О факторах развития горизонтальных русловых деформаций на реках Удмуртии

Survey results of lateral river-red shift of 55 control sections made at the rivers of different kind, flowing across various landscapes of Udmurtia are given in the paper. The intensity of wash out is defined by influence of different natural factors and also the results of human economical activity in the drainage basin.

Петухова Лариса Николаевна

Рысин Иван Иванович

Удмуртский государственный университет

426034, Россия, г. Ижевск,

ул. Университетская, 1

E-mail: rysin@uni.udm.ru

ВЫВОДЫ

На реках Удмуртии наиболее типичной формой проявления русловых процессов является меандрирование.

По данным полевых наблюдений скорости горизонтальных (плановых) смещений русла варьируются в широких пределах: от нулевых значений до 15-25 м/год и более.

Установлена тесная связь активности русловых деформаций: со среднегодовыми расходами (r=0,869), площадью водосбора (r=0,865) и с порядком реки (r=0,614). Среди геолого-геоморфологических факторов наиболее выделяются уклон реки (r=0,690) и эрозионная устойчивость слагающих русло пород (r=0,611). Установлена связь с морфологическими и морфометрическими показателями, залесенностью водосбора и поймы.

Развитие горизонтальных русловых деформаций в значительной степени определяется также многогранной деятельностью человека. Особенно существенные изменения в русловом режиме вызывают различные сооружения на берегах и в руслах рек, прокладка коммуникаций через реки, что в конечном итоге усиливает экологическую напряженность.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Бастраков Г.В. Оценка и прогноз противоэрозионной устойчивости склоновых земель: Метод. пособие. Брянск: Изд-во БГПИ, 1983.

2. Кондратьев Н.Е., Попов И.В., Снищенко Б.Ф. Основы гидроморфологической теории руслового процесса. Л.: Гидрометеоиздат, 1982.

3. Лохтин В.М. О механизме речного русла. СПб., 1897.

4. Маккавеев Н.И., Чалов Р.С. Русловые процессы. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1986.

5. Назаров Н.Н., Егоркина С. С. Реки Пермского Прикамья: Горизонтальные русловые деформации. Пермь: ИПК «Звезда», 2004.

6. Пахомова О.М. Горизонтальные русловые деформации и их связь с порядковой структурой речной сети //Геоморфология. 2002. №3.

7. Перевощиков А. А. Скорости формирования современного пойменного аллювия (наилка)// Вестн. Удм. ун-та. Сер. Науки о Земле. 2003.

8. Петухова Л.Н.Развитие русловых процессов в условиях различных ландшафтов Удмуртии //Вестн.Удм. ун-та. Сер. Науки о Земле. 2003.

9. Попов И.В. Деформации речных русел и гидротехническое строительство. Л.: Гидрометеоиздат, 1965.

10. Чалов Р.С., Алабян А.М., Иванов В.В., Лодина Р.В., Панин А.В. Морфодинамика русел равнинных рек. М.: ГЕОС, 1998.

11. Чалов Р.С., Завадский А.С., Панин А.В. Речные излучины. М.: Изд-во Моск. унта, 2004.

Поступила в редакцию 19.05.05.

L.N. Petukhova, I.I. Rysin

The development factors of horizontal channel deformations on the rivers of Udmurtia

вмешательства ниже. Но малые реки, как известно, гораздо быстрее и интенсивнее реагируют на природные и антропогенные изменения в бассейне.

Сведение лесов и интенсивная распашка водосборов приводит к поступлению в речные русла избыточного количества наносов, что является причиной усиленной аккумуляции и заиления рек.

Очень часто на малых реках для сохранения запасов воды в летние месяцы возводят глухие земляные плотины. Во время весенних половодий многие из таких плотин прорываются; при этом резко увеличиваются скорости течения реки, активизируются эрозионные процессы. В 2003 г. очень сильный размыв берегового уступа был отмечен на р. Агрызке (бассейн Ижа) - максимальная скорость смещения берега здесь составила более 8 метров, что было связано с прорывом плотины, перегораживающей реку.

Строительство инженерных сооружений на берегах и в руслах рек, прокладка коммуникаций через реки также приводят к изменению руслового режима. Одна из наиболее старых форм локального инженерного воздействия на русла - мостовые переходы. Строение моста является причиной стеснения потока половодья или паводка, что приводит к образованию волны подпора выше моста и волны спада - ниже моста. Это увеличивает удельный расход воды и способствует усилению общего размыва. Ниже мостов могут происходить резкие изменения морфологии русла и интенсификация горизонтальных деформаций. На примере некоторых ключевых участков ярко прослеживаются различия в интенсивности русловых деформаций выше и ниже мостовых переходов: скорости размыва берегов выше моста намного меньше (табл.6).

Таблица 6

Скорости размыва берегов выше и ниже мостовых строений

Ключевой участок Среднегодовые скорости размыва, м/год

выше моста ниже моста

р. Ита п. Зура 0,10-0,15 0,25-0,40

р. Лып д. Сосновый Бор 0,01-0,1 0,50-0,90

р. Г ольянка с. Г ольяны 0,1-0,2 0,30-0,50

р. Лудзинка д. Юськи 0,05-0,1 0,30-0,40

Испытывая влияние антропогенного фактора, реки в свою очередь могут также негативно вторгаться в жизнь людей. Самая высокая экологическая напряженность в речных долинах возникает в тех случаях, когда размываются речные берега. Под влиянием боковой русловой эрозии могут разрушаться инженерные сооружения, коммуникации, страдать населенные пункты, утрачиваться ценные сельскохозяйственные и лесные угодья.

Помимо этого четко прослеживается связь интенсивности горизонтальных деформаций с залесенностью бассейна: с уменьшением лесопокрытой площади доля размываемых берегов увеличивается (табл.5).

Если залесенность водосбора не оказывает большого влияния на скорость горизонтальных деформаций, то характер пойменной растительности играет не последнюю роль. Лесная и кустарниковая растительность, «армируя» корнями размываемые берега, способствует снижению интенсивности русловых деформаций. Каркас из корней деревьев настолько прочен, что иногда удерживает на подмываемых берегах огромные массы грунта в нависшем состоянии. Заросли ивняка, появляясь на прибрежных песках, влияют на режим перекатов и поймы: массивы песков становятся более стабильными и на поверхности их появляются новые отложения.

Таблица 5

Залесенность водосбора и интенсивность горизонтальных деформаций в основных речных бассейнах УР

Речной бассейн Интенсивность горизонтальных деформаций, % Залесенность, %

Чепца 15,7 60

Вала 12,6 61,8

Кильмезь 13,0 71,3

Сива 16,6 48,2

Иж 13,3 45,2

Левобережье Вятки и Тойма 19,7 45,5

Правобережье Камы 19,2 13,5

Левобережье Камы 10,4 75,6

Верховья Вятки и Камы 3,1 85,9

На р. Нылге (ключевой участок № 27) скорости бокового смещения русла во время летних полевых экспедиций определяются в двух местах: на излучине с незалесенной поймой и на территории, густо покрытой древесной и кустарниковой растительностью. В первом случае средняя за 2004 г. скорость размыва составила 0,20 м/год, во втором - 0,13 м/год.

На ключевом участке № 44 (р. Пизь) залесенность поймы составляет более 90%, что препятствует интенсивной боковой эрозии: размыв отмечался лишь в первый год наблюдений (средняя скорость 0,2 м/год), в дальнейшем берега были стабильны.

Современное состояние и развитие рек, помимо природных факторов, определяется степенью искусственного вмешательства в русловые процессы деятельности человека. Антропогенная деятельность в речных долинах многогранна, особенно ярко это прослеживается на крупных реках. На территории УР преобладают малые реки, где степень антропогенного

Рис. 8. Зависимость среднегодовой скорости размыва от ширины меженного русла на реках УР Рис. 9. Зависимость среднегодовой скорости размыва от высоты размываемого берега

На участках рек, где транспортирующая способность потока достаточно велика и материал размыва берегов выносится быстро, высота уступов не влияет на размыв песчаных откосов, но сказывается на темпах деформаций суглинистых берегов [6]. Единственный механизм разрушения берегов, высотой менее 1,5 м, - размыв. На более высоких откосах активизируются процессы оползания и отседания небольших блоков, что увеличивает интенсивность деформаций откосов. Наиболее яркий пример развития оползней по берегам рек можно наблюдать на ключевом участке № 53 на р. Вятке. Ширина оползневого тела здесь достигает 100 м при длине около 1 км. На береговых откосах высотой более 5 м возможно отседание крупных блоков в результате потери устойчивости откоса в целом.

Влияет на скорость боковой эрозии и значение радиуса излучины. У сегментных излучин чем меньше радиус кривизны русла, тем меньше скорость продольного и больше скорость поперечного смещения. Соответственно крутые излучины смещаются в горизонтальном направлении более интенсивно, нежели пологие. У петлеобразных излучин такую связь проследить сложно: значения радиуса кривизны большие и скорости размыва берегов также велики.

Растительность оказывает существенное влияние, непосредственное и косвенное, на развитие эрозионных и русловых процессов как на водосборе, так и в пределах долины.

Вырубка лесов и увеличение пахотных угодий приводит к увеличению твердого стока, формированию антропогенно обусловленного наилка. Наращивание высоты пойменной поверхности относительно меженного русла ограничено величиной максимального стока, стабилизация которого в конечном итоге ведет к активизации боковой эрозии - началу формирования новой поймы [7]. При снижении лесистости бассейнов ниже 50-60% происходит резкое увеличение стока наносов и поступление продуктов бассейновой эрозии в речные русла. Если рассмотреть территорию Удмуртии, то данный рубеж ею был перейден в 60-90-е гг. XIX века. Однако надо иметь в виду, что в ряде районов и речных бассейнов (правобережье Камы, южные районы Удмуртии) критическая черта была достигнута в более ранний период. Поэтому в настоящее время тесной связи между показателями залесенности водосбора и интенсивностью горизонтальных деформаций на том или ином ключевом участке не выявлено. Рассчитанные значения коэффициента корреляции и корреляционного отношения между этими величинами показывают существование связи, хотя не очень сильной.

территории уклоны на средних и крупных реках изменяются в пространстве незначительно и не оказывают существенного влияния на скорость течения рек и интенсивность русловых деформаций.

Виды, направленность и скорость горизонтальных русловых деформаций зависят, помимо гидрологических и геолого-

геоморфологических факторов, от ряда морфометрических и морфологических особенностей речного русла.

Рис 7. Зависимость среднегодовой скорости размыва очень малых рек

от уклона

И.В. Попов, оценивая роль размеров реки с размывами берегов на излучинах, используя в качестве показателя первых ширину русел в меженных бровках, получил, что до ширины русел 400 м скорости смещения вогнутых берегов нарастают медленно - от минимальных значений до 19 м/год, после чего увеличиваются, составляя при ширине русла 600 метров 32 м/год, при 800 метров - 50 м/год [2;9]. Это определяет закономерное увеличение абсолютных значений интенсивности смещения излучин и размывов берегов в их пределах вниз по течению реки.

На территории республики преобладают небольшие реки с шириной русла до 200 м (за исключением Вятки), поэтому скорости размыва берегов невелики. Связь между шириной реки и скоростью размыва прослеживается очень тесная - значение коэффициента корреляции составляет 0,91 (рис. 8). Линейная связь описывается уравнением

С=0,17+0,1В.

Интенсивность горизонтальных деформаций связана также с характером и высотой берегов. Высокие коренные берега, сложенные более устойчивыми к размыву породами, отступают очень медленно или являются практически стабильными. На ключевом участке у д. Сундур р. Лоза подмывает коренной берег, образуя адаптированную излучину. Скорости размыва берега здесь нулевые. Наиболее интенсивно размываются берега свободных излучин, протекающих в широкопойменных долинах. Скорости размыва у этих рек связаны с высотой поймы и, как показывают исследования, уменьшаются у низких пойм [11]. На крупных реках чем больше высота берега, тем существеннее объем обрушающихся масс грунта, который иногда довольно продолжительное время остается у основания уступа, повышая отмели дна и препятствуя дальнейшему развитию процесса. На малых реках эта связь проявляется иначе. Анализ данных по рекам Удмуртии показал обратную связь: интенсивнее размываются наиболее высокие берега - коэффициент корреляции равен 0,854 (рис. 9). Связь аппроксимируется линейным уравнением

С= 0,047+0,125Н.

Рис. 4. Зависимость максимальной скорости размыва от порядка реки

Рис. 5. Зависимость относительной скорости размыва от порядка реки

Одним из показателей относительной устойчивости русла является число Лохтина. Им удобно пользоваться при анализе русловых процессов для установления общих закономерностей формирования рельефа. Коэффициент корреляции между числом Лохтина и объемами размыва берегов составляет 0,5-0,6. Территория Удмуртии характеризуется преобладанием неустойчивых русел с числом Лохтина в среднем 1,3.

Интенсивность боковой эрозии, среднегодовые скорости размыва берегов тесно связаны с величинами сопротивления размыву, рассчитанными по методике Г.В. Бастракова [1]. Связь между этими показателями носит отрицательный характер. Полученные значения коэффициента корреляционного отношения (п) подтверждают это. Особенно ярко эта связь прослеживается в I (п=0,62) и III (п=0,69) группах рек. Полученная связь описывается следующим уравнением (рис 6):

С=3,021ехр(-0,421Н).

Слабее связь для самой многочисленной II группы (п=0,44), так как разброс в значениях скоростей размыва и сопротивления размыву довольно велик.

Весьма существенная роль в формировании того или иного морфодинамического типа русла равнинных рек, помимо устойчивости русел, принадлежит составу руслообразующих наносов. Так как подвижность русловых образований находится в обратной зависимости от устойчивости, то в таком же соотношении интенсивность русловых деформаций находится с крупностью руслообразующих наносов.

На карте районирования территории России по типам руслообразующих наносов реки территории Удмуртии характеризуются преобладанием песчаных и песчано-галечных наносов [10], которые относительно легко размываются.

Рис 6. Зависимость среднегодовой скорости размыва от эрозионной прочности на реках I группы

Значительное влияние на интенсивность русловых процессов оказывает уклон реки (И). При больших уклонах эрозионно-транспортирующая способность возрастает, соответственно усиливается активность русловых деформаций. На изучаемых реках влияние уклона проявляется слабо. Лишь на очень малых реках скорости горизонтальных деформаций зависят от уклона поверхности (рис. 7). Связь эта описывается формулой

С=-0,13+2,3И.

Значение коэффициента корреляции для очень малых рек составляет 0,611. На реках II и III групп связь не выявлена - значение коэффициента корреляции 0,149 и 0,337 соответственно, поскольку в условиях равнинной

Г руппы рек Среднегодовая скорость размыва, м/год Среднемаксимальная скорость размыва, м/год Относительная скорость размыва, %

Очень малые менее 0,30 0,2-0,8 3-10

Малые 0,31-0,60 0,4-1,5 1,5-3

Средние и крупные более 0,61 более 1,5 1-1,5

Абсолютная величина скорости отступания берега (например, 5 м/год) для малых и больших рек имеет разное значение: для рек малых порядков это огромная величина, сопоставимая с их собственной шириной, для больших и особенно крупнейших - ничтожно малая. Поэтому вводится относительная характеристика, позволяющая исключить влияние размера реки на оценку значимости величины скорости размыва ее берегов - относительная скорость размыва (UT). Этот показатель представляет собой отношение расстояния, на которое за год отступает берег реки (Вд, м), к средней ширине меженного русла (В, м) на данном участке, то есть U=Bд/В. Умножая полученную величину на 100, можно выразить относительную скорость в процентах от ширины русла [6].

Относительная скорость также тесно связана с порядком реки: с увеличением размера реки относительная скорость размыва берегов уменьшается (рис. 5). Корреляционное отношение составляет 0,73, а зависимость имеет вид

U=7,348ехр(-0,154)N

Геолого-геоморфологические условия представляют собой группу факторов, обусловливающих интенсивность развития русловых деформаций и определяющих наиболее общие особенности морфологического облика речного русла и поймы. В. М. Лохтин, говоря о главных руслоформирующих факторах, два из них - уклон реки и размываемость «слоев земли» - относит к группе геолого-геоморфологических [3].

Реки Удмуртии, протекая по территории, расположенной в пределах внеледниковой зоны, характеризуются свободными условиями развития русловых деформаций на равнинах и низменностях, сложенных мощными толщами рыхлых отложений.

Рис. 3. Зависимость среднегодовой скорости размыва от порядка реки

и максимальных скоростей размыва (г=0,936). Связь эта имеет линейный характер и описывается уравнением

С=0,795+ 0,013Q.

Расход воды, как известно, является функцией площади водосбора (с увеличением площади растут значения среднегодовых и меженных расходов). Проведенный анализ зависимости скорости горизонтальных деформаций и площади водосбора выявил наличие тесной связи между этими показателями (рис. 2): значение коэффициента корреляционного отношения равно 0,865, уравнение связи имеет следующий вид:

С=0,221+0,00Ж

Ввиду того что основное руслоформирующее значение имеют расходы средневысокого половодья, интенсивность размыва русла варьируется в значительных пределах в зависимости от сезона года.

Анализ полевых данных, полученных в 2004 г., показал, что наиболее активно переформирование русла происходит во время весеннего половодья. В период летне-осенней межени сильных размывов берегов практически не отмечается: скорости смещения берегов либо нулевые, либо порядка 0,05-0,1 метра.

Продолжительность половодья и межени, а также среднегодовой объем стока в разные годы неодинаковы. Если в течение ряда лет высота половодья снижается, интенсивность деформаций русла обычно несколько затухает; наоборот, повышение уровня половодья сопровождается ростом интенсивности деформаций.

Рис 1. Зависимость среднегодовой скорости размыва от среднегодового расхода Рис 2. Зависимость среднегодовой скорости размыва от площади водосбора

При оценке интенсивности русловых переформирований применяются сведения о порядках рек, зависящих от структуры речной сети и характеризующих в той или иной степени водность рек. Связь скорости горизонтальных деформаций и размера (порядка) реки N наблюдается тесная: значения среднегодовых (Сср) и среднемаксимальных (Смак) скоростей размыва берегов увеличиваются с увеличением порядка реки (табл. 4, рис. 3,4). Коэффициенты корреляции данных зависимостей составляют 0,614 и 0,610 соответственно. Зависимости описываются экспоненциальными формулами:

Сср=0,019ехр0,35N Смак. =0,022ехр0,42Ы.

Таблица 4

Значения скоростей бокового размыва для рек разного порядка

Лекма д. Нижний Укан - - 0,16 0,40 0,07 0,20 0 0 0,14 0,25 0,17 0,30

Сада д. Юр - - 0,17 0,45 0,10 0,30 0,05 0,1 0,06 0,1 0 0

Лема д. Шамардан - - 0,10 0,20 0,05 0,10 0,08 0,15 0,1 0,2 0 0

Лекма д. Починки - - 0,28 0,60 0,10 0,30 0,14 0,5 0,11 0,25 0,11 0,25

Кильме д. Головизнин - - 2,24 5,25 1,43 3,95 0,56 2,6 0,20 0,7 0,43 1,32

Арлеть д. Чибирь-Зюнья - - 0,29 0,45 0,23 0,80 0,13 0,3 0,11 0,25 0,20 0,51

Ува д. Ува-Тукля - - 0,45 1,38 0,51 2,05 0,37 0,85 0,17 0,5 0,91 2,08

Ныл га с. Нылга - - 0,57 1,95 0,63 1,80 0,45 1,15 0,14 0,35 0,4 0,65

Вала с. Макарово 0,52 1,45 0,98 2,60 0,52 1,94 0,38 0,8 0,21 0,75 0,10 0,15

Билибк д. Шонер 0,10 0,24 0,34 0,34 0,10 0,20 0,16 0,21 0,33 0,5 0,05 0,23

Шаркан д. Титово 0,51 2,34 0,44 1,49 0,56 2,35 0,15 0,55 0,15 0,45 0,10 0,30

Сива с. Гавриловка 0,27 0,55 0,08 0,25 0,85 0,85 0,23 0,45 0,2 0,2 0,30 0, 51

Гольянк с. Гольяны 0,38 0,65 0,20 0,29 0,25 0,70 0,3 0,8 0,32 0,6 0,40 1,00

Позимь д. Кабаниха 0,44 0,68 0,05 0,29 0,12 0,35 0,28 0,70 0,10 0,20 0 0

Позимь ст. Позимь - - 0,10 0,10 0,10 0,35 0,27 0,60 0,14 0,50 0,10 0,20

Иж д. Большая 0,45 1,05 0,27 0,54 0,28 1,25 0,24 0,45 0,16 0,55 0,10 0,20

Лудзин с. Юськи 0,33 0,70 0,46 0,85 0,27 0,40 0,13 0,20 0,10 0,20 0,20 0,30

Агрызк д. Баграш-Бигра - - - - 0,92 2,75 3,15 8,1 0 0 0,35 0,70

Постол п. Постольский - - - - 0,45 2,0 0,18 0,35 0,13 0,45 0,35 1,20

Бобинк д. Абдэс-Урдэс - - - - 0,09 0,20 0,61 2,60 0,10 0,15 0,40 0,95

Пизь д. Новокрещенка - - 0,48 2,26 0,04 0,15

Кобылк д. Клестово 0,35 1,0 0,22 0,45 0,22 0,30 0,13 0,20 0,11 0,20 0,25 0,80

Кырык д.Тавзямал - - 0,63 1,0 0,1 8 0,80 0,72 3,20 0,10 0,15 0,32 1,26

Иж д. Русская 0,22 0,24 0,12 0,20 0,14 0,23 0,46 1,70 0,10 0,10 0,10 0,15

Варзин д. Юмьяшур - - 0,15 0,30 0,11 0,35 0,20 0,50 0,27 1,20 0,27 0,74

Алнашк с. Алнаши 0,36 0,50 0,19 0,52 0,21 0,85 0,15 0,25 0,17 0,50 0,10 0,27

Адамка с. Грахово 0,20 0,55 0,25 0,75 0,40 1,05 0,15 0,40 0,19 0,85 0,35 0,80

Умяк д. Русский Куюк 0,52 1,55 0,45 0,97 0,18 0,43 0,15 0,30 0,10 0,20 0,30 0,52

Умяк д. Бажениха - - 0,15 0,30 0,13 0,30 0,13 0,40 0,12 0,20 0,15 0,40

Вятка с. Крым. Слудка 3,25 13,3 3,97 10,6 4,53 14,2 3,0 8,90 1,23 3,05 5,90 25,0

Лумпун д. Харл. 0,16 0,55 0,10 1,20 0,10 0,30

Кильме д. Малыь Сюмси 0,65 1,00 0 0 1,0 3,10

Среднее по всем участкам 0,48 0,54 0,50 0,47 0,17 0,46

Такой неравномерный характер развития боковых деформаций в большинстве случаев обусловлен влиянием гидрометеорологических условий, а точнее, высотой и интенсивностью весеннего половодья. Причин же, влияющих на развитие русловых процессов, огромное множество.

Среди гидрологических факторов наиболее существенную роль в русловом режиме играет сток воды, характеризуемый водоносностью реки и неравномерностью.

Величины расходов воды влияют на интенсивность горизонтальных деформаций. Из-за отсутствия данных о руслоформирующих расходах на реках республики анализ зависимости скоростей бокового размыва был проведен со среднегодовыми расходами ^). С увеличением показателей водности на реках увеличиваются и значения среднегодовых

но и в пределах одной реки. По длине реки (от истока к устью), в связи с увеличением водоносности, скорости размывов берегов на излучинах изменяются. Так, на р. Чепце на пяти ключевых участках, расположенных на разном расстоянии от истока, активность горизонтальных деформаций выпуклых берегов излучин увеличивается (табл. 3). Такая же закономерность выявляется и для других рек.

Для проведения полного временного анализа активности русловых деформаций общая продолжительность полевых натурных наблюдений пока невелика, однако общие для всех рек республики закономерности выявить уже можно.

Летом 2000 г. на реках были зафиксированы высокие скорости размыва берегов; средняя по республике скорость бокового размыва составила 0,54 м/год. В дальнейшем - до 2004 г. - практически на всех ключевых участках наблюдалась тенденция снижения активности русловых деформаций. Особенно низкие скорости размыва были зафиксированы в 2004 г.: даже на реках III группы (за исключением р. Вятки) среднегодовые скорости размыва не превышали 0,3 м/год; на многих малых реках берега оставались практически стабильными. Ситуация изменилась в 2005 г.: скорости бокового смещения русел резко возрасли. На р. Вятке наблюдаются рекордные за 5 лет деформации - образуется оползневое тело шириной более 25 м, а размывы берегов достигают в отдельных точках более 15 м. На ключевых участках Яр и Дизьмино (р. Чепца) максимальные размывы составили 7,1 и 4,7 м/год соответственно.

Таблица 3

Характеристики горизонтальных русловых деформаций на реках Удмуртии

Река Ключевой участок 2000 2001 2002 2003 2004 2005

Ср. Мак Ср. Мак Ср. Мак Ср. Мак Ср. Мак Ср. Мак

Лоза ст. Кушья - - 0,15 0,3 5 0,26 0,50 0,12 0,3 0,18 0,30 0,2 1,0

Лоза д. Сундур 0 0 0,23 0,88 0,1 0,35 0,63 2,55 0,22 0,70 0,23 0,95

Лоза ст. Лоза 0,14 0,38 0,05 0,14 0,38 1,55 0,36 1,05 0,1 0,2 0,10 0,22

Ита п. Зура - - 0,27 0,63 0,41 1,60 0,23 0,8 0,17 0,35 0,24 0,60

Чепца с. Дебесы 0,48 0,85 0,44 1,95 0,28 0,80 0,52 1,9 0,15 0,35 0,21 0,50

Лып д. Сосновый Бор 0,43 0,80 0,19 0,37 0,24 0,50 0,24 0,9 0,19 0,6 0,11 0,15

Пызеп д. Бани - - 0,86 2,45 0,32 0,87 0,68 1,52 0,18 0,8 1,25 3,28

Чепца д. Камен. Заделье - - 1,80 3,67 - - 1,2 1,8 0 0 1,06 1,43

Чепца д. Кожило - - 1,33 1,90 1,25 2,15 0,31 1,05 0,21 0,3 0,48 1,61

Варыж д. Кельдыково - - 0,42 0,82 0,32 0,68 0,29 0,95 0,1 0,15 0,21 0,40

Сепыч г. Глазов - - 0,82 1,35 - - 0,49 1,3 0,12 0,3 0 0

Убыть д. Чура - - 0,34 0,40 0,13 0,15 0 0 0 0 0,10 0,30

Убыть д. Палагай - - 0,23 0,35 0,21 0,35 0,16 0,5 0,1 0,15 0,27 0,80

Чепца д. Др - - 0,43 1,60 0,44 1,35 1,44 2,7 0,26 0,4 1,81 7,10

Чепца д. Дизьмино - - 1,27 2,65 1,65 2,36 1,05 2,55 0,25 0,7 1,30 4,70

где Р - число притоков первого порядка (притоком 1-го порядка считается поток длиной менее 10 км).

Порядок рек можно также использовать как критерий перехода от малых рек к средним. Для территории Удмуртии предлагается относить реки 1-6-го порядка к очень малым, 6-9-го порядка к малым и реки крупнее 9-го порядка - к средним и крупным. Значительно отличаются у рек разного порядка и все остальные параметры: длина, ширина, уклон и т.д. (табл.2).

Таблица 2

Характеристики рек разного размера

I - Очень малые реки II - Малые реки III - Средние и крупные реки

Порядок реки до 6 6-9 выше 9

Расход, м3/сек менее 2,0 2,0-20,0 более 20,0

Длина, км менее 25 25-100 более 100

Ширина, м 5-10 25-100 более 100

Радиус кривизны, км 0,1-0,15 0,20-0,25 более 0,7

Уклон, м/км 2-2,5 0,6-1,0 0,2 и менее

По данным стационарных наблюдений наибольшие скорости размыва характерны для рек с порядком выше 9-го (III группа). Максимальные значения размыва, наблюдаемые здесь, достигают 5-10 м и более, среднегодовые скорости размыва колеблются в интервале 1,2-3,0 м/год. Так, на р. Вятке на ключевом участке Крымская Слудка среднегодовые скорости размыва превышают 3 м/год, а максимальные из зафиксированных значений составляют 15-25 м/год. Интенсивно проявляется боковая эрозия на р. Чепце: на ключевых участках Каменное Заделье, Дизьмино и Др среднегодовые скорости составляют 1,1-1,8 м/год (табл.3).

Для малых рек II группы (6-9-й порядок) средние скорости отступания берега составляют 0,4-0,7 м/год, а максимальные - 2-3 м/год. В этой группе следует выделить такие реки, как Кильмезь, Иж, Вала, Ува, Нылга, так как на них наиболее ярко проявляются горизонтальные русловые деформации.

Для самых малых рек (I группа, порядок ниже 6-го) значения средних скоростей размыва ниже - 0,1-0,3 м/год, хотя в отдельных точках зафиксированы смещения берегов за год на 1 метр и более. Так, на р. Агрызке (бассейн р. Иж) максимальный размыв в 003 г. составил 8,1 м, а на р. Бобинке-2,6 м.

Аналогичные результаты получены и при сопоставлении разновременных аэрофотоснимков и фотопланов.

Различия в активности русловых деформаций наблюдаются не только на водотоках разной величины, находящихся в разных природных условиях,

Большие значения характерны для рек бассейна р. Чепцы, в особенности ее левобережья. С увеличением порядка реки доля размываемых берегов также увеличивается. Для р. Сивы в ее среднем и нижнем течении характерны высокие размываемые берега практически на всем протяжении. Наоборот, малые реки, или верховья крупных и средних рек, находящиеся в залесенной местности, характеризуются минимальными значениями интенсивности русловых деформаций (табл. 1).

Активность горизонтальных русловых деформаций характеризуется скоростью плановых смещений русла. Поэтому величина отступания вогнутых берегов в вершинах излучин принимается обычно в качестве характеристики активности горизонтальных русловых деформаций на конкретных участках рек[4]. В качестве показателя активности может использоваться его среднее многолетнее, среднегодовое, максимальное за год или ряд лет значение.

Анализ полученных за пять лет (2000-2005) полевых данных свидетельствует о большом диапазоне скоростей бокового размыва. При этом имеются существенные различия по рекам, отличающимся размерами (порядком, водоносностью и т. д.).

Таблица 1

Доля размываемых берегов в речных бассейнах УР

Речной бассейн Очень малые реки Малые реки Средние и крупные реки Среднее по бассейну

Чепца 6,4 10,3 33,3 15,7

Вала 3,6 7,7 35,1 12,6

Кильмезь 0,1 8, 35,2 13,0

Сива 6,9 12,1 71 16,6

Иж 6,9 10,7 35,3 13,3

Левобережье Вятки и Тойма 9,2 28,9 14,5 19,7

Правобережье Камы 12,6 32,2 - 19,2

Левобережье Камы 2,4 10,9 42,8 10,4

Верховья Вятки и Камы 0 4,3 - 3,1

Одной из характеристик водотока, дающей осредненное представление о размере реки, условным индексом речного потока является порядок реки. Существует несколько схем определения порядков водотоков - Р. Хортона, А. С. Стралера - В.П. Философова, Н.А. Ржаницына, А. Шайдегера и др. Для рек на территории Удмуртии расчет их порядков выполнялся по схеме Шайдеггера:

N=log2(P)+1,

УДК 551.435.11

Л.Н. Петухова, И.И. Рысин

О ФАКТОРАХ РАЗВИТИЯ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ РУСЛОВЫХ ДЕФОРМАЦИЙ НА РЕКАХ УДМУРТИИ

Представлены результаты исследования смещения русел на 55 ключевых участках, расположенных на реках разного порядка, протекающих в условиях различных ландшафтов Удмуртии. Интенсивность размыва определяется влиянием различных природных факторов и результатами хозяйственной деятельности в водосборных бассейнах.

Ключевые слова: интенсивность и активность русловых деформаций,

руслоформирующие расходы, сопротивление размыву, уклон, морфометрические и морфологические особенности русла, залесенность поймы, антропогенные факторы.

Равнинная территория Удмуртской Республики (УР) расчленена густой сетью многочисленных рек, общая протяженность которых составляет почти 30 тыс. км. Преобладают широкопойменные реки с активным развитием процессов меандрирования [8].

Русло меандрирующей реки испытывает постоянные изменения под влиянием природных и антропогенных факторов. Форма, параметры излучин имеют тенденцию постоянно меняться в пространстве - от истока к устью, а также во времени. Развитие излучин до определенных пределов сопровождается активизацией русловых деформаций и увеличением скоростей смещения берегов. Для изучения динамики русел рек республики применялись картографические и полевые стационарные методы. В целях выявления роли факторов развития русловых процессов применялись

различные методы математической статистики. Данные обрабатывались с помощью программ "Ехсе1-97", (версия 6) и др. Определись

характер и наличие связи между активностью русловых процессов и

анализируемыми факторами. Для зависимостей, являющихся

прямолинейными, рассчитывался коэффициент корреляции (г), для криволинейных зависимостей - корреляционное отношение (п).

Скорости и масштабы развития горизонтальных русловых деформаций можно характеризовать интенсивностью и активностью.

Под интенсивностью горизонтальных русловых деформаций

понимается отношение суммарной протяженности участков береговых размывов ко всей длине оцениваемого отрезка русла. Показатель

интенсивности меняется в широких пределах - от нулевых значений, когда смещение русла отсутствует или весьма незначительно, до самых высоких -80-100% [5]. Наибольшая доля размываемых берегов характерна для рек южной части республики - левобережья Вятки и правобережья Камы.