

Каменистые перекаты встречаются на реках, протекающих в районах горных областей или моренных отложений (Верхнем Иртыше, Енисее, Лене, Алдане, Зее и др.). Каменистые перекаты, имея только общие черты с обычными перекатами, отличаются от них устойчивостью положения из-за наличия каменистых гряд, россыпи отдельных камней иди крупных галечных отложений. На каменистых отложениях происходит формирование песчаных наносов в виде кос, порочней, осередков. Такие перекаты обычно очень устойчивы и редко подвергаются сезонным изменениям при подъемах и спадах воды. Каменистые перекаты затруднительны для судоходства из-за малых глубин, узкого и извилистого судового хода, больших скоростей потока и неправильных течений.

Для управления судном, изучения специальной лоции и обеспечения безопасности плавания особое значение приобретает разделение перекатов по судоходному признаку и по степени трудности проводки через них судов и плотов. На трудность проводки через перекаты влияют следующие факторы: вид подвалья, ширина, глубина и форма в плане судового хода, его радиусы изгиба, тип и место расположения перекатов и условия видимости, положение уровня воды, особенности течения - направление и скорость свальных течений, наличие суводей и майданов и др. (см. также Течения), сложность входа на перекат и выхода с него со стороны плесовых лощин и т.д.

Перекаты бывают четырех типов (рис.14)

1. Перекат без затонной части обычно находится на пологих изгибах участков неширокого русла реки. Плесовые лощины переката не заходят одна за другую, поэтому затонной части он не имеет. Этот перекат устойчивый, долго сохра­няет свою форму и расположение в русле. Судовой ход и корыто на нем плавно переваливают от одного берега к другому. Ровное течение на перекате совпадает с направлением корыта, а свальное течение обычно отсутствует. В большинстве случаев такой перекат без затонной части не вызывает затруднений для движения судов.

2. На перекат с затонной частью плесовые лощины заходят одна за другую. Корыто расположено под большим углом к направлению русла, судовой ход круто переваливает от одного берега к другому. Этот перекат неустойчивый. При низком уровне воды иногда происходит промыв корыта почти поперек русла. При дальнейших переформированиях переката корыто может получить еще большее искривление и принять вид буквы S. Часть водного потока сливается на перекате по кратчайшему пути — из верхней плесовой лощины в нижнюю, в связи с чем свал воды направлен к затонной части. При низком уровне воды на перекате создается сильное свальное течение, направленное к нижней косе. Перекат данного типа (особенно с развитой затонной частью) из-за узкого судового хода с крутым перевалом, небольшой глубины и сильного свального течения затрудни­телен для движения судов.

3. Перекат - р о с с ы п ь возникает на расширенных участках русла. Вследствие избыточной ширины поток не может транс­портировать наносы, формировать косы и плесовые лощины, поэтому русло заполняется беспорядочными мощными отложе­ниями (заструги, косы, осередки, шалыги), из которых форми­руется перекат. Перекат-россыпь не имеет определенной формы. Под воздействием течения (особенно при резких колебаниях уровня) песчаные отложения, непрерывно перемещаясь, изменяют форму переката. Корыто не имеет ясно выраженных углуб­ления и формы. Этот перекат очень неустойчивый, здесь судовой ход извилистый и мелкий, в период межени может сменить свое положение несколько раз. Течение на перекатах-россыпях беспорядочное и неровное. Небольшие глубины, неопределен­ный судовой ход, неровные течения создают большие трудности для движения судов.

4. Групповой перекат представляет собой участок русла, на котором находятся близко один от другого несколько перекатов различного типа. Косы у группового переката расположены так, что нижняя коса верхнего переката является верхней косой для нижнего переката. Они разделяются небольшими плесовыми лощинами. Иногда такая лощина настолько мала, что создается как бы двойное подвалье одного переката. Протяженность группового переката может достигать нескольких десятков километров. К групповым можно отнести перекат, образовавшиеся от разделения русла остро­вами или крупными осередками при слиянии рек или впаде­нии в русло небольшого притока. Судовой ход на групповых перекатах извилистый, иногда несколько раз переваливает от одного берега к другому. Групповые перекаты обычно неустойчивы, режимы их взаимосвязаны, размыв одного переката может явиться причиной обмеления другого, и наоборот.

Рис 14.

Узкий и извилистый судовой ход, свальные и затяжные течения превращают групповой перекат в участок, трудный для плавания судов.

Подвалье - наиболее трудное место при проводке судов через перекат. Все подвалья можно разделить на три вида (рис.15), причем каждый рассмотренный тип переката может иметь любой вид подвалья.

1. Р о в н о е подвалье образовано ровным тыловым скатом седловины переката, расположенным по нормали к оси корыта. Течение на подвалье ровное, совпадает с осью корыта. В неко­торых случаях две крупные заструги верхней и нижней кос, сближаясь к середине корыта, создают ровное подвалье со значительным понижением гребня. Косы и заструги таких подвалий направляют воду к середине корыта, создавая сосредоточенное течение. Ровное подвалье не представляет большой трудности для движения судов.

2. Выпуклое подвалье имеет в плане и поперечном разрезе выпуклую форму. Оно создается при большом переме­щении наносов через седловину переката, очень неустойчиво и не имеет глубокого корыта. Течение на подвалье веерообразное, слабое, иногда с двусторонним сливом воды по обе стороны выпуклости. В большинстве случае у верхней косы течение слабое, а более сильное направлено к нижней косе. Для судоходства подвалье неблагоприятно.

3. Неровное (искривленное или неопре­деленной формы) подвалье создается двумя застругами или ухвостьями кос, которые заходят одно за другое. Такое подвалье очень неустойчиво, течение на нем неровное, возле каждой косы создается различное направление слива воды. При большой подвижности наносов образуется подвалье неопре­деленной формы. Такое подвалье очень искривлено или не имеет ясно выраженного очертания; оно также очень неустой­чиво, поэтому для судоходства неровные подвалья наиболее неблагоприятны.

На некоторых участках рек ведутся интенсивные дноуглу­бительные работы. В результате плесовые лощины соединены сплошным каналом-прорезью, поэтому перекат не имеют четкого подвалья. В судоходном отношении такое подвалье по срав­нению с предыдущими видами более благоприятно.

Рис.15.

Условия судоходства в основном зависят от типа переката, вида его подвалья, а также от размеров и осадки судна, состава, направления движения судна и других факторов. Для судов малого и большого водоизмешения, толкаемых составов, буксируемых судов или плотов трудность плавания через перекат неодинакова. Если, например, для плота существенное значе­ние имеют ширина судового хода и направление слива воды, то для крупного судна - глубина переката. Очень важно положение уровня воды. Обычно при высоком уровне условия плавания более благоприятны, чем при низком.

По степени трудности для судовождения перекаты можно разде­лить на две группы в зависимости от типа переката, вида его подвалья и других факторов.

Дата добавления: 2014-01-04