Обзор руслоформирующих факторов территории Еврейской автономной области

УДК 556.537

ОБЗОР РУСЛОФОРМИРУЮЩИХ ФАКТОРОВ ТЕРРИТОРИИ ЕВРЕЙСКОЙ АВТОНОМНОЙ ОБЛАСТИ

А.В. Аношкин

Институт комплексного анализа региональных проблем ДВО РАН, г. Биробиджан

Рассмотрены основные руслоформирующие факторы территории Еврейской автономной области. Обозначена региональная специфика влияния природных факторов на процессы формирования и развития русел рек и руслового рельефа левобережных притоков среднего течения р. Амур.

Внешний облик земной поверхности не является постоянным и его изменение происходит под действием ряда геодинамических процессов, сочетание которых обусловливает развитие географического ландшафта и его отдельных его компонентов. В данной системе внутренней и внешней динамики явлений формирование речных русел можно рассматривать как часть общего процесса развития физико-географической среды. Основной движущей силой развития форм рельефа пойменно-руслового комплекса является сток воды. Следует отметить, что в данном случае нас интересует именно поверхностный сток, представленный постоянными русловыми потоками рек. Такой сток возникает при определенных сочетаниях физико-географических условий той или иной территории. Особенности этих условий бассейна конкретно взятой реки определяют направленность, и характер последующего развития его русла.

Региональная специфика элементов географической среды (рельеф, геологические условия, климат, почвенный и растительный покровы и т.д.) оказывает огромное влияние на условия формирования и характер развития речных русел. Главными факторами, определяющими формирование гидрологического режима и как следствие развитие пойменно-руслового комплекса, являются, конечно, климат (климатическая основа), геолош-гео-морфологическая основа и литогенные факторы. Вторичной, или производной, является почвенно-растительная, или биогенная основа, которая имеет как бы подчиненное значение по сравнению с двумя первыми.

В статье дан обзор природных условий территории Еврейской автономной области (Е АО) с точки зрения их влияния на особенности формирования и развития русловых форм рельефа водотоков. Цель работы - рассмотреть региональную специфику проявления основных руслоформирующих факторов в процессах развития пойменно-русловых комплексов рек автономии.

Флювиальные русл ((формирующие факторы

Формы руслового рельефа часто называют формами флювиального рельефа, тем самым подчеркивая главный фактор - течение воды. Разнообразные характеристики течения воды на разных структурных (системных) уровнях - от микропульсаций и характеристик турбулентности до формы гидрографа и нормы стока - рассматривают все исследователи русловых процессов.

Влияние текущей воды является не только главным, но и единственным фактором, упомянутым при форму-

лировке термина «русловой процесс» в гидроморфологической теории русловых процессов ГГИ (Государственный гидрологический институт - авт.), например, в книге И.В. Попова [17] - «русловой процесс выражается в непрерывных видоизменениях морфологического строения речного русла, происходящего под действием текущей воды».

Одним из определяющих руслоформирующих факторов флювиального порядка в соответствии с принципом географической определенности морфологии русел рек, обоснованным работами Н.И. Маккавеева [11], РС. Чалова [19,22] и выделенными М.И. Львовичем [10], П.С. Кузиным, В.И. Бабкиным [6], типами рек по водному режиму следует считать вид гидрографа реки.

Большую роль в руслоформировании играют половодные расходы воды: «Решающим фактором в формировании речного русла и его перекатов на подавляющем большинстве рек Европейской части Союза ССР являются весеннее половодье. Летние и осенние паводки имеют на этих реках второстепенное значение» [13]. «Основные черты русла определяются во время паводка, а меженные расходы в основном сглаживают его формы» [15].

Транспортирующая способность потока возрастает пропорционально второй-третьей степени расхода воды. Вследствие этого среднегодовое количество твердого материала переносимого речным потоком, при прочих равных условиях, тем больше, чем неравномернее сток. Отсюда - большое значение половодий в формировании русла и поймы [12].

На спаде половодья скорости течения резко уменьшаются и перемещение наносов, а вместе с тем и трансформация руслового рельефа, уменьшаются. Прямая зависимость расхода наносов от «резкости» паводков была установлена А.В. Мандычем [14]. Быстрый спад паводка вызывает резкое снижение транспортирующей способности потока и, как следствие, беспорядочное накопление аллювиального материала, особенно в сужениях долины. В межень русловой рельеф, образованный крупным аллювиальным материалом, не переформируется.

В типовом гидрографе рек территории Еврейской автономной области (рис. 1) четко прослеживаются следующие фазы гидрологического режима: весеннее половодье, летне-осенние паводки и зимняя межень, что обусловлено действием дальневосточных муссонов, которые относительно других территорий юга Дальнего Востока, сильнее всего проявляются именно в бассейне

— — 50%-ная обеспеченность годового стока -------95%-ная обеспеченность годового стока

Рис. 1. Внутригодовое распределение стока рек ЕАО

реки Амур [5]. В целом территорию автономии по значениям индекса муссонности С.П. Хромова можно разделить на две части: муссонную (территория Среднеамурской низменности) и с муссонной тенденцией (горная часть автономии).

В формировании весеннего половодья на реках рассматриваемой территории принимают участие зимние запасы снега и атмосферные осадки в виде дождя и мокрого снега. Подъемы уровня воды в этот период зависят от характера весны, но в среднем увеличение уровня происходит постепенно от 0.2-0.3 до 0.7—1.0 м/суг. Продолжительность подъема весеннего половодья доходит до 15 м/ сут на малых и до 30 м/сут на больших и средних реках. В периоды половодья активизируются процессы переноса аллювиального материала на водотоках с горным характером течения воды и плановые деформации русел рек равнинной территории. В этот период на водотоках горной части области (реки Малого Хингана, Сутарского хребта) зафиксировано значительное изменение форм и размеров руслового рельефа, сформированных осенними паводками. Эти формы (побочни, перекаты, небольшие косы) приобретают более сглаженные очертания [3].

Спад половодья на реках области по сравнению с подъемом происходит значительно быстрее. Наиболее интенсивный спад зафиксирован в первые 3-5 суток после прохождения максимума половодья и составляет до 3 м/сут. В этот период в районах разветвлений русел, а также на выпуклых берегах преимущественно горных рек, отмечено формирование скоплений аллювиального материала, имеющих неправильную форму. Высота таких скоплений составляет в среднем 1,5-2 м, при этом их центральная часть сложена галькой размером 5-8 см (60 %) и валунами размером более 12 см (40 %); встречаются отдельные глыбы величиной до 25-30 см. По периферии располагается галька до 4 см (90 %) и отдельные валуны до 12-15 см. Данные формы сохраняются вплоть до осенних паводков.

Второй наиболее значимой для условий территории ЕАО фазой водного режима рек являются дождевые паводки. Они представляют собой хорошо выраженные подъемы воды в виде одиночных или многовершинных пиков, разделенных между собой периодами с относительно низкими уровнями продолжительностью до 10 сут, иногда и более. Средний объем стока паводочного пери-

ода превышает 60 % годовых его значений, вследствие чего именно на этот период приходится основная интенсивность русловых переформирований. В своих работах В.Г. Лебедев отмечал [9]: «... во время паводка эрозионная деятельность потока достигает своего максимума и происходит наибольший подмыв выпуклого берега в излучине. В это же время происходит передвижение наибольшего количества наносов как взвешенных, так и путем донного волочения».

Проведенные нами работы показали, что развитие и переформирование излучин рек равнинной части области происходит преимущественно в период летне-осенних паводков. Также, по данным С.П. Кузьменко и М. А. Бакши [7], в периоды паводков вогнутые берега рек Бира и Малая Бира размываются до 3-4 м всего за 56 дней. Соответственно, на выпуклых берегах отлагается огромное количество аллювиального материала.

Зимняя межень на реках области - наиболее длинная по продолжительности и в то же время маловодная фаза водного режима. Она наблюдается обычно с ноября, с момента установления ледостава, до апреля. Ледостав на большинстве рек области обычно начинается в конце октября - начале ноября. Осенний ледоход длится 7-20 дней. Ледостав на реках устанавливается в 1-2 декадах ноября, продолжительность замерзания 10-12 суток. В этот период малые и абсолютное большинство средних рек промерзают до дна, а остальные водотоки характеризуются устойчивым уровнем и минимальным в году стоком, как следствие, развитие и переформирование русел рек в данную фазу водного режима практически прекращаются. Вскрытие рек происходит почти одновременно на всей территории области в конце второй - начале третьей декады апреля.

Таким образом, особенности формирования и развития русел рек Еврейской автономной области определяются значительной неравномерностью стока в течение года, обуславливая сезонность русловых переформирований как общего характера, так и локального проявления.

Нефлювиальные руслоформирующие факторы

Вторую группу факторов, определяющих формирование и развитие русел рек, составляют факторы нефлю-виального порядка (хотя применение термина «нефлю-виальный» в данном случае несколько условно, так как основной руслоформирующий фактор имеет смешанную (флювиально-нефлювиальную) природу). Некоторой объединяющей основой нефлювиальных факторов выступает деформирующее, разрушающее и дробящее движение частичек наносов. К данной группе факторов на сегодняшний день относят достаточно большой ряд процессов и явлений, обусловливающих направленность и интенсивность русловых переформирований - сток наносов и поступление их в реку; гранулометрический состав наносов; литологическое строение; неотектоничес-кие движения; обвалы, вечная мерзлота; пожары; растительность.

«Сток наносов является важнейшим фактором русловых процессов. Это аксиоматическое положение теории русловых процессов (русдоведения)» [20]. Источни-

ками поступления наносов в реку с вышерасположен-ных участков берегов являются: размывы берегов и русел с притоками, обвалы, оползни, ветра, землетрясения, антропогенные процессы и др. Целесообразно выделять внешние и внутренние источники питания водотока наносами. К первым относится поступление материала со склонов водосборного бассейна, со склонов долины или же из осыпей, непосредственно примыкающих к руслам ручьев и рек. Внутренними источниками питания рек и ручьев - наносами являются отложившиеся ранее русловой и пойменный аллювий, а также обломочный материал коры выветривания и непосредственно первичные продукты разрушения материнских пород в местах контакта с ними речного потока.

В пределах рассматриваемой территории характер поступления наносов в водотоки, их тип и особенности переработки различны, что сказывается на специфике русловых процессов.

Так, для рек, протекающих в пределах горной части автономии (Хингано-Буреинская горная страна), характерно значительное поступление наносов с водосборов. Это связано с развитием в этом районе солифлюкцион-ных процессов и дефляционного сноса, а также с сильной расчлененностью рельефа. Начиная с многочисленных распадков, здесь происходит снос материала как под действием гравитации, так и в результате плоскостного смыва. Вследствие этого в водотоки различных порядков поступает, в первую очередь, грубообломочный, преимущественно плохо сортированный щебнистый материал, заполнителем служит грубозернистый полимикто-вый песок.

В результате указанных явлений русловые процессы на реках горной части области, прежде всего, связаны с перемывом поступающих со склонов масс. Поступающий в водотоки материал постепенно перераспределяется по продольному профилю русла (на относительно крупных реках) и во время паводков и половодий частично выносится на пойму и аккумулируется на побочных выпуклых берегах, осередках и перекатах. Таким образом, процессы развития и формирования русел рек здесь связаны преимущественно с циклическими либо однонаправленными изменениями микро- и мезорельефа водотоков, а в пространстве русла они остаются относительно стабильными.

Для водотоков, протекающих по Среднеамурской низменности, характерен иной тип поступления наносов, с водосборов материал практически не приходит в силу выравненное™ рельефа и небольших уклонов поверхности. В пределах данной территории для рек свойственна значительная боковая эрозия, сопровождающаяся повышенной аккумуляцией. Это доказывают материалы картографического анализа и полевых наблюдений. Кроме того, данным процессам способствует и литологический состав осадочных толщ, сложенных преимущественно песчаными, пластичными глинами, бурыми песками, под которыми залегают серые, полимиктовые пески с гравием и галькой разного состава.

Таким образом, русловые процессы на реках равнинной части связаны с переносом и переотложением пре-

имущественно взвешенного материала, сезонной динамикой русловых форм рельефа (островов, кос, осеред-ков, перекатов), намывом выпуклых и размывом вогнутых берегов, формированием прирусловых валов. В низовьях равнинных рек на первый план выходят процессы аккумуляции. Продольный профиль рек хорошо выработан, происходит резкое падение уклонов, замедляются скорости течения.

Тектоническое строение территории и неотектони-ческие движения - это еще один фактор нефлювиально-го порядка, влияющий на динамику речных русел и ход русловых деформаций.

Дальний Восток располагается в полосе активного современного взаимодействия крупнейших континентальных и океанических структур [16], что сказывается на процессах развития речной сети региона. Современная тектоническая структура рассматриваемой территории сформировалась в основном в позднем палеозое-мезозое: она была определена взаимосвязанным развитием двух тектонических поясов планетарного масштаба - Центрально-Азиатского и Тихоокеанского и двух жестких континентальных масс - Сибирского и Северо-Ки-тайского кратонов.

Для тектонической структуры территории Е АО характерно отчетливо выраженное ярусное строение и интенсивная дислоцированность пород фундамента, а также развитие различных направлений глубинных разломов и крупных нарушений. Здесь отмечаются процессы современного опускания земной коры. Среднеамурская депрессия, выполненная палеогеновыми, неогеновыми и четвертичными осадками характеризуется непрерывным опусканием с начала палеогена, а, возможно, и с более раннего времени, о чем говорит мощная (до 2000 м), слабо дислоцированная толща третичных осадков, выполняющих депрессию [7]. Указанные явления приводят к снижению стока наносов на реках или их участках, пересекающих низменность, и как следствие - к активизации процессов аккумуляции, особенно в низовьях рек.

Значительное влияние на общий рисунок гидрографической сети рассматриваемой территории оказывают разрывные нарушения и разломы, перекрытые рыхлыми образованиями, некоторые из которых проявляют тектоническую активность и в настоящее время. Такие крупные реки автономии, как Большая и Малая Бира, Биджан (верхнее, среднее течение), Сутара, приурочены к разломам, и общие очертания данных водотоков повторяют ориентацию разрывных нарушений. В частности, в верхнем и среднем течении положение русла реки Большая Бира и его основных макроформ определено разломом, имеющим субширотное простирание (рис. 2), то же самое характерно и для Малой Биры (рис. 3).

Следующий фактор нефлювиального порядка, имеющий значение при анализе развития и формирования русел рек территории автономии, - это наличие многолетней мерзлоты, распространенной преимущественно в горных районах. Многолетнемерзлотные грунты являются своеобразной разновидностью связных отложений, а их наличие в русле и на пойме в целом замедляет темп русловых процессов.

Так, для склонов Сутарского и Буреинского хребтов, по данным С.С. Воскресенского, в результате сезонного промерзания и оттаивания многолетнемерзлотных грунтов характерно медленное послойное смещение обломочного материала в долины водотоков различных размеров. В результате данных процессов образуются русловые (косы, осередки, перекаты) и прирусловые (оп-лывные террасы, конусы выноса, небольшие прирусловые валы) формы рельефа, сложенные неперемытыми или плохо перемытыми валунами и щебнистыми суглинками с линзами и прослоями отмытого и сортированного песчано-гравийного материала.

Важным фактором, обуславливающим ход русловых процессов, является растительность. Растительность (или её отсутствие) определяет характер и интенсивность многих рельефообразующих процессов: склоновых, флюви-альных, береговых, эоловых и др. Результаты исследований и литературные источники показывают, что на юге лесной зоны (бассейны рек Оки и Протвы) только 10 % наносов со склонов попадает в русла рек, в лесостепной зоне (бассейн р. Ведуга) их доля увеличивается до 30 %, в степной зоне США (прерии) - до 60 % и в пустынных районах Китая - почти 100 % [1].

Тип руслового процесса в значительной степени определяется растительностью, закрепляющей морфологические элементы русла и, тем самым, изменяющей их подвижность. На малых реках (примерно до 25 км длиной) лес способен предотвратить смещение берегов. Эго обусловлено комплексом факторов: слабой интенсивностью русловой (боковой) эрозии берегов рек; преобладанием низких берегов высотой 0,5-0,7 м, которые в таежной зоне облесены более чем на 80 %; проникновени-

Рис. 3. Разломы в среднем и нижнем течении р. Малая Бира

ем основной массы корней деревьев до половины высоты таких берегов (в ельниках старше 40 лет) или почти до подошвы берегового уступа (в сосняках и березняках старше 40 лет); взаимодействием основной массы корней с русловым потоком почти в течение всего периода его контакта с берегом [18].

Скопление аллювия в русле реки, закрепляясь растительностью, превращается в пойму. Большую роль в образовании пойменных проток играет шероховатость поймы, зависящая от растительности на ней. При больших значениях шероховатости (на залесённой пойме) транспортирующая способность потока при выходе его на пойму падает настолько, что староречья быстро заиля-ются и отмирают. Поэтому пойменная многорукавность характерна преимущественно для рек с луговой или сла-бозакустаренной поймой, где шероховатость относительно не велика [21].

Преобладающим типом растительного покрова на территории Еврейской автономной области являются леса. Леса покрывают в настоящее время 44 % площади автономии. На мелколиственные, осиново-белоберезо-вые леса приходится 31 % лесопокрытой площади, дубняки - 23 %, елово-пихтовые леса -16 %, кедровые -11%, лиственные - 10 %. Встречаются также ильмово-ясене-вые, ивовые, тополевые и другие формации, но они не определяют облик растительности, так как на них приходится менее 10 % лесопокрытой площади.

Мелколиственные, осиново-белоберезовые леса распространены на Буреинском хребте и его отрогах, хребтах Сутарском и Помпеевском. Они развиваются преимущественно в верхнем поясе гор выше 650-700 м, древостой большей частью однородный и одноярусный, высота его в среднем 10-12 м. В долинах рек встречаются коренные осиновые и белоберезовые леса. Дубняки в горных ландшафтах - это преимущественно производные послепожарные леса, замещающие кедрово-широ-колиственные древостой по склонам южных экспозиций, на равнинах коренные. Пихтово-еловые леса (ельники) размещаются в верхнем поясе гор, опускаясь по горным склонам до 650-700 м. Широколиственно-кедровые леса представлены в области северной формацией, занимают средний пояс гор в диапазоне 100 (150) - 600 (650) м над уровнем моря [8].

Таким образом, лесная растительность характерна для горных территорий автономии. Долины и днища большинства малых и средних рек рассматриваемой территории залесены, что оказывает влияние на процессы поступления наносов в водотоки, их водный режим и ход русловых процессов. Так, восстановление и развитие русел рек после отработок россыпного золота в пределах горных территорий Амуро-Сутарского золотоносного района в определенной степени обусловлено растительностью. После зарастания растительностью (преимущественно лиственничным лесом с примесью кедра и березы плосколистной) прибровочной части берегов и бортов долин, нарушенных в результате горных работ, поперечный профиль русел приобретает устойчивую форму выравниваются глубины, русловой рельеф характеризуется устойчивыми формами [4].

Безлесые или малолесные пространства типичны для Среднеамурской низменности, где широко распространены луговые, болотные и ерниковые типы растительности. В общей сложности они занимают около 46 % территории автономии, в том числе под болотами - 28 %, под ерниками - 10 % и лугами - 18 %.

Заметное влияние на русловые процессы и развитие русловых форм рельефа на территории области оказывают ивовые заросли. Данные растительные формации простираются более или менее широкой полосой вдоль русел большинства рек автономии, преобладают на островах и осередковых формах. Они обычно сочетаются с вейниковыми лугами. Ивовые заросли способствуют формированию обширных пляжей и рельефа поймы на водотоках, протекающих в пределах Среднеамурской низменности, а также определяют динамику островов и осередковых форм [2].

Таким образом, влияние растительности на русловые деформации проявляется, главным образом, опосредованно, через воздействие на главные руслоформирующие факторы (поступление наносов с водосбора, ограничивающие факторы, транспортирующую роль потока и укрепляющую роль поймы).

Исходя из рассмотренных данных, формирование и развитие русел рек Еврейской автономной области определяется сочетанием трех главных факторов: 1. значительной неравномерностью стока в течение года; 2. особенностями тектоники и литологии осадков; 3. спецификой уклонов рельефа земной поверхности на конкретных участках изученной территории.

ЛИТЕРАТУРА:

1. Ажигиров А.А., Иванов Н.Н. Формирование стока наносов малых рек юга ЕТ СССР // Тезисы докладов III Всесоюз. конф. «Динамика и термика водохранилищ и окраинных морей». М., 1989. Т. 1. С. 209-211.

2. Аношкин А.В. Строение, условия формирования, динамика островов р. Бира. Анализ современного состояния и перспективы развития регионов дальнего востока: Мат-лы II региональной школы-семинара молодых ученых, аспирантов и студентов. Биробиджан: ИКАРП ДВО РАН-БГПИ, 2003,210 с.

3. Аношкин А.В. Типы водотоков Хингано-Буреинс-кой горной страны в пределах Еврейской автономной области // Региональные проблемы. 2007.

№ 8. С. 127-133.

4. Аношкин А.В., Коган P.M. Экологические последствия влияния антропогенных факторов на левобережные притоки среднего течения реки Амур: XVI между-нар. симпоз. «Экология и Безопасность». Болгария. Солнечный берег. 9-13 июня, 2008. Ч. 2. С 4-19.

5. КостинИС., Покровская Т.В. Климатология. Л: Гид- 21. рометеорологическое изд-во, 1953. 427 с.

6. Кузин П.С., Бабкин В.И. Географические закономер- 22. ности гидрологического режима рек. Л.: Гидромете-

оиздат, 1979.200 с.

7. Кузьменко С.П., Бокша М.А. Геолого-геоморфоло-гические особенности западной окраины Среднеамурской низменности. «Вопросы географии Дальнего Востока». 1973. Сб. 12. С. 54-62.

8. Куренцова Г.Э. Очерк растительности Еврейской автономной области. Владивосток: Дальневосточное книжное изд-во, 1967. 64 с.

9. Лебедев В.Г. Основные проблемы и новейшие теории геоморфологии. Саратов: И и-во СТУ 1965.124 с.

10. Львович М.И. Реки СССР. М.; 1971. 348 с.

11. Маккавеев Н.И. Русло реки и эрозия в её бассейне. М.: АН СССР, 1955.346 с.

12. Маккавеев Н.И. Регрессивные переформирования речных островов //Маккавеев. Н.И. Теоретические и прикладные вопросы почвоведения и русловых процессов. Избранные труды. М.: Географический факультет МГХ 2003. С. 231-237.

13. Маккавеев Н.И., Советов B.C. Трассирование землечерпательных прорезей на перекатах равнинных рек Европейской части СССР // Маккавеев. Н.И. Теоретические и прикладные вопросы почвоведения и русловых процессов. Избранные труды. М.: Географический факультет МГУ. 2003. С. 171-230.

14. Мандыч А.Ф. Влияние волн паводков горных рек на расход наносов //Метеорология и гидрология. 1966. №2. С. 53-57.

15. МихайловаН.А., Шарашкина Н.С. О моделировании русловых процессов // Движение наносов в открытых руслах. М.: Наука, 1970. С. 15-18.

16. Николаев В.В., Врублевский А. А., Ахмадулин В. А., Кузнецов В.Е. Геодинамика и сейсмическое районирование материковой части Дальнего Востока. Владивосток: ДВО РАН, 2000. 90 с.

17. Попов И.В. Деформации речных русел и гидротехническое строительство (гидролого-морфологичес-кая теория руслового процесса и ее применение). Л: Гидрометеоиздат, 1965. 328 с.

18. Рубцов М.В., Дерюгин А. А. Влияние леса на деформацию берегов таёжных рек// III Всесоюз. науч. конф. «Закономерности проявления эрозионных и русловых процессов в различных природных условиях». М.:МГХ 1981. С. 264-265.

19. ЧаловРС. (1979) Географические исследования русловых процессов. М.: МГУ, 1979. 232 с.

20. Чалов Р.С., Штанкова Н.Н. Сток наносов, доля стока влекомых наносов в нём и их отражение в формах проявления русловых процессов на реках бассейна Волги // Труды Академии проблем водохозяйственных наук. Вып. 9. Проблемырусловедения. М.: МГУ, 2003. С. 195-205.

Чернов А.В. Геоморфология пойм равнинных рек. М.:МГХ 1983.198 с.

Эрозионные процессы / Под ред. Н.И. Маккавеева, PC. Чалова. М.: Мысль, 1984. 255 с.

Main riverbed-formation factors for the territory of the Jewish autonomous region are considered. A local specificity of the natural factors influence on the riverbeds and the left-bank inflows relief formation and development processes in the middle reaches of the Amur river is denoted.