5. Деформации продольного профиля русла

Продольный профиль речного русла испытывает наибольшие деформации при направленных (необратимых) русловых процес­сах. Характер и направленность деформаций продольного профиля

русла зависит от изменения факторов, определяющих так называ­емый выработанный продольный профиль. Уклон в каждой точке такого профиля /₍₎ зависит от трех основных факторов: стока воды, характеризуемого средним многолетним расходом воды Q, средним содержанием в потоке наносов s, средней крупностью наносов, лежащих на дне, D. Связь перечисленных факторов весьма прибли­женно может быть записана в виде уравнения

/₀ = KQ^xs^yD^z, (6.53)

Гидрология 2

ПРЕДИСЛОВИЕ 5

ВВЕДЕНИЕ 10

Глава 1 34

ХИМИЧЕСКИЕ И ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПРИРОДНЫХ ВОД 34

(1.10) 49

(1.11) (1.12) 49

Глава 2 58

ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ГИДРОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ 58

Глава 3 76

КРУГОВОРОТ ВОДЫ В ПРИРОДЕ И ВОДНЫЕ РЕСУРСЫ ЗЕМЛИ 76

Глава 4 114

ГИДРОЛОГИЯ ЛЕДНИКОВ 114

Глава 5 ГИДРОЛОГИЯ ПОДЗЕМНЫХ вод 135

777777А¹ г—I² I— \^з ЕЕЕг 152

Глава 6 166

ГИДРОЛОГИЯ РЕК 166

k=f/F, (6.4) 173

₍₆.з9) 213

Глава 7 258

X = /1^ ; (Ю.12) 385

И; 0 411

Если бы мутность воды и крупность наносов вдоль реки не изменялись, то единственным фактором, определяющим крутизну выработанного продольного профиля, был бы расход воды. По­скольку он неуклонно увеличивается от истока к устью реки, а связь уклона с расходом воды на разных участках реки соглас­но (6.53) обратная, крутизна продольного профиля от истока к устью должна уменьшаться, что и наблюдается в действительно­сти. Формула (6.53) позволяет качественно оценить влияние на вертикальные деформации продольного профиля реки изменений определяющих факторов. Увеличение стока воды и уменьшение содержания в воде наносов должно привести к увеличению крутиз­ны продольного профиля и к его понижению, что может произойти лишь в результате врезания русла. Уменьшение стока воды и уве­личение мутности должны привести к уменьшению крутизны про­дольного профиля и его повышению, что может быть лишь при отложении наносов.

Отмеченные процессы понижения и повышения продольного профиля происходили на многих реках как реакция на вековые изменения их водности. Свидетельством врезания русел в много­водные периоды являются речные террасы.

Своеобразные деформации продольного профиля происходят при изменении общего базиса эрозии (уровня приемного водоема, в ко­торый впадает река). Повышение уровня приемного водоема сопро­вождается отложением наносов и повышением продольного профи­ля, а понижение уровня приемного водоема — размывом русла и опусканием продольного профиля. Однако бывают и исключе­ния: при очень малом уклоне обнажающегося дна водоема при снижении его уровня возможно не врезание русла, а отложение наносов и повышение продольного профиля. Такие процессы на­блюдались в устьях некоторых рукавов дельты Волги в период падения уровня Каспийского моря, в устьях некоторых рек, впада­ющих в оз. Севан, в период быстрого снижения его уровня.

Необратимые русловые деформации происходят выше и ниже крупных гидроузлов на реках (рис. 6.21). В верхнем бьефе (выше плотины) обусловленное подпором уменьшение транспортирующей

Рис. 6.21. Схема заиления и занесения верхнего бьефа и размыва нижнего бьефа гидроузла:

1 — плотина; 2 — уровень воды и дно реки до сооружения водохранилища; 3 — тело заиления водохранилища мелкими наносами; 4— тело занесения водохранилища крупными наносами; 5—подпорный уровень воды (НПУ) в водохранилище после сооружения плотины; 6 — то же, после заиления и занесения части водохранилища;

7—размыв русла в нижнем бьефе; <?—уровень воды в нижнем бьефе после размыва

способности потока приводит к возникновению соотношения R > R_Tp, что сопровождается отложением наносов, т. е. заилением и занесе­нием водохранилища (см. разд. 8.7). В нижнем бьефе (ниже плоти­ны) в результате уменьшения расхода наносов (часть их отложилась в водохранилище) и некоторого увеличения транспортирующей спо­собности потока складывается соотношение R < R_jp, что ведет к раз­мыву дна и понижению продольного профиля реки. Непосред­ственно вблизи плотины находится участок местного размыва, глуби­на которого иногда достигает десятков метров. На более протяжен­ном участке ниже плотины отмечается общий размыв, который по мере восстановления нагрузки потока наносами постепенно затуха­ет вниз по течению. Длина участка общего размыва ниже плотин может достигать десятков и сотен километров.

Все упомянутые выше процессы вертикальных деформаций продольного профиля речного русла проявляются не только в из­менениях отметок дна, но и в сопутствующих им изменениях уров­ней воды.