нез, литогенез, рудогенез / М-лы IV Всерос. литологич. совещ. Т. 1. Екатеринбург: ИГГ УрО РАН, 2006. С. 331-333.
12. Карнаухова Г.А. Минералогическая специфика седиментогенеза в водохранилищах Ангарского каскада // Типы седиментогенеза и литогенеза и их эволюция в истории земли / М-лы V Всерос. литологич. совещ. Т. I. Екатеринбург: ИГГ УрО РАН, 2008. С. 280-282.
13. Карнаухова Г.А. Процессы осадкообразования в водохранилищах Ангарского каскада: Авто-реф. дис. ... докт. геогр. наук. Иркутск: ИГ СО РАН, 2009. 44 с.
14. Пуляевский Г.М., Овчинников Г.И. Формирование берегов Ангарских водохранилищ // Моделирование и прогнозирование геофизических процессов. Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1986. С. 39-46.
15. Овчинников Г.И., Карнаухова Г.А. Прибрежные наносы и донные отложения Братского водохранилища. Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1985. 68 с.
16. Карнаухова Г.А. Литолого-геохимическая дифференциация донных отложений водохранилищ Ангарского каскада // Геохимия. 2007. № 4. С. 439-449.
17. Карнаухова Г.А. Минералогические особенности седиментогенеза в Ангарских водохранилищах // ДАН. 2007. Т. 417. № 6. С. 828-829.
ФГБУН ИЗК СО РАН, Иркутск Поступила в редакцию
25.01.2012
FORMATION OF THE BOTTOM SEDIMENTS IN ANGARA RESERVOIRS COASTAL ZONE
G.A. KARNAUKHOVA, T.M. SKOVITINA
Summary
It is shown that accumulation of sediments and formation of the coastal banks on the Angara reservoirs occur in the areas of predominant abrasion shores. Abrasion produces more than 200 Mt/y of loose sediments, 40% to 90% of which participates in formation of coastal banks occupying only 1% of the reservoirs' area. Granulometric composition, mineralogical and geochemical characteristics of the coastal banks sediments correlate with the abrasion shores rock composition.
УДК 551.435.1:551.4.012
© 2013 г. Е.А. ЛЬВОВСКАЯ, Р.С. ЧАЛОВ
МЕТОДИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ РУСЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ ПРИ ИЗМЕНЕНИИ ВОДНОСТИ РЕК1
Введение (постановка задачи)
Основным активным фактором русловых процессов является сток воды. Его изменения определяют соответствующие изменения морфометрических характеристик русла, его морфологических параметров, направленность и интенсивность переформирований. Речной сток, в свою очередь, зависит от климатических условий, которые обуславливают чередование во времени маловодных и многоводных периодов различной продолжительности - от 10-15-летних до столетий, а также увеличение/ /уменьшение водоносности рек и трансформацию их водного режима при глобальных изменениях природных условий и климата. С другой стороны, он определяется стоком наносов, который зависит не только от литологического строения бассейна и
1 Работа выполнена при поддержке РФФИ (проект 12-05-00348) и программы президента РФ для поддержки ведущих научных школ (проект НШ-79.2012.5).
долины реки и их рельефа, но и от особенностей климата. Поэтому периодические и направленные изменения климата через соответствующие изменения водности являются ведущими, позволяющими давать прогнозные оценки изменений морфологии и динамики русла под влиянием этих изменений.
В настоящее время наиболее вероятным сценарием глобального изменения климата считается его потепление. Однако устоявшегося сценария изменений водного режима рек нет. Одни исследователи придерживаются точки зрения, что значительных изменений водности рек не ожидается [1], другие считают, что одинаково вероятны как тенденции повышения, так и понижения стока, последнее - на юге Европейской территории России [2, 3]. При этом возможны несколько сценариев перераспределения стока по сезонам: 1) увеличение стока половодья и снижение летней межени; 2) повышение стока летней межени и снижение стока половодья.
Основные переформирования русла происходят в многоводные сезоны, но зависят также от повторяемости тех или иных расходов воды в многолетнем плане, сглаживая периодические колебания водности. Такие расходы, определяющие переформирования русел в разные фазы водного режима, называются руслоформирующими Qф [4, 5]. Изменения водности рек приводят к изменениям величины, обеспеченности и условий прохождения Qф и, соответственно, вместе с изменением стока воды и наносов к трансформации русел рек, направленности и интенсивности русловых деформаций.
В этой связи актуальной является задача - каким образом при прогнозируемых изменениях климата будут меняться русла рек, насколько существенными будут эти изменения, и как они отразятся в хозяйственной деятельности на реках и приречных территориях.
Цель настоящей статьи - оценка современных подходов прогнозирования русловых процессов при многолетних или вековых изменениях водности рек.
Методы ретроспективных и прогнозных оценок русловых деформаций
В основе исследований русловых процессов и их изменений в прошлом, настоящем и будущем лежат соотношения между характеристиками потока и русла. Совокупность методов, основанных на этих взаимосвязях, составляет гидролого-морфологический анализ речных русел. Его основными элементами являются: 1) выявление зависимостей между характеристиками потока и русла, с одной стороны, и показателями факторов руслоформирования - стоком воды и наносов, с другой [5, 6]; 2) построение QI-диаграмм, на которых точки, соответствующие различным морфодинамическим типам русла занимают определенное поле относительно разделяющих их линий, что позволяет оценивать условия их формирования в зависимости от водности потока ^ - расход воды) и уклона I свободной поверхности [6]; 3) сопоставление разновременного картографического (планового) материала, фиксирующего состояние русел на определенные временные срезы, в увязке выявленных русловых деформаций с изменением гидрологических характеристик и воздействиями на реки между ними [7].
Гидролого-морфологические зависимости наиболее часто применяются для меан-дрирующих русел, характеристики которых (радиус кривизны г, шаг Ь) имеют устойчивые связи с показателями водности реки, более устойчивые для широкопойменных, менее - для врезанных русел. Соответственно этим связям увеличение или уменьшение водности сопровождаются ростом или снижением параметров излучин и, как следствие, направленности и темпов размыва речных берегов на излучинах при их смещении, спрямлении и т. д.
Для разветвленных русел, как правило, гидролого-морфологические зависимости представляют собой выражения, связывающие параметры рукавов или островов с гидравлическими характеристиками потока [6, 8].
Метод QI-диаграмм, впервые предложенный Л. Леопольдом и М. Вольманом [9], применяется для анализа условий формирования русел разных типов большинства
отдельных рек, их бассейнов и даже целых регионов. В поле ^/-диаграммы поля точек, соответствующие участкам рек с определенным типом русла, разделяются граничными линиями. Коэффициенты уравнений для граничных линий неодинаковы при различном сочетании природных условий, разном гидрологическом режиме и т. д. [5, 6] Обобщение имеющихся данных позволяет говорить о региональном характере ^/-диаграмм, имеющих свой вид для рек Алтая [10], бассейнов Северной Двины [11], Амура [12], Оки [13] и др.
Физический смысл ^/-диаграмм заключается в том, что произведение Q/ является основным элементом в выражении мощности потока [6]. Чем больше это произведение, тем больше мощность потока ему соответствующая, а точки в поле диаграммы располагаются выше или правее в зависимости от того, что определяет мощность потока: уклоны при малой водности или водность при малых уклонах. При наибольших мощностях потока формируются разветвленные русла. Действительно, разветвления на рукава свойственны практически всем большим и крупнейшим рекам с широкопойменным, а нередко и врезанным руслом. Напротив, при малой мощности потока формируются извилистые русла. В области разветвленных русел большей мощности потока (правая и верхняя часть Q/-диаграммы) соответствуют наиболее сложным разветвлениям; в области меандрирующих русел правее и выше расположены прорванные излучины. То же установлено для относительно прямолинейных русел [6]. Между извилистыми и разветвленными руслами на Q/-диаграмме часто имеется широкая переходная область, существование которой объясняется многообразием условий формирования русел.
Разными исследователями в качестве характерного расхода воды Q принимались расход в бровках поймы, среднее многолетнее значение расхода воды и т. п. Наиболее физически обоснованным является использование руслоформирующего расхода воды Qф (в понимании Н.И. Маккавеева [4]), поскольку он учитывает не только водность как фактор стока наносов и русловых деформаций, но и повторяемость расходов воды, уклоны, крупность наносов и ширину поймы, то есть отражает влияние на русловой режим рек всех ландшафтных условий на водосборе. Однако недостатком применения Qф для выявления условий развития русел является то, что он рассчитывается для створов гидрологических постов и не учитывает особенностей долины и русла даже на смежных участках выше и ниже по течению, иногда существенно иных из-за требований к организации гидропостов. В связи с этим расход Qф обычно заменяется эквивалентным близким к нему средним максимальным расходом воды Qмакс или расходом 30-дневной повторяемости Q30 [14].
При смене условий развития русла, связанных с естественными изменениями природных факторов (потеплением климата и увеличением водности рек) по диаграмме можно установить возможную смену морфодинамического типа русла и его усложнение благодаря смещению точки, соответствующей данному посту. Это происходит в результате повышения или понижения водности реки. Подобные изменения водности могут происходить также вследствие крупного гидротехнического строительства, и регулирование стока можно рассматривать как определенную модель климатических изменений.
Палео- и исторический (ретроспективный) анализ и прогнозная оценка переформирований русел по гидролого-морфологическим зависимостям
Русловые деформации осуществляются в течение отрезков времени различной продолжительности. Так, период развития излучин от сегментной пологой формы до её спрямления на реках даже со слаб
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.