>> Csatorna folyamatok

Csatorna folyamatok

Csatorna folyamat Ez a csatorna alakjának időbeli változásának jelensége az áramlás hatására. A folyók és csatornák különösen érzékenyek erre. Változnak a hajóút mélységének paraméterei, a vízterületek vízfelületének területe, a tározók medrének szélessége, a mélységek, a fenéküledékek jellege és elhelyezkedése. A negatív következmények kiküszöbölésére csatorna folyamatok munka folyik mederszabályozás.

Sajátosságok mederfolyamat két közeg kölcsönhatásából áll - folyékony (vízáramlás és lebegő részecskék) és szilárd (talaj a folyómederben, fenékképződmények). A szilárd meder áramláskorlátozó, ami azt jelenti, hogy szabályozza az áramlást. Másrészt a víz folyamatosan kimossa vagy magával hoz bizonyos mennyiségű talajszemcsét, és ennek következtében az áramlás jelentős hatással van a csatornaképződés folyamataira. Így a csatorna alakja és az áramlási jellemzők folyamatosan összefüggenek egymással.

Bed-flow kölcsönhatás a vízsebesség állandó eloszlásából áll. A meder olyan területeken erodálódott, ahol nagy az áramlási sebesség. Az áram által felszívott talajrészecskék olyan helyekre kerülnek, ahol alacsony a sebesség. Ezért a csatorna alakja a tározó teljes hosszában jelentősen eltérhet. A csatornaváltás gyorsan befolyásolja az áramlási jellemzőket, azonban az áramlási paraméterek megváltoztatása hosszú időt vehet igénybe egy új csatorna kialakítása.

Az áramlási szerkezetben háromféle áramlás különböztethető meg:

1) hosszanti áramlás (általános), amely biztosítja a folyadék hosszirányú mozgását;

2) keresztirányú áramlás (keringés, spirális), amely a folyadék keresztirányú mozgását biztosítja;

3) turbulens keverés - a folyadék kaotikus mozgása az áramlásban.

Csatorna deformációk Fejlődésüktől függően három fő csoportra oszthatók:

1) függőleges, amely a folyó hosszanti profiljának átalakulását (bevágást vagy felhalmozódást) és a mederfenék magasságának változását okozza;

2) vízszintes, amely a csatorna síkbeli mozgásához és a partok eróziójához kapcsolódik, ami a völgy tágulásához és ártér kialakulásához vezet;

3) hordalékgerincek mozgása, ami hasadékok, nyársok és egyéb felhalmozódó képződmények kialakulását okozza a csatornában.

Csatorna stabilitása- a fő mutató, amely a csatorna ellenállási fokát jellemzi az áramlás romboló hatásaival szemben. A meder erózióval szembeni ellenálló képességét meghatározza a mederben lévő talaj minősége, az üledék mérete és jellege, a partok növényzetének intenzitása, a mesterséges partvédő építmények megléte stb.

A csatornastabilitás leggyakoribb mutatói a Lokhtin-szám, az L=d/l és az N.I. index. Makkaveev, Кс=1000*d/Врl amit ő stabilitási együtthatónak nevezett.

d a mederképző üledék átlagos átmérője a csatorna egy szakaszán, mm;

I - lejtő, ‰, gyakrabban váltja fel H csepp, m/km;

Вр a meder szélessége az ártér szélén.

A jelenség tanulmányozása csatorna folyamatok olyan munkák tervezéséhez és elvégzéséhez szükségesek, mint pl kotrásÉs víztisztítás fenéküledékekből.

Csatorna folyamatok - ezek a meder és az ártér morfológiai szerkezetében bekövetkezett változások, amelyeket az áramló víz hatása okoz. A csatornafolyamatok a patak és a meder kölcsönhatásában nyilvánulnak meg. A mederfolyamatok sajátos megnyilvánulásai a meder, az ártér és az egyed helyzetében és méretében bekövetkezett változások formájában csatornaképződmények, azaz a fenék és a partok eróziója vagy hordaléka formájában ún csatorna deformációk.

Csatorna formációk, deformációnak vannak kitéve az üledék felhalmozódása, amely létrehozza jellegzetes formák a meder és az ártér különböző méretű domborműve - mikro-, mezo- és makroforma. A mikroformákhoz tartoznak a csatornában mozgó fenékgerincek, amelyek mérete kisebb, mint a csatorna mélysége. A mezoformák is üledékből álló gerincek, de nagyobb méretűek, amelyek összemérhetők magának a csatorna keresztirányú méreteivel. A mezoformák közé tartoznak a folyami hasadékok, sások és kis szigetek. A makroformák egy meder nagy, morfológiailag homogén szakaszai, amelyeket viszonylag egyenes szakaszok, kanyarulatok (kanyarulatok, kanyarulatok), meder- és ártéri ágrendszerek, ún. szórt mederszakaszok képviselnek. . A csatornafolyamatok elválaszthatatlanul kapcsolódnak az üledékszállításhoz, elsősorban a vontatáshoz a folyó áramlásában. Néha még azt is mondják, hogy a csatornafolyamatok a vontatási üledék szállításának egy formája.

A mederfolyamatok vizsgálata nagy gyakorlati jelentőséggel bír, hiszen a mederdeformációk jellegétől és intenzitásától függ a vízi közlekedés működése, a vízvételi műtárgyak, hídátkelőhelyek, folyókon átívelő gáz- és olajvezetékek, stb.

A meder deformációjának fizikai oka az üledék egyensúlyának felborulása a meder egyes szakaszain. Az üledékáramlás változása a patak mentén egy nem mellékági szakaszon elkerülhetetlenül csatornadeformációkkal járjon együtt: a folyó menti hordalékhozam növekedésével csatorna erózió(erózió), az üledékáramlás csökkenésével a folyó mentén - csatorna hordalék(üledék felhalmozódás). A tényleges hordalékáramlás és az áramlás szállítóképessége közötti kapcsolatot a csatornadeformációk határozzák meg. Amikor R> Rtr üledéklerakódásnak és fenékaggradációnak kell bekövetkeznie az R-en< R tr - éppen ellenkezőleg, fenékerózió. A csatornadeformációk irányuk szerint tehát két típusra oszthatók: erózióra (uh Rosia ) és hordalék (üledék felhalmozódása).

A csatornadeformációk szintén fel vannak osztva függőlegesre, amikor a csatorna aljának emelkedése megváltozik, és vízszintesre, amikor a csatorna keresztirányú elmozdulásai figyelhetők meg. Általában ez a kétféle csatornadeformáció egyidejűleg lép fel , de egyes esetekben az előbbiek vannak túlsúlyban, néhány esetben - második.

A csatornadeformációk és a csatornafolyamatok szintén két típusra oszthatók: periodikus (váltakozó, reverzibilis ) és irányított (irreverzibilis). A periodikus csatornadeformációk magukban foglalják a csatorna változásait, amelyek sokszor ismétlődnek, és ezek után a csatorna megközelítőleg visszatér eredeti helyzetébe. Ezeket a csatornadeformációkat fenékgerincek mozgása, hajlatok kialakulása stb. Az irányított csatornadeformációk a csatorna egyoldalú változásaiban fejeződnek ki, például egyirányú erózió vagy hordalékképződés során, amely egy tározó építését kíséri egy folyón.

A meder mikroformái és változásaik

Ha fokozatosan növeli a víz áramlását egy hidraulikus tálcában, amelynek az alja egyenletes homokréteggel van bélelve, akkor miután az áramlási sebesség elér egy bizonyos értékeket, az üledék elkezd mozogni. Mivel a turbulens áramlásban az áramlási sebességek eloszlása ​​rendkívül egyenetlen, ezen üledékek mozgása is egyenetlen lesz. Ennek eredményeként kis alsó gerincek képződnek - riffeket. Az áram sebességének növekedésével a mozgó riffák magassága fokozatosan növekszik és alsó dűnék. Az áramsebesség további növekedésével a dűnék pusztulása következhet be: az ún a vontatási üledékek mozgásának sima fázisa. Végül nagyon nagy áramlási sebességeknél homokos állóhullámok,és akkor antidűnék, amelynek alakja felfelé mozog.

Az összes fent leírt mikroforma (alsó gerincek) mozgása során fellépő csatornadeformációk reverzibilisek: miután a gerinc teljes hosszában elmozdul, a patak alja ezen a helyen megkapja eredeti nyomait. A mikroformák elmozdulásának sebessége a folyókban általában nem haladja meg a napi több métert.

A fenékgerincek magassága néhány centimétertől 4-6 m-ig változhat, egyes folyókon a gerincek mérete arányos a meder mélységével. Általában a kisebb gerincek átfedik a nagyobb gerinceket, teljes „hierarchiát” hozva létre. mikro folyómederformák.

Amint azt a kísérleti vizsgálatok kimutatták, az egyik mikroforma típusról a másikra való átmenet megtörténik, mindkettő növekedésével számok Frouda v 2 / gh, valamint az áramlási sebesség és az üledékszemcsék hidraulikus méretének aránya v/ w, azaz az üledék mobilitás mértéke.

A meder mezoformái és változásaik

A folyómeder mezoformájának legjellemzőbb típusa a nagy medergerinc - tekercs(8.5. ábra). Riffles a köztük lévő alsó mélyedésekkel együtt - elér rendszereket alkotnak a folyókon elér - gurul. Ezek a rendszerek más csatornaformákhoz hasonlóan lassan mozognak a csatorna mentén; ezt a folyamatot reverzibilis csatornadeformációk kísérik. Az ilyen rendszerek elmozdulási sebessége általában nem haladja meg az évi több száz métert.

A nyúlógörgős rendszer legjellemzőbb elemei a felső és az alsó elérje a völgyeketÉs felsőÉs Alsó(vagy bal és jobb part) oldalra gurul(lásd 8.5. ábra). A riffle egy nagy csatornagerinc, amely a csatornát 20-30°-os szögben keresztezi. A gerinc felvízi lejtője enyhébb, az alsó lejtő (a puska alja) meredekebb. A gerinc legkisebb részeit - parti sekélyeket - ún oldal. A riffle legmélyebb részét a szomszédos elérések között ún vályú a puska. A legnagyobb mélységek vonala és a hajóút halad át rajta. A hajóút legsekélyebb szakaszát a puska felett ún a puska címere.

Szerkezetükben háromféle hasadék van: átjárók - sima és enyhe fenékemelkedési változásokkal rendelkező hasadékok, kifejezett alagsor nélkül; normál - hasadékok jól körülhatárolható pincével, de a hajóút éles görbülete nélkül (8.5. ábra, a ), ferde (eltolódott) – hasadékok.

Rizs. 8.5. Tekercs minták:

a - normál; b- ferde; 1, 2 - felső és alsó szakasz; 3, 4- a puska felső (jobb part) és alsó (bal part) oldala, 5 vályú; 6- címer; 7 - a hasadék alagsora; 8- Zatonskaya alsó folyású völgy része; 9 - legmélyebb vonal

a hajóút éles görbületével (8.5. ábra, b). Azokat a hasadékokat, amelyek akár a gerincen elhelyezkedő sekély mélység, akár a hajóút erős görbülete miatt a hajózás akadályát képezik, korlátozónak nevezzük.

A legnagyobb mozgási sebesség a csatorna egyenes szakaszain jellemző riffekre jellemző. Az üledék méretének csökkenésével növekszik. R. S. Chalov szerint az ágy oldalsó gördüléseinek elmozdulási sebessége. Vychegde 25-250 m/év, Lena - 800, Amu Darya - 1000 m/év-ig.

A legtöbb homokos aljzatú hordóra a fenékmagasság meglehetősen sajátos szezonális változása jellemző. Az árvíz emelkedésekor a hasadék kimosódik, az árvíz lezuhanásakor és a kisvízi időszakban erózió lép fel. A riffle erózióját a vízfelszín lejtésének növekedése és az ezzel járó áramsebesség növekedése magyarázza. Emlékezzünk arra, hogy általában az árvízi időszakban kisebbek a lejtők a hullámvölgyeken, mint a kisvízi időszakban. A nyúlványokat ezzel szemben nagy vízálláskor erózió, alacsony vízállásban hordalék jellemzi.

A folyómeder mezoformájának másik típusa az közepek- mobil sekélyek, amelyek nem kapcsolódnak (ellentétben az oldalhasadékokkal) a partokhoz, és nincsenek benőve növényzettel. Közepek gyakran előfordulnak a riffeken, aminek következtében a hajóút két ágra szakad a csúcsánál.

A folyómeder makroformái és változásaik

A viszonylag egyenes csatornákban mind a mezoformák (hasadékok, középpontok), mind a mikroformák (különböző méretű alsó gerincek) lefelé haladnak. Az eltolódó oldalhasadékok sok esetben megvédik egy egyenes csatorna alapkőzetét vagy ártéri partjait az eróziótól.

A kanyargós (kanyargós) csatornákban a csatornadeformációk igen sajátosak. . Az ilyen alakváltozások a kanyarodás fokozatos növekedésének ciklikus folyamatait képviselik.A kanyargós (kanyargós) csatornákban a csatornadeformációk nagyon sajátosak . Az ilyen deformációk ciklikus folyamatok, amelyek során a csatorna kanyargóssága fokozatosan megnövekszik a homorú partjainak eróziója, a kanyarok (meanderek) megfordítása és elmozdulása miatt, amely az isthmus áttörésével és a csatorna kiegyenesedésével végződik (8.9. ábra). .

A csatorna szabályozza az áramlást és sebességmezőt képez, az áramlás pedig befolyásolja csatornájának alakját, eróziót és hordalékot hoz létre az üledékből, és csatornát hoz létre magának, amely megfelel a sebességterének. Ez az áramlás és az ágy közötti kölcsönhatás dialektikája.

Csatorna folyamat- Ez a meder szerkezetének változása az áramló víz erejének hatására.

A csatornák különböző fokú stabilitással rendelkeznek, amelyet általában az üledék hidraulikus méretének a csatornában lévő víz lejtéséhez és mélységéhez viszonyított arányaként értékelnek. A talajrészecskék hidraulikus mérete a vízben való ülepedési sebességükre utal. Ez közvetlenül a részecskék átmérőjétől függ.

Ha a hidraulikus szerkezet élettartamával arányosan hosszú ideig nem következik be a csatorna jelentős deformációja, akkor az ilyen csatornákat stabilnak, azaz stabilnak nevezzük. dinamikus egyensúlyban van.

A csatornadeformációk legpontosabb előrejelzése, amely például gát, híd vagy vízbevezetés után következik be, a kísérleti vizsgálatok eredményeként végzett modellbeépítések segítségével lehetséges. A nagy, kritikus szerkezetek esetében az ilyen modellezést megfelelőnek tartják a magas költségek ellenére, mert sokszorosan megtérül.

Ami a csatornadeformációk előrejelzésére szolgáló matematikai modellezést illeti, amely helyettesítheti vagy kiegészítheti a fizikai modellezést, ez jelenleg bizonyos problémák megoldása esetén valósul meg. A matematikai modellezés bevezetésének fő megoldatlan problémája az adatok elégtelensége a modellparaméterek meghatározásához.

Gyakorlati számításokhoz számos empirikus és félempirikus képletet dolgoztak ki a tározók feliszapolódásának, a meder eróziójának meghatározására a hidak alatt és a vízerőművek alvízi szakaszában, a rakpart falainál stb. Ezen túlmenően ezeknek a képleteknek az empirikus paramétereit terepi adatokból határozzák meg, elméleti alapjukat pedig az áramlási mozgások mintázatai, az üledékegyensúly egyenlete, az erózió sebessége stb. .

A csatorna és az ártér deformációja, amely a rezsim különböző tényezőinek kölcsönhatása, a lefolyás, a csatorna és a partok medrének talajának jellege, a lejtők, a völgyek szerkezete stb. különféle típusú csatornafolyamatok.

Jelenleg az Állami Hidrológiai Intézetben kidolgozott hidromorfológiai elméleten alapuló mederfolyamatok tipizálása került átvételre és használatos a vízépítési építmények tervezési gyakorlatában. A csatornafolyamatok 7 típusát javasoljuk figyelembe venni (26. ábra).

Rizs. 26. A csatornafolyamatok típusai és főbb intézkedéseik.

1 - szalagágyas típus (l g - szalagágyak lépcsőfoka); 2 - oldalsó típus

(l pb - oldallépcső); 3 - korlátozott meanderezés (l és - a kanyar lépése, a 0 - a kanyar forgásszöge); 4 - szabad kanyargós ( Sés - a kanyar hossza, l és - a kanyar lépése, a 1 - belépési szög, a 2 - kilépési szög, a 0 =a 1 +a 2); 5 - befejezetlen meandering;

1a- csatorna többágú; 5a- ártéri többágú.

Mindegyik csatornafolyamat típusát a völgy szélességének és a csatorna szélességének bizonyos kombinációja vagy aránya jellemzi (2-től övgerinc típusú csatornák esetén 18-ig több ágú árterű csatornák esetén), valamint lejtőik aránya.

1.Szalaggerinc:

A csatornában a fenéksebességek hatására síkbeli görbületű gerincrendszer mozgása zajlik. A meder enyhén kanyargós, a gerincek mozgása megnövekedett víztartalom mellett évi 200...300 m-ig jelentkezik. A szalaggerincek osztásköze átlagosan 8 csatornaszélességnek felel meg.

Javasoljuk, hogy az MP vonalvezetést merőlegesen helyezzék el a mederhez képest. Az MP működése során számos hegygerinc fog áthaladni a helyén. Ezért a híd alatti csatorna teljes eróziójának kiszámításához a lakórész két jellemző profiljára van szükség: a gerinc gerince mentén és a pince mentén. A gerinc mentén az erózió előtti legkisebb mélységet és a teljes erózió legmagasabb együtthatóját veszik. Az alagsorban - az erózió legnagyobb mélysége és a legalacsonyabb eróziós együttható. A csatorna partjainak tervezett deformációi nagyon lassan jelentkeznek, ezért ezeket nem veszik figyelembe a tervezés során.

2. Oldal:

Ez ugyanaz a szalag-gerinc minta, amelyet az árvizek során figyeltek meg. A hátgerincek (hasadékok) parttól partig ferdülnek. Vízhiányos időszakokban a hegygerinc megemelkedett része felszabadul a vízből, homokos oldalakat (strandokat) képezve.

Az MP beállítás is normálisan helyezkedik el, függetlenül az alacsony vízállású csatorna helyzetétől. A tervezésnél figyelembe kell venni az oldal mozgását az MP-en keresztül. Ebből a célból eróziós számításokat végeznek a nyitott szakasz három profiljára. (1 – ha a maximális mélység a bal parton van, 2 – ha a jobb parton, 3 – amikor a riffnek a legnagyobb a mélysége). A patakterelő gátak kialakítása úgy történik, hogy a lehető legkevésbé zavarják a természetes áramlási utat, és az ártéri áramlásokat a hídnyílás ártéri részeibe irányítsák. Ezenkívül az MP nyílása nem lehet kisebb, mint a fő csatornája szélessége.

A csatornafolyamatok olyan jelenségek összessége, amelyek a vízfolyások folyók partjára és fenekére gyakorolt ​​hatásával, az üledékek mozgásával és lerakódásával kapcsolatosak, amelyek eróziójukhoz vagy hordalékukhoz, valamint a csatornák szezonális, hosszú távú és világi változásaihoz vezetnek. A mederfolyamatok meghatározzák a folyóparton élők életkörülményeit és gazdasági tevékenységét, a vízkészletek felhasználását, a folyók kommunikációs vízi útként való működését stb. A mederfolyamatok aktív tényezői a vízáramlás és az üledéklefolyás. A folyók feneke és partjai irányítják az áramlás mozgását, de maguk az áramlás szerkezetétől függenek. Az áramlás hidraulikai jellemzőinek időbeli változásával a csatorna formái is átrendeződnek: domborzatának egyes formái megsemmisülnek, más domborzati formái pedig megjelennek. Minél erősebbek a sziklák, amelyek a folyó partját és fenekét alkotják, annál több időbe telik a meder alakjának újjáépítése.

A folyók összetett hálózatot alkotnak a Föld felszínén. Méretüket, víztartalmukat, vízjárási sajátosságaikat, hordaléklefolyásukat, csatornák morfometriai jellemzőit a folyó vízgyűjtőrendszerbeli sorrendje határozza meg. A csatornafolyamatokat külön jellemzik a kis, közepes és nagy folyókra. Az előbbiek medenceterülete kevesebb, mint 2 ezer km2, hossza legfeljebb 100 km, az utóbbiak több mint 50 ezer km2, hossza meghaladja az 500 km-t, és általában több természetes zónát is áthaladnak. A középső folyók köztes helyet foglalnak el, egyetlen természetes zónában áramlanak. A nagy folyók egyéni jellemzőkkel rendelkeznek, amelyek gyakran összhangban vannak a helyi természeti feltételekkel. A kis folyókon folyó csatornafolyamatok mindig szorosan kapcsolódnak hozzájuk.

A vízgyűjtő jelentősen befolyásolja a mederfolyamatokat, megteremtve az előfeltételeket a három folyótípus egyikének kialakulásához a mederfolyamatok típusa szerint - hegyi, félhegységi (aljaiban) és síksági. Az előbbieket a csatornaáramlás gyors mozgása jellemzi, amelyben nagy szikladarabok mozognak, zuhatagok és vízesések. A hegyi folyók esése eléri a tíz és száz métert kilométerenként. A sík folyókat nyugodt áramlás jellemzi, kis üledékeket - homokot, kavicsot, kavicsot - és csak bizonyos körülmények között (a hegyi lejtők áramlási korlátozása) szállítanak nagy kavicsokat és sziklákat. Esésük kilométerenként nem haladja meg a néhány tíz centimétert. A csatornákban az elérési (mély) és a riffle (sekély) szakaszok egyértelműen kifejezett váltakozása tapasztalható.

A folyómederek méretének és helyzetének, valamint az egyes mederképződmények térbeli változását - mederdeformációk - az áramlás munkája okozza, és az üledék visszarakódásával függ össze. Ezeket nagymértékben befolyásolják a geológiai és geomorfológiai tényezők, amelyek a kőzetek és talajok egyenlőtlen eróziójában, és ennek következtében a csatornadeformációk szabad és korlátozott fejlődésében nyilvánulnak meg. Ez utóbbiak akkor alakulnak ki szabadon, ha a folyófenék és a partok talajainak erózióval szembeni ellenállása, amelyet az eróziómentes sebesség értékével jellemezünk, legalább a hidrológiai rezsim bizonyos szakaszaiban kisebb vagy egyenlő az áramlási sebességgel. Az eróziómentes sebesség az a legnagyobb átlagos áramlási sebesség, amelynél a csatornát alkotó üledékszemcsék kezdeti egyensúlya megbomlik. Ilyen körülmények akkor jönnek létre, amikor a folyók laza sziklákból álló, nyugodt tektonikus rendszerrel jellemezhető területeken folynak át. Széles árteret alkotnak, ezért az ilyen folyók csatornáit széles ártereknek nevezik. E folyók csatornáinak tervezett körvonalai és magasságai évente, havonta, esetenként naponta változnak. Ide tartoznak Oroszország európai részének déli felének folyói, Nyugat-Szibéria és az alföldi síkságok.

Ahol a folyók medrüket erős kőzetekben vagy összefüggő kőzetekben fektetik le, csatornadeformációik korlátozottak és lassan fejlődnek. Hatásuk több száz évig is eltarthat. A kristályos és metamorf kőzetek ellenállóbbak az erózióval szemben. Elterjedésük területein vízszintes alakváltozások egyáltalán nem fordulhatnak elő, a csatorna tervezett helyzetét a törés- és törészónák rendszerei határozzák meg. Ilyen körülmények között bekarcolt, gyakran ártéri mentes csatornák képződnek. Hasonló folyók dominálnak az Urálban, Közép-Szibéria hegyvidéki vidékein és Oroszország északkeleti részén. A változatos geológiai felépítésű területeken gyakran megfigyelhető a folyószakaszok váltakozása, szabad és korlátozott mederdeformációk kialakulása mellett; Ilyen körülmények az ország európai részének északi és északnyugati részén jellemzőek.

A csatorna átformálásának sebessége a folyók áramlásának hidraulikus jellemzőitől és a talaj erózióval szembeni ellenállásától függ. Különböző körülmények között a csatorna síkbeli magassági helyzete eltérő sebességgel változik. Az alakváltozás mértékét a csatorna és elemei térbeli helyzetének változásának nagysága határozza meg egy bizonyos idő alatt (például m/év). Ha a deformációk rövid időn belül (órák, napok) észlelhetők, a csatorna instabilnak minősül; ha évtizedek vagy annál hosszabb idő után jelennek meg, a csatorna stabilnak tekinthető. A köztes helyet egy gyengén stabil csatorna foglalja el, melynek deformációi hónapok, évek alatt alakulnak ki.

A síkvidéki folyók tervében a meder körvonalai szerint négy fő fajtát különböztetünk meg: bekarcolt, viszonylag egyenes, kanyargós és elágazó. Azonosításuk az egyes típusok csatornáira jellemző periodikus és irányított vízszintes alakváltozások eltérő jellegén alapul. Az egyenes csatornákat gyakran irányított vízszintes alakváltozások különböztetik meg, amelyek az egyik alapkőzetpart, általában a jobb oldal felé tolódnak el. A mederdomborzat formáit a fenéküledékek összetételétől és folyásától, a csatorna stabilitásától függően a csatorna teljes szélességében elfoglaló nagyméretű gerincek, sakktábla-mintában elhelyezkedő oldalgerincek, középső gerincek vagy szalaggerincek képviselik. A lapos, széles ártéri folyók kanyargós csatornáiban kanyarulatok alakulnak ki, tolódnak, és ez kiegyenesedésével ér véget. A főként nagy folyókra jellemző elágazó csatornákra általában az áramlás szétszóródása és az ágak mentén való vándorlás, valamint a szigetek kialakulása jellemző. A meder domborzatát a középső, az oldalsó és a köpések képviselik, amelyek gyorsan mozognak a folyó mentén. Azokon a területeken, ahol korlátozott a csatornadeformációk kialakulása, bemetszett csatornák találhatók, amelyek lehetnek egyenesek, vagy bekarcolt hajlatok megjelenésűek. A viszonylag egyszerű ágakat ritkábban figyeljük meg; Az ágakat elválasztó szigetek gyakran alapkőzetalapra épülnek, magasságuk meghaladja a folyó alacsony vízállását. A bemetszett csatornák rendkívül stabilak. Külön megkülönböztetik a deltai ágakat, amelyek olyan folyószakaszok, amelyekben az üledékek irányított felhalmozódása és kifejezett bifurkációja van; A fő ágak egymástól függetlenül áramlanak a tengerbe.

A parterózió mértéke és lokalizációja a partok morfológiájától, szerkezetétől és a csatorna morfodinamikai típusától függ. A partokat a kanyargó folyók viszonylag enyhe kanyarulatainak homorú területein erodálják a legintenzívebben; egyenes csatornákban a patak kanyarulatainak homorú partjai, ahol a folyóparti sekélyek (oldalak) körül folyik, eróziónak vannak kitéve; az ágakba ágazó csatornákban pedig gyakrabban erodálódnak a szigetfejek és az ágak külső partjai. A parterózió mértéke a folyó különböző szakaszain eltérő lehet, és a folyó méretétől függ, évente átlagosan a meder kisvízi szélességének 5-10%-a. A maximális eróziós ráták esetenként egy nagyságrenddel magasabbak az átlagosnál, de lokálisan és rövid időn belül jelentkeznek.

A part menti erózió folyamatát földrajzi minták jellemzik. A partok könnyen és gyorsan erodálódnak a laza sziklákban folyó folyókon, Oroszország európai részének déli, keleti és délkeleti részének (medencék és a Volga alsó része, a Káma bal partja) nem glaciális síkságain és síkságain. , Nyugat-Szibéria legtöbb folyóján, Kelet-Szibéria, Közép-Jakutia, Északkelet-Oroszország, valamint a Közép- és Alsó-Amur-alföld medencéin és alföldein átfolyó folyók. Éppen ellenkezőleg, a hegyvidéki területeket lecsapoló folyók sziklákból álló partjai nagyon ellenállóak az erózióval szemben. Az erodált és nem erodált csatornaszakaszok váltakozása a moszkvai és a Valdai (Zirjanszkij) eljegesedés morénájában és homokjában folyó, a Valdai-, Közép-Oroszország-, Volga-felvidéket és a pajzs területét átszelő folyókra jellemző. A változó intenzitású erózió váltakozása a glaciális lerakódások kőzettani összetételének változatosságával vagy a negyedidőszak előtti kőzetek tetőzetének egyenetlenségével függ össze.

A folyók partjainak és fenekeinek eróziója a mérnöki építmények és a kommunikáció, beleértve a hídtartókat és az elektromos vezetékeket, megsemmisülésének veszélyét, valamint a folyami kereszteződéseknél a csővezetékek szakadását, a mezőgazdasági és erdőterületek elvesztését. Az üledék felhalmozódása (felhalmozódása) a folyómedrekben akadályozza a hajók áthaladását, a kikötővizeket és a vízbevételeket, valamint a jég kialakulásának és az árvizek veszélyének egyik oka.

Jelenleg a folyómedrek sok régióban megváltoztak a gazdasági tevékenységek következtében. A mederben bekövetkező mechanikai változásokat közvetlenül okozzák a gátak építése, az egyes kanyarulatok és nagy folyószakaszok kiegyenesítése, a medrek megtisztítása és csatornává alakítása, lerakódások - hordalékos és nemfémes (építőanyagok), kotrás, építés töltés gátak és objektumok az ártéren. Ha az ilyen intézkedések eredményeként az elvégzett folyószakasz hosszának több mint 25%-a megváltozik, akkor a medre megváltozottnak tekintendő.

Az iszaposodás a kis folyók csatornáiban bekövetkező változások egyik fő típusa. A medenceterületek hosszú távú mezőgazdasági hasznosítása és az erdőirtás hozzájárul az intenzív talajerózió kialakulásához. Ez a folyóhálózat felső láncszemeibe bekerülő anyag mennyiségének növekedéséhez, valamint a kis folyók hidrológiai állapotának megváltozásához vezet. Ennek eredményeként a folyómedrek a felső folyásukon feliszapolódnak és leromlottak. Az eliszapolódás mértékét az iszaposodási zónák hosszának a folyószakasz teljes hosszához viszonyított aránya határozza meg. Az iszaposodás gyakorlatilag hiányzik, ha a hossz kevesebb mint 5%-át érinti. Azok a folyók, amelyekben az iszaposodási zóna hossza eléri a folyóhossz 50%-át, enyhén iszapoltnak minősül. Az 50%-ot meghaladó iszaposodási zónával rendelkező folyók erősen iszapoltnak minősülnek.

A nagy folyókon folyó mederfolyamatok legjelentősebb zavarai a vízenergia-építéshez kapcsolódnak. A folyásszabályozás okozta mederváltozások a tározók felett és alatt több tíz és száz kilométerre is kiterjednek. Ez utóbbiak felfogják a folyók hordalékának áramlását, ami hozzájárul a gátak alá való bevágásukhoz, és csökkenti a folyó vízszintjét. A bemetszés mérete és tartománya a fenéküledékek méretétől, az alatta lévő kőzetek összetételétől és az áramlásszabályozás jellegétől függ. Ez a folyamat változásokat idézett elő a Nyizsnyij Novgorod, Votkinsk, Volzhsk, Csimlyansk, Novoszibirszk és Zeya vízerőművek alatti csatornafolyamatokban.

Egyedi tározók felett vagy kaszkádjuk tetején a regresszív felhalmozódás nagy távolságokra terjed. Sebessége elérheti az évi több kilométert is, az alföldi folyókon az üledék felhalmozódásának mértéke a több tíz centimétert is elérheti évente. Ez a folyamat jellemző a Donra (a Csimljanszki víztározó felett), az Obra (a Novoszibirszki víztározó felett), a Káma egyes mellékfolyóira (például a Belaya) és a Viljujra.

7.1. A mederfolyamat elméletének fejlesztésének fő irányai

Csatorna folyamat— a meder és az ártér morfológiai szerkezetének állandóan bekövetkező változásai, amelyeket az áramlás okoz.

A mederfolyamat elméletének megalapozói V.M. Lokhtin, N.S. Lelyavskny, L. Farg (19. század vége – 19. század eleje) a folyók hajózhatósági körülményeinek javítására irányuló munkával kapcsolatban (lásd az 1.2. bekezdést).

V.M. Lokhtin tanulmányozta a vízfelszín lejtésének, a patak víztartalmának változását, valamint a medert alkotó talajok erózióval szembeni ellenállásának hatását az üledék mozgására és a mederformák kialakulására. N.S. Lelyavsky a folyómederben a mélység eloszlását befolyásoló folyóáramlatot tanulmányozta.

Később ez lett a fő hidrodinamikai irány csatorna folyamat, felismerve a folyam és a csatorna kölcsönhatását. Ez az irány a csatornafolyamat elméletéhez kapcsolódik folyami hidraulika(A.V. Karaushev és mások). Nagy szerepet kap a vízáramlás dinamikus szerkezetének vizsgálata a víz- és üledékáramlás felmérésével kapcsolatban, a csatornadeformációk számítási problémájának megoldása érdekében,

A következő években fejlődött hidrológiai-morfológiai irány csatornafolyamatok elmélete (N.I. Makkaveev, N.E. Kondratiev, I.V. Popov), amely a morfológiailag homogén csatornaformák és képződmények tipizálásán, valamint mozgásuk sebességének meghatározásán alapul a hosszú átfutási idejű csatornafolyamatok előrejelzéseinek kidolgozásához. Ezzel az értelmezéssel a csatornafolyamat elméletének feladata a meghatározó csatornaformák dinamikájának vizsgálata csatornafolyamat típusa.

Így ennek eredményeként a kialakulás két irányt csatornafolyamatok elméletei - hidrodinamikai és hidrológiai-morfológiai, amelyek saját alkalmazási területekkel rendelkeznek, és jelentősen kiegészítik egymást. Továbbfejlesztésük célja a csatornafolyamatok egységes elméletének megalkotása, beleértve a hidrodinamikai és hidromorfológiai szempontokat is.

7.2. A folyam és a csatorna kölcsönhatása, mint a csatornafolyamat alapja

Ahogy fentebb említettük, a csatornafolyamatok megnyilvánulnak patak és meder kölcsönhatásában. A mederfolyamatok sajátos megnyilvánulásait a meder helyzetében és méretében bekövetkező változások, ártéri és egyes mederképződmények formájában, azaz a fenék és a partok eróziója vagy hordaléka formájában ún. csatorna deformációk .

A mederdeformációk fizikai oka az áramlás szállítóképessége és a tényleges hordalékhozam közötti egyensúlyhiány a meder egyes szakaszain. Ha az üledékáramlás meghaladja az áramlás szállítóképességét, csatorna erózió(erózió), egyébként - csatorna hordalék(üledék felhalmozódás). A meder fellépő deformációi hajlamosak állandó hordalékáramlást létrehozni a folyó hosszában.

A csatornadeformációk is fel vannak osztva függőleges amikor a csatornafenék emelkedése megváltozik, és vízszintes, amikor a csatorna keresztirányú elmozdulásait figyeljük meg. Általában ez a kétféle csatornadeformáció egyidejűleg lép fel, de egyes esetekben az előbbi, máshol az utóbbi dominál.

A csatornadeformációkat és a csatornafolyamatokat is periodikus (váltakozó, reverzibilis) és irányított (irreverzibilis) csoportokra osztják.

NAK NEK időszakos A csatornadeformációk magukban foglalják a csatorna változásait, amelyek sokszor ismétlődnek, és ezek után a csatorna visszatér eredeti helyzetébe. Ezeket a csatornadeformációkat fenékgerincek mozgása, hajlatok kialakulása stb.

Irányított A meder deformációi a csatorna egyoldalú változásaiban nyilvánulnak meg, amelyek természetes és antropogén eredetűek (az egyes szárazföldi területek emelkedése és süllyedése során; a vízszint szekuláris változásaival, amelyekbe a folyó belefolyik; a tározók építését kísérő egyirányú erózióval vagy hordalékokkal a folyón stb.).

Csatornaképződmények deformációnak vannak kitéve az üledék felhalmozódása, amely jellegzetes formákat hoz létre folyómeder dombormű különböző méretű - mikro-, mezo- és makroformák.

Nézzük meg közelebbről ezeket a mederdomborzati formákat.

7.3. A mederdomborzat formái és változásai

A folyómeder mikroformái- ezek mozognak a mederben alsó gerincek, amelynek méretei kisebbek, mint a csatorna mélysége. Legjellemzőbbek azokra a folyókra, amelyek medrét homokos üledék alkotja.

Miután az áram sebessége elér egy bizonyos értéket, az üledék megindul, és a meder mikroformái képződnek: kis fenékgerincek - riffeket. Az áram sebességének növekedésével a mozgó riffák magassága fokozatosan növekszik, és alsó dűnék. Az áramsebesség további növekedésével a dűnék pusztulása következhet be: az ún a vontatási üledékek mozgásának sima fázisa. Végül nagyon nagy áramlási sebességeknél homokos állóhullámok,és akkor antidűnék, amelynek alakja felfelé mozog.

ábrán. A 7.1. ábra a fenékgerinc fő elemeit mutatja hosszmetszetben.

.

Rizs. 7.1. Az alsó gerinc hosszanti profilja

A patak mentén: szelíd felső szemérem lejtőés meredekebben lejjebb hátsó lejtő; a gerinc legmagasabb részét ún fésű, és a legalacsonyabb emelkedési zóna a hátsó lejtő mögött van pince gerincek.

Csatorna deformációk a fent leírt összes mikroforma mozgása során (alsó gerincek) megfordítható: a gerinc teljes hosszában történő elmozdulása után a patak alja ezen a helyen felveszi eredeti nyomait. A mikroformák elmozdulásának sebessége a folyókban általában nem haladja meg a napi néhány centimétert vagy métert.

A fenékgerincek magassága néhány centimétertől 4-6 m-ig változhat, egyes folyókon a gerincek mérete arányos a meder mélységével. Jellemzően kisebb gerincek helyezkednek el a nagyobb gerinceken, ami a mezoformákká alakuló meder mikroformáinak egész „hierarchiáját” hozza létre.

A folyómeder mezoformái- ezek ugyanazok az alsó gerincek, de nagyobb méretűek, amelyek arányosak a csatorna keresztirányú méreteivel. Ide tartoznak a szakadások, középpályák és kis szigetek. A folyómeder mezoformájának legjellemzőbb típusa egy nagy csatornagerinc - egy riff.

Tekercs- többé-kevésbé stabil képződmény a csatornában keresztirányú üledéktengely formájában, amely a csatornát egy bizonyos szögben elvágja. A riffeknek a következő fő elemei vannak (7.2. ábra):

Rizs. 7.2. A hengerlés általános sémája

A- terv, b― hosszanti profil a hajóút mentén

1 - a felső nyárs, vagy felső homok, a riffle vályúja felett (az áramlás irányában számolva) található;

2 - az alsó nyárs vagy az alsó homok a hasadék vályúja alatt található (néha a felső nyársat felső oldalnak, az alsó nyársat pedig alsó oldalnak nevezik);

3 ― a felső nyúlású üreg, vagy hollow, a csatorna mély része a hasadék felett;

4 ― alsó folyású üreges, vagy üreges, - a meder mélyebb része a riffal alatt;

5 ― a nyereg, vagy gerinc, az üledék aknának legmagasabb része, amely összeköti a puska felső és alsó nyáját;

6 ― a riffle vályúja - a nyereg legmélyebb része, ahol általában a hajóút fut;

7 ― nyomás (felső) lejtő - a riffle nyergének felső része, az üreg felső nyúlványa felé néz, általában laposabb, mint az alsó rész (alagsor);

8 ― pince - a puska nyergének alsó része, vagy hátsó lejtője, amely a puska tengelye alatt fekszik, és a völgy alsó szakaszára néz, általában meredekebb, mint a nyomáslejtő;

9 - gerinc (akna) - a hajóút legsekélyebb szakasza a riffle felett;

10 - hajóút - a legnagyobb mélység vonala a folyó mentén;

11 - izobánok;

12 ― Zatonskaya része az alsó völgyben.

Felépítésük szerint háromféle repedés létezik:

passzol- riffles sima és enyhe változásokkal az alsó magasságban, kifejezett alagsor nélkül;

Normál- jól körülhatárolható alagsorral rendelkező, de a hajóút éles görbülete nélküli riffek,

ferde(eltolt) - repedések a hajóút éles görbületével.

Az ár feljövetelekor a szakasz eróziója miatt a zátony kimosódik, árvíz hanyatlásakor és alacsony vízálláskor kimosódik és bekerül a nyúlvány. Idővel a riffek ugyanúgy mozoghatnak az áramlással, mint a folyókanyarok. Például a folyón A Volga folyón a zuhatagok 200–300 m-es sebességgel haladnak lefelé árvíz idején, a Syrdaryán - 1 km/év.

Azokat a hasadékokat, amelyek akár a gerincen lévő sekély mélységek, akár a hajóút erős görbülete miatt a hajózás akadályát képezik, ún. korlátozó.

Fehéroroszország nagy folyóin a hullámok mélysége helyenként csökken
0,4–0,8 m, ami bizonyos területeken megnehezíti a hajózást (például a Dnyeper, Pripjaty, Szozs, Berezina, Nyugat-Dvina, Neman). A szakadások elleni küzdelmet főként kotrással végzik.

A medermezoformák egyéb típusai:

- közepek- a partokhoz nem kapcsolódó, növényzettel nem benőtt mobil sekélyek; keletkeznek a hasadékokon, aminek következtében a hajóút a csúcsánál két ágra oszlik;

- sziget- az ártér része, amelyet a folyó ágai vagy csatornái határolnak, stabil és növényzettel rögzített.

A folyómeder makroformái- a meder nagy, morfológiailag homogén szakaszai, amelyeket viszonylag egyenes szakaszok, kanyarulatok (kanyarulatok, kanyarulatok), meder- és ártéri ágrendszerek képviselnek.

Deformációk benne kanyargós (kanyargós) csatornák A csatorna kanyargósságának fokozatos növekedésének ciklikus folyamatait homorú partjainak eróziója, a kanyarulatok (meanderek) megfordítása és elmozdulása okozza, amely a földszoros áttörésével és a csatorna kiegyenesedésével végződik (7.3. ábra). Ezután a hajlítási folyamat megismétlődik.

Rizs. 7.3. A kanyar eltolásának és alakjának megváltoztatásának sémája:

1 - part menti eróziós terület, 2 - idős nő

A kanyarokban mély (nyúlás) és sekély (hasadékok) rendszerei vannak. A kinyúlások általában a csatorna legnagyobb görbületű szakaszaira korlátozódnak, a hasadékok a csatorna egyenes (átmeneti) szakaszaira a szomszédos kanyarokban.

A ívek elmozdulása és görbülete jelentős vízszintes csatornadeformációkkal jár együtt. A legnagyobb eróziók (évente több tíz métert is elérve) a csatorna kanyarulatánál lévő homorú partokra korlátozódnak, ahol az áramlásban keresztirányú keringés lép fel.

A csatorna tervezett körvonalai és a mélységek eloszlása ​​közötti összefüggéseket L. Farg állapította meg a csatorna görbületének és a hajóút menti mélységeknek az összehasonlítása alapján. Általánosságban elmondható, hogy a meder görbülete és a mélységek közötti összefüggés jól ismert: a folyó legmélyebb helyei - elérik - a folyó kanyarulatain találhatók, ahol a görbület (azaz a görbületi sugár reciproka) legnagyobb.

Farg ezeket az elképzeléseket kibővítette, és következtetéseit a következő formában fogalmazta meg (Farga mintái) .

1. A legnagyobb mélységek vonala a folyó mentén hajlamos a homorú parthoz nyomódni; homok és iszap strandok vagy széles zátonyok formájában rakódik le a szemközti domború parton.

2. A nyúlvány legmélyebb és a legsekélyebb része a folyásirányban a legnagyobb és a legkisebb görbületű pontokhoz képest körülbelül ¼-ével el van tolva a kinyúlás plusz a lökhárító hosszának.

3. A görbület sima változása a mélység sima változásának felel meg; minden éles görbületi változás a mélység éles változásával jár együtt.

4. Minél nagyobb a görbület, annál nagyobb a kinyúlás mélysége.

5. Ahogy a görbe hossza egy adott görbülethez nő, a mélység először növekszik, majd csökken. A folyó minden szakaszára van egy bizonyos, a mélység szempontjából legkedvezőbb kanyarhosszúság átlagértéke.

A csatornaképződmények legösszetettebb makroformái az árterek . A folyó által hordott üledék lerakódása és medrének tervezett deformációi következtében keletkeznek.

A nagyvízi időszak (árvizek) idején a folyóvíz túlcsordul a kisvizű csatorna partjain és elönti az árteret. A patakmeder tehát ebben az időszakban a kisvízi meder az ártérrel együtt. A vízszintek ingadozása esetén a meder és az ártér is intenzív deformációnak van kitéve.

A kanyargós csatornákban a kanyarulat homorú partjának eróziója fokozódik, a konvex part közelében üledék rakódik le. Strandok alakulnak ki. A strand külső szélén vannak fonatokÉs sastrugi(hordalékképződmények, amelyek a parthoz szintcsökkenéskor csatlakozó homokhátak eredménye). A nyár és a part közötti megnyúlt víztömeg ún holtág.

A nyársakat és a strandokat benőtte a növényzet, ami a későbbi áradások során fokozza az üledék felhalmozódását. Növekszik a méret, és fokozatosan hozzájárulnak a kialakulásához parti sáncok. Az üledékképződésnek ez a formája az ártéri domborzatra jellemző.

Az ártér modern domborzata nagyon összetettnek bizonyul. Felülete boncolható csatornák, holtági tavak, a sörényes emelkedők között helyezkedik el, gyakran íves. Nyilvánvaló, hogy a különböző típusú tervezett mederdeformációknál különböző típusú árterek jönnek létre.

Az árteret hagyományosan három részre osztják: folyómeder- magasabb rész, központi- valamivel alacsonyabb és szint, és közeli terasz- a legdepresszívebbek, akik egy völgy vagy terasz alapkőzet lejtőjével szomszédos, mocsaras mélyedésnek tűnnek.

A fentiek mindegyike igaz az alföldi folyókra. A hegyi folyók mederdeformációit kevésbé vizsgálják.

A CSATORNA FOLYAMATOK TÍPUSAI

8.1. A mederfolyamat tipizálása. Általános séma

A csatornafolyamat tipizálás a folyami mederformák és hordaléktranszport osztályozása különböző hidraulikai körülmények között és az áramlási tevékenység különböző szakaszaiban.

A mederfolyamat tipizálásának legteljesebb sémája az Állami Hidrológiai Intézetben (N.E. Kondratyev, I.V. Popov) kidolgozott osztályozás a síkvidéki folyókra vonatkozóan. A finomított séma (2013) szerint hétféle csatornafolyamatot azonosítottunk (8.1. ábra).

Rizs. 8.1. A mederfolyamatok típusai (GGI szerint)

A fenti tipizálás azon az állásponton alapul, hogy az egyes mederfolyamatok esetében a jellegzetes alakváltozások, mederképződmények előfordulása és jelenléte az áramlás szállítóképességének megváltozásával, valamint a fenék- és lebegő üledékek mederképződésben betöltött szerepével függ össze.

A szalaggerinc- és oldaltípusról következetesen áttéréssel, majd tovább a szabad kanyargósságra nő a meder kanyargóssága, csökken a völgyfenék inherens lejtőjének folyóhasználati foka és az áramlás szállítóképessége. A hiányos kanyarulatú ágakba ágazódás, majd az ártéri többágazás az áramlás szállítóképességének további csökkenését fejezi ki, amely végül a szabad kanyarodás mellett kimerül.

8.2. Szalaggerinc típusú csatornafolyamat

Ez a fajta csatornafolyamat a csatorna teljes szélességében elfoglalt szalaggerincek mozgásához kapcsolódik. ábrán. 8.2. egy folyószakaszt ábrázol egy szalaggerinc-meder folyamat elemeivel és mutatóival:

Rizs. 8.2. Szalaggerinc típusú csatornafolyamat

l az ágy magassága (m), azaz. a szomszédos gerincek csúcsai közötti távolság a csatorna középvonala mentén;

∆ a gerinc magassága (m), azaz. a gerinc megemelése az alagsor alapja fölé;

VAL VEL— a gerinc mozgási (csúszási) sebessége (m/év).

A sávgerinc típusú mederfolyamat a meder tervezett deformációit korlátozó körülmények fennállása esetén jelentkezik: a partok nem erodálódnak, nincsenek árterek. A gerincek a folyó egyenes szakaszain képződnek, viszonylag nagy fenéküledékekkel. Ezek az elsődleges gerincek legegyszerűbb csatornaformája.

A szalaggerinc felülnézetben íves, lefelé irányuló konvexitású, keresztmetszetében pedig a kanyar felé fokozatos emelkedés jellemzi. A szalaggerincek hossza többszöröse a magasságának. Fehéroroszország körülményei között a legnagyobb gerincek hossza több csatornaszélességet is elérhet (legfeljebb 6-8), és a világ nagyon nagy folyóin hossza több tízszer, néha több százszor nagyobb, mint a magassága.

A kisvízi időszakban a szalaghátak magassága csökken, árvízi időszakban pedig nő. A mederforma csúszási sebessége 1-100 m/év (nagyon nagy folyókon). A vízszint éles csökkenésével szalaggerincek alakulhatnak ki közepek.

Ez a fajta mederfolyamat ritkán figyelhető meg természetes körülmények között Fehéroroszországban, és jellemző a csatornázott folyószakaszokra, valamint a csatornákra.

8.3. A csatornafolyamat véletlenszerű típusa

Az oldalsó típusú mederfolyamat egy övgerinc folyamat kialakulásaként jön létre, amikor az üledékszállítás lelassul (lejtők, sebességek, stb. csökkenése miatt), és az áramlás nem képes szalaggerincek formájában mozgatni a fenéküledékeket. .

Pobochen- egy szalaggerinc egy része alaprajzon ferde, alacsony vízálláskor kiszárad. ábrán. 8...3. egy folyószakasz mellékmederfolyamattal és annak mutatói bemutatásra kerülnek:

Rizs. 8.3. A csatornafolyamat véletlenszerű típusa

l oldallépés (m), azaz. a csatorna középvonalának két inflexiós pontja közötti egyenes távolság;

b— a csatorna szélessége alacsony vízállásnál, m;

BAN BEN— a meder szélessége nagyvízi időszakban (a szemközti partok szélei között), m.

Ez a fajta mederfolyamat a völgylejtők által korlátozott folyószakaszokra jellemző, és gyakrabban fordul elő más típusú mederfolyamatokkal kombinálva.

A hegygerincek nagyvíz idején keletkeznek. A szint csökkenésekor a parti részük kiszárad, mellékpatakok keletkeznek, az áramlás iránya kanyargóssá válik. Az egymáshoz viszonyított oldalak sakktábla-mintázatban vannak elrendezve. Pobochen megőrzi a gerinc szerkezetének fő jellemzőit: középső és alsó része megemelkedett; A folyó felőli külső lejtő meredekebb, mint a belső part felőli lejtő.

Valamennyi mederdeformáció a gerincek elcsúsztatásában (a meder partjainak jelentős tervezett elmozdulása hiányában), valamint a medermagasság szezonális változásában nyilvánul meg (az árvíz időszakában a nyúlványok erodálódnak és hullámok keletkeznek vízhiányos időszakokban fordított folyamat megy végbe).

Fehéroroszországban az oldalirányú csatornafolyamat a szalaggerinc-folyamattal együtt olyan folyószakaszokon figyelhető meg, amelyek teljes hossza a fehérorosz folyók teljes hosszának 10%-a. Jellemző a köztársaság északi, legmagasabb részén - a folyók egyes szakaszain: Nyugat-Dvina és mellékfolyói (Mezsa, Kasplya, Luchosa, Obol), Neman, Viliya (az Oshmyanka mellékfolyóval), Dnyeper, valamint mint a Mozyr-gerinc közelében folyó folyószakaszokon.

8.4. Korlátozott meandering

Korlátozott kanyarodás lép fel az oldalfolyamat továbbfejlesztésével az áramlás szállítóképességének csökkenése miatt. Szűk (egyoldali vagy váltakozó) árterű folyókon alakul ki, jellemzője a gyengén meghatározott kanyarulatok szisztematikus lecsúszása, miközben megtartja a tervezett körvonalakat. ábrán. A 8.4. ábra a folyó egy szakaszát mutatja korlátozott kanyargós elemekkel:

Rizs. 8.4. Korlátozott meandering

l és a kanyar lépése (m), azaz. a csatorna középvonalának két inflexiós pontja közötti egyenes távolság;

a az inflexiós pontokon áthúzott érintők által alkotott kanyar elfordulási szöge;

b— a csatorna szélessége alacsony vízállásnál, m;

BAN BEN m a kanyargó öv szélessége (m), azaz. a kanyarulatok tetejét körülvevő vonalak közötti távolság;

mm― a kimosott partszakasz.

Hajlítási csúszási arány(m/év) a csatorna inflexiós pontja által bejárt út hosszának és annak az időtartamnak az aránya, amely alatt ezt az utat bejárták; a folyószakasz különböző időpontokban végzett topo- és légi felvételeinek összehasonlításával határozták meg.

A mederfolyamat sávos és oldalirányú folyamataival ellentétben az alakváltozások nem csak a meder medret érintik, hanem a meder tervezett elmozdulásai következtében az ártérre is kiterjednek. A korlátozott kanyargósság azokra a folyókra jellemző, amelyek csatornáit völgylejtők, teraszpárkányok és stabil parti sáncok korlátozzák. A kisvízi időszakban a hasadékok árvízi hordalékos eróziója figyelhető meg, míg a szakaszokon fordított folyamat megy végbe. A nagy folyókon a kanyarulatok kúszásának mértéke eléri a 3-5 m/év értéket.

Fehéroroszországban korlátozott kanyarulat figyelhető meg a folyók olyan szakaszain, amelyek teljes hossza a fehéroroszországi folyók teljes hosszának 5%-a. Főleg Fehéroroszország északi és középső (magasabb részein) található - a folyók szakaszain: Nyugat-Dvina (Luchos, Usveika, Essa, Ulla stb. mellékfolyóival), Neman (Viliya, Nyugat-Berezina mellékfolyóival stb.). ), Dnyeper, Szozh (a Pronya mellékfolyójával), valamint a Pripjaty felső szakaszain és
Berezina.

8.5. Szabad kígyózás

Ez a fajta kanyarodás a meder terv szerinti mozgását akadályozó tényezők hiányában fordul elő. Széles völgyekkel és árterekkel rendelkező folyókon fejlődik. A szabad meanderezés a következő paraméterekkel kvantitatívan jellemezhető (8.5. ábra):

Rizs. 8.5. Szabad kígyózás

l a kanyar lépése (m), azaz. a csatorna középvonalának két inflexiós pontja közötti egyenes távolság;

ain a kanyarba való belépés szöge, azaz. a hajlítás felső pontjában lévő érintő és a kanyar lépésvonala közötti szög;

aout a kanyarból való kilépés szöge, azaz. a kanyar alsó pontjában lévő érintő és a kanyar lépésvonala közötti szög;

S— hajlítási hossz (m), i.e. a be- és kilépési pontok közötti távolság a csatorna középvonala mentén;

a r a szögek összegével egyenlő elforgatási szög: a r = a be + a ki.

A szabad kanyarodás folyamatában a hajlítások ciklikus fejlődése figyelhető meg: a csatornák egymást követő fejlődési szakaszokon mennek keresztül az enyhén ívelttől a hurok alakúig. A fejlesztési ciklus a kanyar földszorosának áttörésével zárul, ami a mederkanyarulat szétválásához és egy holtág-tó kialakulásához vezet. Ezt követően a fejlesztési ciklus megismétlődik.

Magas vízben fokozódnak a fodrozódások és nyúlások alakulnak ki, alacsony víznél pedig fordított folyamat. A fehéroroszországi folyók kanyarulatainak homorú partjainak elmozdulásának (eróziójának) sebessége néhány métertől 18 m/évig terjed (Pripjat folyó).

Az ilyen típusú csatornafolyamat fogadta legnagyobb elosztás Fehéroroszországban. Olyan folyószakaszokon találták meg, amelyek teljes hossza a fehéroroszországi folyók teljes hosszának ⅔-a. Ez a kanyargós típus különösen jól látható a Pripjaty, Ptich, Berezina, Svisloch, Drut, Neman, Sozh, Besed, Iput folyókon, valamint más folyókon, amelyek egy része szinte teljes hosszában szabadon kanyarog. A nagy folyókon a szabad kanyargós területek jelentős hosszúságúak (Dnyeper - 375 km, Neman - 240 km, Nyugat-Dvina - 100 km).

8.6. Hiányos meanderezés. Ártéri többágú

Hiányos kanyarodást végeznek alacsony, jól elöntött árterű folyókon, amikor egy kanyar fejlődési ciklusát egyengető vízfolyás kialakulása megzavarja. ábrán. A 8.6 egy példát mutat a hiányos kanyarodásra és annak mutatóira:

Rizs. 8.6. Hiányos meanderezés

S p a főcsatorna ívének hossza (m), azaz. a be- és kilépési pontok közötti távolság a csatorna középvonala mentén;

S pr az egyengető csatorna hossza (m), azaz. távolság a be- és kilépési pontok között egy egyenes vonalban.

Hiányos kanyarodás esetén a kanyar földszorosa addig tör át, amíg hurokszerű körvonalat nem ér (ezért nevezik hiányosnak) egy egyengető csatorna (hüvely, volozhka) kialakításán keresztül, amelybe aztán a fő áramlás áthalad. és az előző csatorna kialszik. Az új csatorna megismétli a leírt ciklust. Ez a folyamat évekig, néha évtizedekig tart.

Az ilyen típusú mederfolyamatok intenzív fejlesztése kedvező feltételeket teremt az ártér számos csatornára való tagolásához. Ennek eredményeként a hiányos kanyarodás folyamatának meglehetősen független változata keletkezik - ártéri többágú (8.7. ábra).

Rizs. 8.7. Ártéri többágú

Ahogy ez a folyamat az ártéri területen fejlődik, a folyó több hosszú ágon halad át. Ebben az esetben az egyes ágak önálló folyóknak tekinthetők A, BÉs BAN BEN.

Fehéroroszországban kevésbé elterjedt a hiányos meanderezés és az ártéri többágasodás, mint a szabad kanyarodás. A Dnyeper, Berezina, Sozh, Iput, Neman, Viliya, Pripyat, Yaselda, Pina, Bobrik, Tsna stb. folyók csatornáiban és ártereiben találhatók.

8.7. Középső típusú vagy többcsatornás csatorna

Ez a fajta csatornafolyamat fejlesztésként jelentkezik szalagágyas típusú
(lásd 8.2. ábra) az áramlás fenéküledékekkel való nagy telítettsége miatt (meghaladva a szállítási kapacitását), aktív akkumulációs folyamatot okozva.

A folyó széles, lapos medret alkot, amely mentén vagy egy feldarabolt gerinc, vagy e gerincek sorai mozognak. A kisvizes időszakokban kiszáradó hegyhátak magasabb részei középső területeket alkotnak, amelyek hosszú távú kisvízi viszonyok között szigetekké alakulhatnak (8.8. ábra).

Rizs. 8.8. Középső típus (több ágú csatorna)

Az ilyen típusú csatornafolyamatok egyik mutatója a középső szakaszok sűrűsége:
k =f/F, Ahol f― a központok területe a helyszínen; F― a teljes terület területe, amelyet az I. és III. szakasz határol (lásd 8.8. ábra).

A középső csatorna típusú mederfolyamat nem elterjedt Fehéroroszország folyóin (a zavarosság és a folyó üledéklefolyásának alacsony értéke miatt), és csak töredékesen található meg bizonyos területeken.

Így a csatornafolyamat kifejlődése a kezdeti sávgerinc formából történhet akár a szekvenciális átmenet sorrendjében egy oldalsó típusú folyamatra, majd a korlátozott, szabad (nem teljes) meanderezésre, vagy közvetlenül a sávból való átmenettel. -ágy a csatornafolyamat középső típusához.

Az evolúció első vonala Az üledék gerincmozgása rendszeresen változó hordalékszállítási feltételek, áramlási víztartalom és korlátozó feltételek mellett történik.

Az evolúció második vonala Az üledékek gerincmozgása, amely közvetlenül az övgerinctől a középső csatornás típusú csatornafolyamatokhoz és csatorna-többszörös elágazáshoz vezet, az áramlásban az üledék terhelésének növekedésével függ össze, amely meghaladja az üledék szállítási képességét. övgerincek és mellékpatakok.

Az evolúció első vonala Fehéroroszország szinte minden folyójára jellemző, a második nagyon ritka a zavarosság és a folyami üledék lefolyásának alacsony értéke miatt. A mederfolyamatok leggyakoribb típusai az összes típusú kanyarodás (a folyóhálózat teljes hosszának több mint 80%-a), különösen a szabad kanyarodás, amely Fehéroroszország folyóhálózatának teljes hosszának ⅔-át fedi le.