Речные наносы

В естественных условиях энергия воды тратится на преодоление сил внутреннего сопротивления движению (перемешивание), а также на трение о грунт. Эта часть энергии рассеивается в потоке и расходуется на размыв грунта, перенос материала вместе с водным потоком. Речные наносы – твердые частицы, образовавшиеся в результате эрозии водосборов и русел рек и переносимые водотоками. Большая часть наносов имеет минеральное происхождение и только незначительная часть – органическое. Крупность наносов колеблется в широких диапазонах, мельчайшие имеют размер от 0,05 мм и менее, крупные – до нескольких десятков сантиметров. Главную роль в образовании наносов играют склоновая и русловая эрозия.

Русловая и склоновая эрозия

Склоновая эрозия – процесс разрушения и выноса почвы, потоком, стекающим по склонам и его углублениям. Особенно сильна эта эрозия, если нет растительности. Развитию склоновой эрозии способствуют процессы выветривания. Интенсивность склоновой эрозии определяется и другими факторами – уклоном и дальностью транспортирования наносов к реке. Классический пример склоновой эрозии – образование оврагов. Транспортируемые рекой наносы дают твердый сток. У равнинных рек за период половодья и паводка проходит до 95% всего годового твердого стока.

Русловая эрозия – процесс разрушения русла и берегов. Максимум интенсивности русловой эрозии также приходится на период половодья и паводка. Высокие уровни активизируют процессы подмывания и обрушения берегов реки, а высокие скорости – выносу продуктов разрушения.

Рис. 2 Продольный профиль реки

Глубинная эрозия – размыв русла, характерна для верховых участков рек, где идёт постоянное понижение дна за счёт выноса слагающих русло пород (рис. 2). В средней части реки, особенно, если в ней отсутствуют притоки, происходит аккумуляция наносов, их выпадение из потока и постепенное накопление. Смена эрозии транзитом, а затем аккумуляцией связана в первую очередь с изменением уклона и соответственно скоростей течения.

Характеристика речных наносов

Речные наносы в зависимости от характера движения в потоке подразделяются на взвешенные и влекомые. Деление носит условный характер, так как в зависимости от размера частиц, скорости течения воды, те или иные частицы могут находиться либо во взвешенном состоянии, либо перемещаться по дну. Количество наносов (в кг) переносимое рекой в единицу времени через поперечное сечение называется расходом наносов. Суммарное количество наносов, переносимое рекой за определенный интервал времени называется твердым стоком реки.

Количество взвешенных наносов, содержащихся в единице объема называется мутностью (г/м³). Например, мутность воды в р. Енисей – 20 г/м³, р. Амударья – 3500 г/м³, р. Аксай – 11800 г/м³.

Частицы, переносимые потоком во взвешенном состоянии – взвешенные. Взвешенные наносы на равнинных реках составляют 90 % всего твёрдого стока, в горных реках до 70-80 %. Распределение наносов по ширине реки, а также по длине, меняется в зависимости от скорости течения, местных размывов русла и берегов, впадения притоков и т. д. Способность водотока переносить определенное количество наносов при отсутствии деформации русла называется транспортирующей способностью. Если площадь сечения реки увеличивается, то скорость потока падает и транспортирующая способность уменьшается. Часть взвешенных частиц выпадает из потока и происходит наращивания дна.

Относительно крупные фракции могут передвигаться у дна, перекатыванием, скачками – это влекомые заносы. Масса влекомых по дну частиц приблизительно равна придонной скорости в шестой степени. Среднегодовой сток наносов: р. Нева – 4 тыс. тонн, р. Обь – 16 млн. тонн, р. Инд – 450 млн. тонн. Среднегодовой сток насосов всех рек земного шара составляет 24 млрд. тонн.

В связи с сооружением крупных водохранилищ на реках, сток наносов уменьшается на 30-40 %. В некоторых горных или предгорных районах возникают насыщенные наносами водные потоки – сели, которые в зависимости от состава твердых включений делятся:

- грязевые

- грязекаменные

- водокаменные.

Плотность селевых потоков колеблется от 1100 до 2500 кг/м³, скорость течения – от 2 до 10 м/с. Сели представляют большую опасность для населённых пунктах, расположенных в долинах селеопасных рек.