Гидрологические процессы и явления (стр. 5 )

а) при постоянстве внешних воздействий состояние химической системы остается неизменным во времени;

б) система следует за изменениями внешних условий, сколь бы малы они ни были.

В природных растворах можно выделить две важные группы ионных реакций:

1. Реакции ионов, не меняющие валентность ионов. К таким ионам, не меняющим валентности, относятся: Na+, K+, NH-4, Mg2+, Al2(3)+, Ca2+, H+.

2. Реакции, приводящие к изменению валентности ионов, в которых участвуют электроны (реакции окисления-восстановления, протонный обмен). Важнейшими элементами, участвующими в этих реакциях, являются: железо, кислород, азот, углерод, водород и иногда сера.

2.1.8. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ

РЕАКЦИЯХ В ПРИРОДНЫХ ВОДАХ

Скорости химических реакций, протекающих в природных водах в большинстве случаев весьма велики. Поэтому любое изменение состояния и внешних условий вызовет изменение в их химическом составе. Среди методов, позволяющих определить точный химический состав природных вод как растворов, особая роль принадлежит методам, использующим теорию химического равновесия.

Большую группу реакций в природных водах составляют реакции ассоциации и диссоциации веществ. Общее химическое уравнение этих реакций можно представить в виде:

(30)

Примером таких реакций в природных водах могут являться реакции типа:

(а)

(б) (31)

(в)

Главной особенностью этих реакций является связывание ионов в соединения и тем самым исключение их из других реакций в которых могут участвовать ионы, объединяющиеся в комплекс. В рассмотрении ионных объединений и ассоциатов нельзя считать, что конкретный ион будет входить в это объединение продолжительное время, но в каждый момент времени часть ионов оказывается связанной в комплекс.

2.1.9. РАСТВОРЕНИЕ ГАЗОВ В ПРИРОДНЫХ ВОДАХ

Природные воды всегда в тех или иных количествах содержат растворенные газы. Происхождение этих газов определяется либо их поступлением из атмосферы, либо внутренними химическими и биохимическими процессами в самих природных водах. В состоянии равновесия между концентрациями газа в растворе и над раствором устанавливается некоторое соотношение, описываемое общим уравнением вида (закон Генри).

(32)

где - парциальное давление газа над раствором; - концентрация газа в растворе; - коэффициент распределения. Часто вместо коэффициента используют его обратную величину 1/ и тогда концентрация растворенного газа рассчитывается по формуле:

(33)

Известно, что коэффициент зависит от многих факторов, главными из которых являются состав и концентрация других растворенных веществ и температура. Несмотря на достаточную развитость теоретических представлений о механизмах и закономерностях растворения газов, получить явные формы для зависимости коэффициента от всех его определяющих параметров до сих пор не удавалось.

Свойства реальных растворов значительно отличаются от свойств идеальных модельных растворов. Основное отличие заключается в том, что молекулы растворенного вещества подвергаются в растворе различным превращениям за счет химических реакций, диссоциации и ассоциации молекул растворенного газа. Доказано, что в этих случаях закон (32) или (33) связывает концентрацию не измененных превращениями молекул растворенного газа, хотя сам коэффициент распределения будет меняться.

Среди газов, как отмечалось, наибольшее значение имеют кислород и диоксид углерода СО2. При моделировании химических процессов в природных водах следует знать закономерности растворения еще нескольких газов, и в частности CH4 (метана), а в некоторых случаях и H2S (сероводорода).

Для растворимости кислорода и углекислоты в чистой воде имеются полу эмпирические формулы для коэффициента . Структура этих формул определена теоретически.

Для молекулярного кислорода:

(34)

Для диоксида углерода:

(35)

Присутствие в растворе других растворенных компонент, что в действительности всегда имеет место, обычно изменяет величину растворимости газа.

2.1.10. БИОЛОГИЧЕСКАЯ ПРОДУКЦИЯ ЭКОСИСТЕМ РЕК

В результате размножения и роста гидробионтов в водоемах происходит непрерывное новообразование биомассы. Этот процесс называется биологическим продуцированием, а вновь создаваемая биомасса - биологической продукцией. Биологическое продуцирование происходит в форме образования первичной и вторичной продукции - прироста биомассы автотрофов и гетеротрофов.

Биопродуктивность водных экосистем может рассматриваться в двух планах - природном (биосферном) и социально-экономическом. В первом случае результаты продуцирования рассматриваются как одна из характеристик особенностей круговорота веществ в экосистеме, как одна из функций экосистем-блоков биосферы. С социально-экономической точки зрения биологическая продуктивность характеризуется величиной вылова гидробионтов, используемых человеком. В этом случае продуктивность определяется как свойствами самих природных объектов, так и формой их хозяйственного освоения.

Первичная продукция. Новообразование органического вещества из минеральных представляет собой основу всех продукционных процессов, происходящих в водоемах. Образование кислорода в процессе первичного продуцирования имеет огромное значение для аэрации водоемов, формирования качества питьевых вод и повышения самоочистительной способности водоемов.

Под первичной продукцией водоемов понимается органическое вещество, создаваемое фотосинтетиками.

Обычно данные о первичной продукции даются по результатам определения величины фотосинтеза.

Различают валовую и чистую первичную продукцию. Первая это все количество органического вещества, образующегося в процессе фотосинтеза. Чистая продукция равна валовой за вычетом той ее части, которая тратится на дыхание самих растений. Соотношение между валовой и чистой продукцией резко меняется в зависимости от интенсивности фотосинтеза и дыхания растений.

Представление о соотношении чистой и валовой продукции в водоеме в разные сроки можно получить, определяя концентрацию желтых пигментов (каротиноидов) и хлорофилла.

Величину первичной продукции наиболее часто определяют на основе фотосинтеза растений в разных горизонтах водоема.

Приближенно о величине первичной продукции можно судить, зная биомассу водорослей или концентрацию хлорофилла.

Установлено, что величины годовой продукции очень тесно коррелируют с максимальными суточными значениями. Поэтому годовая продукция с известной точностью может быть оценена по суточным величинам, когда известны их максимальные значения.

Первичная продукция водоемов, поверхность которых освещается в сходной степени, может различаться в десятки и сотни раз. Она зависит от видового состава растений в водоеме, их количества и распределения в толще воды, оптических свойств последней, концентрации биогенов, температуры. С продвижением в глубину условия освещенности ухудшаются в разных водоемах неодинаково в соответствии с прозрачностью их воды. Растения, находящиеся ниже определяемых горизонтов, испытывают ту или иную степень светового голодания, под которым понимается процентное отношение величины фотосинтеза в условиях данного освещения к той, какая наблюдается при оптимальной освещенности. Значительная часть водорослей может выноситься даже за пределы эвфотической зоны, существуя за счет запасных веществ, пока опять не окажутся поднятыми в более освещенные слои, или, отмирая, если этого не случится.

Для определения степени светового голодания фитопланктона в водоеме надо знать, как меняется с глубиной интенсивность фотосинтеза и количество растений.

Неблагоприятно на величине первичной продукции должно отражаться сильное перемешивание и другие факторы, обусловливающие рассредоточение водорослей в значительной толще воды. Поэтому условия продуцирования ухудшаются, когда в водоеме слабо выражен скачок плотности, препятствующей погружению водорослей в слои со слабой освещенностью.

С увеличением концентрации водорослей величина первичной продукции обычно возрастает, но не линейно, а по затухающей кривой, асимптотически приближаясь к некоторому пределу. Это, прежде всего, связано с самозатемнением водорослей при их высокой концентрации. Наблюдаются случаи, когда с повышением биомассы водорослей их суммарная продукция не только не повышается, но даже падает вследствие резкого снижения прозрачности воды и истончения трофогенного слоя.

Огромное влияние на эффективность первичного продуцирования оказывает обеспеченность водорослей биогенами. С уклонением их концентрации от оптимальной темп продуцирования начинает снижаться аналогично тому, как это происходит при световом голодании. Поэтому первичная продукция возрастает, когда в водоемы поступает большое количество биогенов (Р, N и др.) или они выносятся течениями в приповерхностные горизонты из более глубинных.

Эффективность использования солнечной энергии в процессе первичного продуцирования существенно возрастает с повышением температуры.

Вторичная продукция. Определенная часть первичной продукции водоемов преобразуется во вторичную продукцию, представленную массой организмов последующих трофических уровней. В одних случаях животные могут питаться только растениями и тогда образуют продукцию второго трофического уровня, отделенного от первого (первопищи) одной ступенью трансформации веществ и энергии. В других случаях фитофаги поедаются плотоядными животными и образуется продукция третьего трофического уровня, а если хищники поедают плотоядных животных, возникает третья ступень в каскаде трансформации веществ и энергии с образованием организмов четвертого трофического уровня.

Если животные питаются организмами разных трофических уровней (например, растениями, фитофагами и зоофагами одновременно), то разграничение последних применительно к различным компонентам вторичной продукции не всегда возможно.

Вторичную продукцию можно рассчитывать на единицу площади или объема за те или иные сроки. Ее величина обычно выражается в единицах сырой или сухой массы, в калориях или в количествах образующихся белков, жиров и углеводов.

Поскольку гетеротрофные организмы имеют широкий спектр питания, раздельное вычисление вторичной продукции для отдельных трофических уровней практически не осуществимо. Приближенное представление о картине вторичного продуцирования основывается на вычислении продукции отдельные групп консументов, причем получаемые величины - не аддитивные. Суммирование продукции отдельных групп организмов, относящихся к разным трофическим уровням, экологического смысла не имеет.

Пока еще недостаточно изучена продукция микрозоопланктона (инфузории, бесцветные жгутиковые, постнауплиальные стадии веслоногих и др.). Особая роль микрозоопланктона заключается в том, что он служит промежуточным трофическим звеном между бактериями и нанофитопланктоном, с одной стороны, и более крупным зоопланктоном - с другой.

В континентальных водоемах уровень вторичного продуцирования обычно заметно выше, чем в Мировом океане. С одной стороны, это связано с их высокой первичной продуктивностью, с другой - поступлением значительных количеств аллохтонной органики, за счет которой образуется большая бактериальная биомасса, используемая организмами следующих трофических уровней.

?

Контрольные вопросы

1.  Понятие экосистемы.

2.  Классификация экосистем.

3.  Экосистемы реки.

4.  Краткая характеристика биотических сообществ рек.

5.  Видовое разнообразие планктонных животных.

6.  Бентос рек.

7.  Распределение бентоса в реках.

8.  Перифитон и нектон.

9.  Схема сукцессии зоопланктона.

10.  Абиотические факторы роста и развития биоты рек.

11.  Понятие поверхностного стока и фазы его формирования.

12.  Схема формирования стока водосборов.

13.  Грунтовое питание рек.

14.  Режим подземного тока.

15.  Виды питания рек.

16.  Скорости течений рек.

17.  Температура воды в реках.

18.  Взвешенные вещества в воде.

19.  Газовый режим рек.

20.  Понятие концентрации. Абсолютная и относительная концентрации.

21.  Группы ионных реакций.

22.  Краткая характеристика химических реакций в природных водах.

23.  Растворение газов в природных водах.

24.  Понятие биологического продуцирования.

25.  Первичная продукция.

26.  Вторичная продукция.

Модуль 2.2. Русловой процесс

Вы будете изучать

-  Историю развития понятия «Русловой процесс».

-  Взаимодействие водного потока и русла.

-  Типы руслового процесса.

-  Типы речных пойм и их связь с типом руслового процесса.

Цели модуля

- Рассмотреть современные гипотезы и основные понятия руслового процесса.

- Изучить типы руслового процесса.

- Обсудить процессы формирования и изменения типов русловых процессов.

- Изучить типы речных пойм и их влияние на тип руслового процесса.

После изучения модуля вы сможете

-  Иметь представление об истории развития понятия «Русловой процесс».

-  Понимать физическую сущность взаимодействия потока и русла.

-  Знать типы русловых процессов.

-  Иметь представление о речных поймах, их типах и их связи с типами руслового процесса.

Основная литература

- Смольянинов землеведение: литосфера, биосфера, географическая оболочка. Учебно-методическое пособие / , . – Воронеж: Истоки, 2010 – 193 c.

- Барышников процессы / Учебник – Санкт-Петербург: РГГМУ, 2088. – 439 с.

Дополнительная литература

- СТО ГУ ГГИ 08.29-2009 «Учет руслового процесса на участках подводных переходов трубопроводов через реки». 20с.

- , Кондратьев русла реки Невы // Ученые записки Российского государственного гидрометеорологического университета. №19. Научно теоретический журнал. СПб., РГГМУ, 2011, с. 46-52.

- Сайт (http://**): Русловые процессы.

Ключевые слова

русловой процесс, ленточногрядовый, побочневый, ограниченное меандрирование, свободное меандрирование, незавершенное меандрирование, пойменная многорукавность, русловая многорукавность, шаг ленточных гряд, шаг побочней, шаг излучины, антидолины, беспойменность, узкопойменность, широкопойменность.

2.3.1. ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ПОНЯТИЯ «РУСЛОВЫЕ ПРОЦЕССЫ»

Первое определение русловых процессов принадлежит (1946), хотя сам термин применялся в научной литературе ещё в 30-е годы (, 1938; , , 2003). Согласно ему основной особенностью русловых процессов является непрерывное воздействие потока на русло и формы русла на поток.

Подобная формулировка была дана им в 1949 году: «…процесс взаимного управления русла потоком, а потока руслом называется русловым процессом» (, 1949, с. 497). В книге «Динамика русловых потоков» рассматривал данное им определение как основное содержание русловых процессов, но сам термин сформулировал более узко: «Русловые формы непрерывно изменяются, в одних условиях быстро, в других – медленно (потоки с неустойчивым и с устойчивым руслом), под влиянием главным образом климатических факторов (годовой цикл осадков и температуры), а отчасти и тектонических факторов (эпейрогенетические поднятия и опускания земной поверхности). Весь комплекс явлений как первоначального формирования русловых форм, так и дальнейших их изменений носит название руслового процесса» (, 1955, с. 237).

и (1956, с. 135) уточнили это определение: «Речной поток, протекающий в размываемых грунтах, является русловым двухфазным потоком, в котором жидкая подвижная фаза (вода) непрерывно взаимодействует с твёрдой подвижной фазой (грунтом). Процесс этого взаимодействия, кратко называемый русловым процессом, является процессом непрерывного изменения русловых форм и структуры водного потока вследствие взаимного влияния одной фазы на другую».

определял русловые процессы как «отображение поверхностью твёрдой среды (т. е. грунтами, слагающими ложе) особенностей движения воды и перемещаемых ею наносов» (, 1955, с. 137), одну из форм перемещения твёрдого вещества текущей водой.

Н. А. и (1970) выражают это кратко: «Под русловым понимается процесс взаимодействия между водным потоком и его руслом».

По и др. (1982), русловым процессом называют изменения в морфологическом строении речного русла и поймы, постоянно происходящие под действием текущей воды.

расширяет это понятие: «Русловой процесс – понятие интегральное, обобщающее создание, развитие, стабилизацию и дальнейшее переформирование открытых русел, пойм под действием жидкого и твёрдого стоков в различных специфических геоморфологических и геологических условиях при наличии и отсутствии ограничивающих, направляющих, стабилизирующих и изменяющихся природных и технических факторов» ( и др., 1984, с. 139).

(1984) выделял русловой режим рек и протекающий на его фоне русловой процесс, который понимается как процесс образования и развития локальных русловых форм и их сложных комплексов: «Каждая река в ходе исторического развития приобрела свои особые и свойственные ей формы и черты современного развития природного процесса – русловой режим. Современные образования и их развитие совершаются на фоне руслового режима реки – русловой процесс структурных русловых форм».

(1989, с. 72) также широко подходит к определению русловых процессов: «Русловой процесс есть процесс изменения динамической системы, включающей поток, русло и пойму, под воздействием комплекса взаимосвязанных факторов, действующих на водосборной площади, непосредственно в русле водотока и на пойме. Содержание руслового процесса связано с транспортом наносов речным потоком». В этом определении важно включение в круг рассмотрения всей водосборной площади реки.

Существуют и различные другие определения русловых процессов. Сходство всех подходов заключается в том, что под русловыми процессами понимают движущую силу речного потока, транспорт наносов и взаимодействие между ними, выражающееся морфологически в различных проявлениях русловых форм и их динамике.

В настоящее время наиболее распространены два определения понятия «русловые процессы» Более узкое: «русловым процессом называют изменения в морфологическом строении речного русла и поймы, постоянно происходящие под действием текущей воды» ( и др., 1982; , , 1988, с. 262). Первоначально это определение не захватывало даже пойму: «Под русловым процессом понимается постоянное изменение морфологического строения реки, происходящее под действием текущей воды» ( и др., 1975, с. 162).

Но тогда оно было шагом вперёд по сравнению с относительно узким определением (1955), потому что кроме уровня «русло-поток» рассматривало и уровень «река»: «Становится очевидной недостаточность распространённого определения термина русловой процесс – взаимодействие потока и грунтов его ложа, так как такое определение отражает только одну сторону процесса – механизм взаимодействия потока и грунтов его ложа – и в нём игнорируется морфологический аспект проблемы. Поэтому более правомерным является формулировка: русловой процесс – это изменение морфологического строения речного русла, постоянно проходящее под действием текущей воды. Такая формулировка термина предусматривает и морфологический и гидравлический аспекты проблемы, учитывает наличие внутренних и внешних факторов процесса, непосредственных и опосредованных связей» (, 1965 с. 51). Это определение используется последователями школы Государственного гидрологического института (ГГИ), в которой термин «русловой процесс» используется в единственном числе ( и др., 1982).

Более широкое определение русловых процессов дано и (1986): «Русловые процессы – совокупность явлений, возникающих при взаимодействии потока и грунтов, слагающих ложе реки, определяющих развитие различных форм рельефа русел и режим их сезонных, многолетних и вековых изменений, влияющих на размыв дна и берегов рек, транспорт и аккумуляцию наносов».

В последних работах Московского государственного университета (МГУ) это определение немного уточнялось в деталях, но по сути осталось прежним: «Русловые процессы представляют собой совокупность явлений, связанных с взаимодействием потока и грунтов, слагающих ложе реки, эрозией, транспортом и аккумуляцией наносов, определяющих размывы (намывы) дна и берегов рек, развитие различных форм русел и форм руслового рельефа, режим их сезонных, многолетних и вековых изменений. Такая формулировка включает в себя сущность русловых процессов (взаимодействие потока и русла, движение наносов), их проявления (формы русла и руслового рельефа, русловые деформации) и временную изменчивость (русловой режим)» (, 1997, с. 9).

И почти также: «Русловые процессы – совокупность явлений, возникающих при взаимодействии потока и грунтов, слагающих русло реки, эрозии его ложа, транспорт и аккумуляции наносов, обусловливающих развитие различных форм русел и форм руслового рельефа, режим их сезонных, многолетних и вековых изменений. Основными взаимосвязанными составляющими русловых процессов являются транспорт наносов, деформации русел и их морфология (форма русла и русловой рельеф). Транспорт наносов определяет сущность русловых процессов; поэтому форма перемещения наносов лежит в основе типизации русловых процессов» (, , 1997, с. 131).

2.3.2.  ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ПОТОКА И РУСЛА (ВЗАИМОСВЯЗЬ, ВЗАИМОУПРАВЛЕНИЕ, САМОРЕГУЛИРОВАНИЕ)

Одним из самых давних является принцип взаимодействия потока и русла, сформулированный (1948, 1955).

Попытка выработать подобный подход была сделана ещё (1897). Он считал, что не только поток определяет ход русловых процессов, но также и геоморфологическая обстановка в виде ската местности, и геологическая обстановка в виде разнообразных грунтов, в которые врезается река (, 1973, с. 185). В показатель устойчивости входят как показатели потока (уклон), так и характеристика русла (диаметр наносов).

Этот принцип возник при осмыслении практики применения выправительных сооружений (струенаправляющие, струестесняющие и т. п.) на реках Западной Европы в XVIII-XIX веках и в России в конце XIX – начале ХХ века. В его разработку большой вклад внесён (Вопросы гидротехники…, 1948).

сам формулировал этот принцип так: «Механическая сущность русловых процессов может быть в самом общем виде охарактеризована как взаимодействие потока и русла. С одной стороны, твёрдые поверхности, ограничивающие поток, направляют движение частиц жидкости, поэтому можно сказать: «русло управляет потоком». С другой стороны, твёрдые частицы, образующие собою граничные поверхности потока, сами обладают в большей или меньшей степени подвижностью, под влиянием воздействия на них движущихся жидких частиц сами приходят в движение, и двигаются до тех пор, пока не будет достигнута иная, новая форма этих поверхностей, и именно такая, при которой воздействие жидких частиц на твёрдые либо временно прекращается, либо ослабляется, и наступает состояние равновесия. Здесь можно высказать обратное положение: «поток управляет руслом». Эта специфическая для всех естественных русловых потоков – рек, ручьев, селей – особенность представляет собою диалектическое единство двух взаимно воздействующих друг на друга факторов – потока и русла – и самую основу, механическую сущность руслового процесса, как такового» (, 1948, с. 483).

(1973, с. 185) критикует этот принцип, считая, что он «фактически ничего не изменил, поскольку русло в этой постановке задачи выступает лишь одной своей стороной – граничная поверхность потока. По мнению , рассматривая такое взаимодействие, лишал подстилающий русло грунт его индивидуальных качеств. Им не принималась во внимание неоднородность грунтов, имеющая большое значение для формирования речных русел».

«Механическая сущность руслового процесса может быть охарактеризована как взаимодействие потока и русла. С одной стороны, твёрдая поверхность, ограничивающая поток, направляет движение частиц жидкости, т. е. русло управляет потоком; с другой стороны, те же твёрдые частицы, обладая в известной степени подвижностью, приходят под влиянием воздействия на них жидких частиц в движение, переносятся, осаждаются в другом месте; в этом смысле вступает в силу обратное положение: поток управляет руслом. В этом двустороннем процессе взаимного управления потока и русла или одна, или другая сторона обычно имеет перевес. Если направляющее воздействие русла на поток имеет характер более длительный и устойчивый при сравнительно малой подвижности твёрдых частиц, составляющих русло, то мы говорим о реке более устойчивой; наоборот, если подвижность частиц велика, и также велика скорость потока, то русловые деформации происходят с гораздо большей скоростью, русло быстрее меняет свою форму, и мы говорим в этом случае о реке мало устойчивой» (, 1955, с. 241).

(1973) предлагает расширить этот постулат и учитывать взаимодействие потока не только с дном, но и с берегами: «В большинстве случаев этому тезису придаётся несколько ограниченное представление, имея в виду, главным образом, взаимодействие дна русла и речного потока. Между тем, ещё (1925) отмечал, что «поток находится с породой дна и берегов в живом взаимодействии», и даже вводил специальный коэффициент формы русла, «связанный с соотношением прочности береговых и донных пород»» (, 1973, с. 117).

У (1958) принцип взаимодействия потока и русла статичен, он показывает лишь естественное состояние каждого русла: «…в результате постепенного воздействия отдельных струй на отдельные части руслового рельефа речное русло приобретает всё более и более плавные очертания, отчего сглаживается и форма струй, пока, наконец, русло и поток не становятся единым органически связанным комплексом, в котором русло приобретает форму потока, а поток отражает форму русла».

(1955) развивает принцип взаимодействия потока и русла и придаёт ему формулировку «взаимной обусловленности потока и русла». «В наиболее общей форме процесс руслообразования можно определить как процесс «отображения» поверхностью твёрдой среды (т. е. грунтами, слагающими ложе) особенностей движения воды и перемещаемых ею наносов». В качестве примера такого отображения (1955) приводит изменение рельефа поверхности раздела двух сред (волны Гельмгольца).

Принцип взаимодействия потока и русла, введённый и развитый является первой половиной принципа саморегуляции русла, который по-разному формулировался некоторыми исследователями. Отличительной чертой последующих формулировок принципа саморегуляции является существование не только констатации факта влияния русла на поток, а потока на русло, но и формулировки направления изменения системы «поток–русло» для достижения нарушенного динамического равновесия.

«Деформируя грунт, поток создает себе такие русловые формы, которые отвечают его скоростному полю, а русловые формы в свою очередь определяют скоростное поле потока. При несоответствии русловых форм и скоростного поля происходит их взаимная перестройка». (, , 1970)

«Главным фактором взаимодействия потока и русла следует считать происходящий между ними взаимообмен наносами, несбалансированность которого приводит к однонаправленным деформациям русла. Явно прослеживаются как прямые, так и обратные связи, обусловливающие саморегулирование необратимых русловых деформаций и транспорта наносов. Процессы транспорта, переотложения наносов в русловых потоках, деформации русла следует рассматривать как саморегулируемые процессы, регулятором которых является транспортирующая способность потока» (, , 1986, с. 13-14).

Принцип взаимодействия потока и русла постепенно трансформируется в принцип взаимозависимости, затем взаимоуправления потока и русла, а теперь и в принцип саморегулирования системы «поток–русло».

Аналогичные принципы саморегулирования можно сформулировать и на других системных уровнях, на которых обычно рассматриваются проявления русловых процессов.

На уровне системы «водосбор–река»: взаимодействие между рекой и водосбором проявляется в саморегулировании продольного профиля реки и рисунка гидрографической сети, что является ответным откликом на нарушение баланса между соответствующими определяющими параметрами.

На уровне «поток–русло»: взаимодействие между потоком и руслом проявляется в саморегулировании типов русловых процессов, что является ответным откликом на нарушение баланса между определяющими параметрами (поступлением наносов и транспортирующей способностью потока).

На уровне «струя–песчинка»: взаимодействие между струёй и песчинкой проявляется в саморегулировании формы движения этой песчинки, что является ответным откликом на нарушение баланса между определяющими параметрами (силами взвешивания и силой тяжести).

В соответствии с рассмотренными выше системными принципами не следует смешивать процессы, проходящие на разных системных уровнях, не следует сводить влияние одного и того же определяющего фактора к проявлениям только на одном системном уровне, потому что на другом системном уровне он может проявиться по-своему, независимо от проявления на первом уровне.

2.3.3. ТИПЫ РУСЛОВОГО ПРОЦЕССА

Все возможные схемы деформаций русел равнинных рек, включающие начальную, промежуточную и конечную стадии развития, в соответствии с гидроморфологической теорией руслового процесса ГГИ, следует подразделять на семь типов (рис. 3). Направление стрелки на рис. 3 показывает увеличение транспортирующей способности потока. На рисунке указаны также основные морфометрические измерители различных типов руслового процесса.

Рис. 3. Схема типов руслового процесса по классификации ГГИ
(по , ).

1 - ленточногрядовый, 2 - побочневый, 3 - ограниченное меандрирование, 4 - свободное меандрирование, 5 - незавершенное меандрирование, 5а - пойменная многорукавность, 1а - русловая многорукавность; lлг - шаг ленточных гряд, lпб - шаг побочней, lн - шаг излучины, a0 - угол разворота излучины, SИ - длина излучины, a1 - угол входа, a2 - угол выхода, a0 = a1 + a2.

2.3.4.  ТИПЫ РЕЧНЫХ ПОЙМ И ИХ СВЯЗЬ С ТИПАМИ

РУСЛОВОГО ПРОЦЕССА

Типизацией принято считать способ обоснованного сведения многообразия проявления данного природного объекта к небольшому числу избранных его типов.

Очевидно, что любая типизация отражает состояние изученности данного объекта (вопроса) и наиболее точна, если в ее основу положены необходимые и достаточные причинно-следственные связи процессов, формирующих главные отличительные и одновременно объединяющие признаки объекта. В этом случае типизация служит как для упорядочения наших представлений в какой-то области знаний, так и для прогноза изменения свойств или облика объектов при изменениях в цепи главных причинно-следственных связей. Любой объект природы имеет очень большое число связей с его окружением, поэтому неизбежно требуется выделение главных (и, соответственно, типов объекта), а все второстепенные связи могут быть использованы для выделения подтипов, количество которых может быть довольно большим.

Поскольку поймы рек являются областью исследования ряда наук, неизбежно возникали различные специализированные типизации, отражающие потребности данных исследований и степень их завершенности.

Довольно широко известными являются типизации ботаника (1936), почвоведа (1949), геоморфолога (1951), гидрологов (1955) и (I969). Приведенный ниже анализ этих типизаций выполнен (1969).

выделяет поймы зернистые и слоистые. Первые характеризуются глинистыми почвами и ровной поверхностью, а вторые - слоистыми песчаными почвами и гривистым рельефом поверхности.

, используя такие признаки, как происхождение, рельеф и строение поймы, выделяет два класса типов пойм: А - неразвитые,. Б - развитые (рис. 4).

Рис. 4. Схема типизации пойм по

Дадим краткое описание этих типов.

Класс А - неразвитые поймы - сложены в своей толще породами неаллювиального происхождения.

1.  Надморенная пойма образована продуктами отложений ледников, в которые врезано русло реки. Сверху моренные отложения перекрыты тонким слоем суглинка, образованного в результате осаждения взвешенных в воде наносов.

2.  Надкоренная пойма подстилается коренными породами дна речной долины.

3.  Древнеозерно-торфяная пойма возникает, когда русло реки проходит по месту древнего ложа озера, заполненного озерными отложениями. Наличие таких пойм соответствует схеме образования речных долин, данной еще в 1878 г.

4.  Озерно-плавневая пойма образуется в местах впадения реки в озеро, где река отлагает наносы и образует низкие острова с озерками и болотами.