Деформации русла в среднем течении Р. Оби

Д. В. Киселёв, Д.А. Вершинин ДЕФОРМАЦИИ РУСЛА В СРЕДНЕМ ТЕЧЕНИИ Р. ОБИ

Работа посвящена изучению русловых процессов и деформаций русла р. Обь в среднем течении. Цель работы - анализ руслового процесса данного участка реки. Применялся метод совмещения разновременных карт. Производилась компьютерная обработка исходных материалов. Определены количественные показатели для разных типов руслового процесса и плановых деформаций русла, изучено их изменение во времени.

Ключевые слова: русло реки; деформации русла; русловой процесс.

Река Обь интенсивно разрушает свои берега, происходят многократные и значительные перемещения ее русла. В результате многие населенные пункты, расположенные в прибрежной зоне, постепенно отступают, по мере того как обрушиваются берега, и переносятся на другие, более удаленные места [1-3].

Изучение русловых процессов р. Оби важно как для прикладных целей (проектирование гидротехнических сооружений, поддержание навигации, прогноз деформаций русла и др.), так и в научном отношении [4].

Исследование деформаций берегов р. Оби началось в 1950-х гг. В разные годы освещением этой проблемы занимались томские учёные А.А. Земцов, Д. А. Бураков, Ю.И. Каменсков, В.А. Земцов, Д. А. Вершинин и др. [25, 11-13]. В их работах приводятся сведения о характеристиках размыва берегов и разрушении населённых пунктов, прогнозы береговых деформаций, анализируются факторы руслового процесса.

Основными целями данного исследования являются: изучение руслового процесса среднего течения р. Оби; классификация типов руслового процесса на данном участке; анализ динамики и величины плановых деформаций русла р. Оби. Решались следующие задачи: уточнение предыдущих классификаций руслового процесса среднего течения р. Оби на основании современных материалов; определение количественных характеристик различных типов руслового процесса и плановых деформаций; анализ временной изменчивости деформаций русла.

Методы и исходные материалы. Поставленные цели и задачи выполнялись на основании анализа картографического материала. Данные о динамике русловых процессов и деформации береговой линии были получены при помощи различных пакетов компьютерных программ путем совмещения разновременных карт.

Были использованы: лоцманские карты съемки 1900, 1929 и 1986 гг., топографическая карта масштаба 1:25000 съемки 1965 г., космические снимки 2001 г., данные космического зондирования поверхности Земли за некоторые другие годы, а также результаты русловых съемок участка, выполненных сотрудниками кафедры гидрологии в 2007-2008 гг.

Описание участка работ. Для исследования выбран участок р. Оби от устья р. Чулым до г. Колпашево протяженностью 130 км. Большая часть участка характеризуется пойменной многорукавностью. Основная часть второстепенных проток значительно меньше основного русла. В связи с этим наибольший интерес представляет изучение русловых процессов в главном русле (рис. 1, а).

Первая сверху по течению излучина является четко выраженной свободной. На этой излучине надо отме-

тить впадение р. Чулым. Происходит дальнейшее развитие излучин. Свободное меандрирование наблюдается вплоть до с. Могочино. Протяженность этого участка составила 38,2 км. От Могочинского Яра до самого села происходит сильный размыв правого берега реки и намыв левого.

От с. Могочино до с. Коломино русловой процесс развивается по схеме русловой многорукавности. Намыв у левого берега настолько интенсивен, что остров у с. Канангина стал, по существу, левым берегом реки - протоки у села не стало.

Ниже с. Могочино происходит постепенное укрупнение островов у правого берега, смещение их вниз по течению со скоростью 30-60 м/год, также образуются новые острова. Острова смещаются к правому берегу, в результате чего образуется одно основное русло.

От с. Коломино до нежилого пос. Чалкино русловой процесс развивается по схеме пойменной многорукав-ности. Немного ниже по течению от с. Коломино берет начало протока Ягодная, которая вновь впадает в Обь лишь у с. Баранаково.

На участке от пос. Чалкино до с. Тискино происходит преимущественно аккумуляция наносов с возникновением побочней, впоследствии переходящих в острова. Формируется русловая многорукавность. Интенсивность переработки берегов низкая - до 1 м в год. Происходит постепенный рост островов в русле реки. Русло находится в относительно стабильном и равновесном состоянии. Вблизи с. Тискино интенсивность русловых переформирований значительная - до 22,3 м/год за счет роста острова в ширину.

На участке от с. Тискино до устья протоки Нярга в главном русле наблюдается незавершенное меандрирование. Образуется новый Баранаковский остров. При этом в основном русле спрямляемые протоки еще не достаточно развиты, однако тенденции к спрямлению уже есть.

Далее вплоть до последней на рассматриваемом участке четко выраженной излучины у г. Колпашево наблюдается свободное меандрирование. Вдоль правого берега происходит интенсивный размыв берега, образуется Колпашевский Яр. У левого - обширный песчаный пляж.

Результаты и их обсуждение. Таким образом, на изучаемом участке в соответствии с классификацией ГГИ [6-10] автором было выделено 5 типов русловых процессов (табл. 1).

Численные характеристики русловых процессов и плановых деформаций определены для участка от с. Тискино до г. Колпашево. Длина его 58 км. Всего на исследуемом участке выделено 8 излучин (рис. 1, б).

пар. -

. тим., }/са&у

,/ /' Зш'рОПКЖ^

ерное <|- д

^ мь ііНовоиль(міиа

62;^

5 -4'Л

сарт

.лі:.

86

4-

^ І4М(І Ор / ,

* X ->'

41 '

МСКЩЮ*,'*

**-- •„/ • г,

Старокоротимно/ • \ншє?«амм

. УГ -т-;**"

а

Рис. 1. Распределение типов русловых процессов на участке Средней Оби

Процентное соотношение типов руслового процесса по длине исследуемого участка Средней Оби

Т а б л и ц а 1

б

Тип руслового процесса Кол-во участков Общая протяженность

км %

Свободное меандрирование 2 55,8 42,8

Незавершенное меандрирование 2 14,6 11,2

Пойменная многорукавность 1 19,5 15,0

Побочневый тип 1 9,0 6,91

Русловая многорукавность 2 31,4 24,1

Всего 8 130,3 100

Численные характеристики русловых процессов за разные годы представлены в табл. 2, 3.

Анализ полученных характеристик не позволяет выявить четкой тенденции в изменении этих величин во времени (рис. 2, 3), так, ни одна из определенных характеристик не изменяется однородно. Лишь для излучин 2 и

Количественные характерист

4, относящихся к незавершенному меандрированию, изменения их характеристик объясняется схемами развития тех типов руслового процесса, к которым они принадлежат. Однако, по имеющимся данным, для них не удалось четко установить, в какие периоды на этих излучинах произошло образование спрямляющих проток.

Т а б л и ц а 2

и излучин за различные годы

.№ п/п Шаг (X), м Длина (8), м 8А. Углы, град.

Вход Выход Разв. Сопряжение

1 2 3 4 5 6 7 8

1900 г.

1 6 121 6 299 1,03 4 23 27 24

2 2 747 2 777 1,01 47 32 79 10

3 4 245 4 709 1,11 22 19 41 5

4 2 805 2 905 1,04 14 26 40 21

5 1 828 2 425 1,33 47 49 96 24

6 1 134 1 270 1,12 25 30 55 20

7 4 265 4 850 1,14 50 50 100 26

8 2 607 4 570 1,75 76 88,5 164,5

1929 г.

1 6 125 6 215 1,01 25 18 43 42

2 4 850 5 880 1,21 60 44 104 9

3 6 255 6 980 1,12 35 31 66 8

4 4 665 4 935 1,06 23 20 43 40

5 3 285 4 515 1,37 60 59 119 35

6 2 770 2 945 1,06 24 20 44 18

7 5 930 7 225 1,22 38 38 76 22

8 3 940 6 370 1,62 60 82 142

1965 г.

1 5 250 5 500 1,05 21 31 52 28

1 2 3 4 5 6 7 8

2 6 250 8 750 1,40 59 53 112 17

3 6 250 6 625 1,06 36 61 97 26

4 4 225 4 825 1,14 35 41 76 20

5 4 750 6 000 1,26 61 93 154 72

6 3 250 3 500 1,08 21 21 42 22

7 5 625 6 250 1,11 43 40 83 54

8 4 500 9 500 2,11 94 87 181

1986 г.

1 4 475 4 510 1,01 3 21,5 24,5 19,5

2 5 450 8 593 1,58 41 63 104 27

3 6 275 7 075 1,13 36 45 81 19

4 4 115 4 815 1,17 26 52 78 13

5 4 875 6 675 1,37 65 57 122 38

6 3 075 3 165 1,03 19 24 43 16

7 5 075 6 275 1,24 40 54 94 55

8 4 500 10 925 2,43 109 141 250

2001 г.

1 5 150 5 180 1,01 2,5 10 12,5 40

2 6 150 8 770 1,43 50 37 87 2

3 5 825 6 790 1,17 35 22 57 7

4 3 900 4 320 1,11 15 45,5 60,5 17,5

5 4 657,5 6 450 1,38 63 59 122 44,6

6 3 525 3 630 1,03 14,4 17 31,4 15,5

7 4 800 5 860 1,22 32,5 62 94,5 45

8 4 275 11 370 2,66 107 91,5 198,5

Т а б л и ц а 3

Угловые скорости разворота излучин за разные периоды, град./год

Период, годы Номер излучины

1 2 3 4 5 6 7 8

1900-1929 0,552 0,862 0,862 0,103 0,793 -0,379 -0,828 -0,776

1929-1965 0,250 0,222 0,861 0,917 0,972 -0,056 0,194 1,08

1965-1986 1,31 0,381 0,762 -0,095 1,52 -0,048 -0,524 -3,29

1986-2001 -0,800 -1,13 -1,60 -1,17 0,000 -0,773 0,033 -3,43

а б

Рис. 2. Графики изменения угла разворота излучин 2 (а) и 8 (б) во времени. Излучина 2 характеризуется типичным для незавершенного меандрирования ходом развития, а развитие излучины 8 существенно отличается от типичной схемы при свободном меандрировании

о

о

са

СО СВ &,

.0

X

о

О

•Излучина 2

1 Излучина 8

Годы

Рис. 3. График изменения степени развитости излучин 2 и 8 во времени

Численные характеристики деформаций русла оп- Результаты определения характеристик плановых де-ределены путем совмещения разновременных карт. формаций приведены в табл. 4 и 5.

Т а б л и ц а 4

Скорость плановых деформаций русла за период с 1900 по 1965 г.

№ излучины Площадь зоны размыва, м2 Длина фронта размыва, м Максимальная ширина зоны размыва, м Средняя скорость размыва, м/год Максимальная скорость размыва, м/год

1 1 945 313 2 250 800 13,3 13,8

2 4 367 188 5 250 1 125 12,8 17,3

3 2 031250 5 250 750 5,95 11,5

4 1 375 000 3 750 525 5,64 8,1

5 3 375 000 4 750 1 175 10,9 18,1

6 2 171 875 3 000 1 250 11,1 19,2

7 3 281 250 5 500 1 050 9,18 16,2

8 7 406 250 5 250 1 575 21,7 24,2

Т а б л и ц а 5

Скорость плановых деформаций русла за период с 1965 по 2001 г.

№ излучины на рис. 1, б Площадь зоны размыва, м2 Длина фронта размыва, м Максимальная ширина зоны размыва, м Средняя скорость размыва, м/год Максимальная скорость размыва, м/год

1 351 563 2 750 225 3,60 6,40

2 843 750 2 750 325 8,80 9,30

3 1 562 500 6 500 450 6,90 12,90

4 257 813 1 500 300 4,90 8,60

5 976 563 4 750 375 5,90 10,70

6 312 500 1 625 350 5,50 10,00

7 1 093 750 5 000 475 6,20 13,60

8 1 656 250 9 250 375 5,10 10,70

Сопоставление карт позволило установить направление и скорость смещения русла р. Оби за многие десятки лет на участке ее среднего течения.

Таким образом, на рассматриваемом участке протяженностью 130 км выделено 5 типов руслового процесса с различной частотой повторяемости. На участке протяженностью 58 км определены численные характеристики русловых процессов, характеристики площади и скорости размыва. Однако не для всех рассмотренных здесь излучин наблюдается четкая тенденция в изменении различных количествен-

ных характеристик во времени. Лишь для нескольких излучин изменения их характеристик соответствуют классическим схемам развития тех типов руслового процесса, к которым они принадлежат.

Это может быть связано со значительной величиной р. Оби и крупными масштабами макротурбулентности (на крупных по размерам излучинах максимум скорости плановых деформаций может быть как в середине, так и в нижней или верхней части излучины, вследствие чего углы входа и выхода изменяются неравномерно).

ЛИТЕРАТУРА

1. Земцов А.А. Деформации берегов в среднем течении Оби за 20 лет (1965-1985 гг.) // География и природные ресурсы. 1990. № 4.

2. Земцов А.А., Бураков Д.А. Перемещения русла р. Оби и их прогноз // Природа и экономика севера Томской области. 1977.

3. Крутовский А. О., Льготин В.А. Исследования русловых процессов среднего Приобья // Вопросы географии Сибири. 2001. № 24.

4. Земцов А.А. Боковая эрозия реки Оби и возможности ее прогноза // Геоморфология. 1972. № 4.

5. Крутовский А. О., Льготин В.А., Земцов В.А., Егоров Б.А. Деформация берегов Оби у г. Колпашево за последние 100 лет // География и при-

родные ресурсы. 2001. № 3.

6. Кондратьев Н.Е. Основы гидроморфологической теории русловых процессов. Л.: Гидрометеоиздат, 1982.

7. Кондратьев Н.Е., Попов И.В., Снищенко В.Ф. Основы гидроморфологической теории русловых процессов. Л.: Гидрометеоиздат, 1982.

8. Каменсков Ю.И. Русловые и пойменные процессы. Томск: Изд-во Том. ун-та, 1987.

9. Попов И.В. Деформации речных русел и гидротехническое строительство. Л.: Гидрометеоиздат, 1969.

10. Попов И.В. Применение морфологического анализа к оценке общих русловых деформаций р. Оби // Труды ГГИ. 1962. Вып. 94.

11. Земцов В.А., Вершинин Д.А., Крутовский А.О., Каменсков Ю.И. Русловые и пойменные процессы рек Сибири. Томск: ТМЛ-Пресс, 2007.

12. Кондратьев Н.Е. и др. Русловой процесс. Л.: Гидрометеоиздат, 1959.

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

Статья представлена научной редакцией «Науки о Земле» 15 апреля 2009 г.