УДК 551.435.122:551.4.011
© 2014 г. А.Ю. СИДОРЧУК
УНАСЛЕДОВАННЫЕ ПОЙМЫ И СЕДИМЕНТАЦИОННЫЙ РЕЖИМ В ПОЙМЕННО-РУСЛОВЫХ КОМПЛЕКСАХ1
Географический факультет МГУ им. М.В. Ломоносова, Москва; sidorchuk@mtu-net.ru
Введение
Термин "унаследованные поймы" был предложен И.В. Поповым [1]. К ним были отнесены (в основном, по Р.А. Еленевскому [2]) такие поймы, происхождение которых не обусловлено работой современного потока. Одной из первых работ, привлекших внимание к феномену унаследованных пойм, является магистерская диссертация В.В. Докучаева [3], в которой он обосновал происхождение многих речных долин европейской России из цепочек древних озерных водоемов. Во многих руководствах по русловедению [4, 5] к унаследованным также относятся поймы, в основании разреза которых залегают не аллювиальные, а озерные или лиманные отложения.
В то же время, существуют речные долины, где пойма представляет собой морфологически сложное разновозрастное образование, созданное рекой с изменяющимися во времени водоносностью и морфодинамическим типом [6-8]. Палеогеографические исследования днищ речных долин показали, что именно такие поймы преобладают у средних и малых равнинных рек северной Евразии [9]. Лишь малая часть пойм этих рек создана потоками современного типа, так что такие поймы с полным основанием могут быть отнесены к категории унаследованных.
В южном полушарии Земли унаследованная пойма такого типа возрастом около 100000 лет выделена в долине р. Маррамбиджи [10] (Австралия) под названием "Приречная равнина" (Riverine Plain). В северном полушарии долины рек с унаследованной поймой возрастом около 16000 лет имеют циркумполярное распространение и, по данным [11-15], в основном тяготеют к перигляциальной зоне последнего материкового оледенения (рис. 1). Таким образом, это явление имеет глобальное распространение и требует углубленного изучения. Такое изучение можно осуществлять с позиций палеогеоморфологических [9], палеогидрологических [16, 17], экологических [18] и т. п. В предлагаемой статье на нескольких примерах рассматривается геоморфологический аспект явления - унаследованные поймы как фактор руслового рельефообразования, их воздействие на режим аккумуляции и транспорта наносов в реках.
Долина р. Мокши
Современная р. Мокша (приток р. Оки) имеет длину 656 км. Совместно с основными притоками, рр. Цна (длина 451 км, площадь водосбора 21500 км2) и Вад (соответственно - 222 км и 6500 км2), она дренирует бассейн площадью 51000 км2. Средний расход воды на станции Шевеловский Майдан (водосбор 28600 км2) составляет 104 м3/с, расход наносов - 11 кг/с, что дает годовой сток наносов около 0.35 млн. т. Объем рассчитанной эрозии на этом водосборе [19] около 12.4 млн. т, т.е. река транспортирует здесь около 3% смываемых на водосборе наносов.
1 Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проект № 14-05-00146) и гранта
Президента РФ для поддержки ведущих научных школ (НШ-1010.2014.5).
Пойма р. Мокши и ее притоков представляет собой типичный пример унаследованной поймы - большая часть ее площади сформирована во время первого этапа образования пойм рек Восточно-Европейской равнины [9]. В тот период, около 14-16 тыс. радиоуглеродных лет назад, ширина пра-Мок-ши (рис. 2) составляла в верхнем течении (площадь водосбора около 4800 км2) 190-250 м при современной ширине 30 м, средний годовой расход воды в реке был около 70 м3/с (современный около 18 м3/с). Эта большая река меандри-ровала практически на всем протяжении (только в устье, возможно, формировалось многорукавное русло), и ширина пояса меандрирования определила ширину современной поймы. Бывшие плесы, частично заполненные наносами, представляют собой цепочки больших староречий и торфяных болот, сохраняющих конфигурацию древнего русла. Пояс меандрирования современного (голоценового) русла занимает малую часть поймы. Для него характерны многочисленные старицы, прорывы и рукава, создающие пойменную многорукавность.
Современный седиментологический режим Мокши и ее притоков во многом определяется описанным соотношением морфологии древнего и современного русла (следовательно, унаследованной поймы и современного русла). Ширина поймы по основной реке изменяется от 2 км на верхнем участке до 6.5 км на приустьевом (табл. 1), уменьшаясь до 3 км на участке пересечения рекой Окско-Цнинского вала. Ширина современного русла изменяется от 1.7 до 3.6% ширины поймы. Только в районе Окско-Цнинского вала это отношение достигает 6.4%. В.В. Докучаев [3] (на основании измерений И.Ф. Леваковского [20]) отметил такое несоответствие ширин поймы и русла для рек юга России, но характерные для Мокши отношения приводятся им лишь для самых малых рек - Лохвицы и Слепорода (таблица в работе [3]). Не менее показательны цифры отношения длины размываемых руслом участков бортов долины к их общей длине. На некоторых 100-километровых участках русло вообще не подходит к бортам долины, на других размывается 2.3-6.7% длины бортов, и только на участке пересечения Мокшей Окско-Цнинского вала размывается 31% длины бортов долины. Для р. Цны получены близкие характеристики (табл. 1).
Таким образом, современное русло Мокши и ее главных притоков отделено широкой унаследованной поймой от водосбора. Такой контакт устанавливается только во время самых высоких половодий, когда большая часть поймы залита водой. Однако в период большинства половодий затапливается только часть поймы. Многие мелкие притоки в бассейне Мокши выходят на пойму и, не достигая русла, формируют на ней конуса выноса. На основном протяжении долины только притоки с площадью водосбора более 1300 км2 достигают основного русла.
Рис. 1. Циркумполярное распространение речных долин с фрагментами больших палеорусел на унаследованных поймах и низких террасах По данным: 1 - [11], 2 - [12], 3 - [13], 4 - [14, 15]; 5 - ледниковые щиты последнего материкового оледенения; 6 - граница вечной мерзлоты в максимум последнего оледенения
Рис. 2. Схема строения днища долины р. Мокши выше Наровчата А - снимок из космоса, Б - дешифрирование космоснимка.
1 - террасы; пойма: 2 - унаследованная, 3 - голоценовая; 4 - современное русло и старицы на пойме; 5 - овражно-балочные системы
Таблица 1
Изменение ширины поймы, относительной ширины русла и доли длины размываемых в межень берегов по длине рр. Мокши и Цны
Мокша Цна
Расстояние от устья, км Ж, м Расстояние от устья, км Ж, м
0-70 6500 0.017 0 0-100 2940 0.048 0.241
>70-100 3000 0.064 0.31 >100-230 3630 0.025 0.021
>100-200 5650 0.024 0 >230-330 2640 0.029 0.059
>200-300 5600 0.02 ~0
>300-400 5000 0.02 0.023
>400-500 3900 0.023 0.067
>500-600 2300 0.036 0.045
0-600 4650 0.026 0.038 0-330 3120 0.033 0.1
Примечание. Жск - ширина русла, Ж - ширина поймы, Ьег - длина размываемых в межень берегов, Ьуа1 - общая длина бортов реки по долине.
Основная часть наносов со склонов и из овражно-балочных систем поступает на пойму и остается либо на ее поверхности, либо в пойменных водоемах. Лишь в сужениях днища долины наносы со склонов и овражно-балочных систем поступают в русло реки. Например, гидрологический пост Шевеловский Майдан расположен в таком сужении, где русло шириной 200 м только в 14 раз уже поймы (2800 м шириной). На протяжении 20 км русло прижато к прямолинейному высокому берегу, изрезанному
0.3 0.25 0.2 0.15 0.1 0.05
Мокша, Шевеловский Майдан
г
В ад, Авдалово
0.15
0.1
0.05
оврагами. Наносы из {¿яфт/л (2$/(2г/я
этих оврагов попадают 0.35 г непосредственно в русло, берег размывается рекой, и сток наносов, измеряемый на гидрологическом посту, в основном формируется за счет этих локальных источников. Во всяком случае, режим стока наносов здесь совершенно не коррелирует с режимом стока наносов на других постах в бассейне Мокши (рис. 3). На посту Шевеловский Майдан (72 км от устья) годовой сток наносов постепенно увеличивался за все время наблюдений и резко уменьшился в начале 1980-х гг. На посту Темников (224 км от устья, площадь водосбора 15800 км2) период пониженного стока наносов в 1940-1950-х гг. сменился периодом повышенного стока в 1960-х - начале 1970-х гг. В 1975 г. здесь начался новый период пониженного стока наносов. На посту Авдалово на притоке Мокши - р. Вад (191 км от устья Мокши, водосбор 1930 км2) - выявлено уменьшение стока наносов за весь период наблюдений.
Подобное несоответствие режима стока наносов наблюдается и на остальных гидрологических постах, где ведется (или велось до 1986 г.) наблюдение за стоком наносов. Коэффициенты корреляции между отношениями среднегодового расхода наносов и среднегодового расхода воды QJQ для каждой пары постов, расположенных на едином водотоке, составляют 0.05-0.46 при расстояниях 150-350 км между постами и становятся отрицательными при расстояниях более 400 км (рис. 4). Это говорит об отсутствии существенного транзитного потока наносов, объединяющего эрозионно-рус-ловую систему, и о преобладании локальных источников поступления наносов в русло. Основной причиной такого разорванного стока наносов является слабая связь между водосбором и руслом, обусловленная наличием широкой унаследованной поймы.
0.25 0.2 0.15 0.1 0.05
1935 1940 1945 1950 1955 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990
годы
Рис. 3. Изменение во времени "среднегодовой мутности" на гидрометрических станциях в бассейне р. Мокши
Мокша, Темников
~г
~г
~г
1
Сток наносов в бассейне р. Хопер
Река Хопер (один из основных притоков р. Дон) берет начало, как и Мокша, на Приволжской (Керенско-Чембарской) возвышенности, откуда течет на ЮЮЗ. Длина реки по современному руслу составляет 1008 км, вместе с притоками Ворона, Савала, Бузулук и др., она дренирует водосбор площадью 61000 км2. Среднегодовой расход воды на посту Дундуковский составляет 152 м3/с, расход наносов 13.4 кг/с (0.42 млн. т/год).
Рис. 4. Изменение коэффициентов корреляции Я для пар рядов расходов воды (1) и "среднегодовой мутности" (2) в зависимости от расстояния по реке Ь между гидрометрическими станциями в бассейне р. Мокши
Рассчитанная величина эрозии на склонах в бассейне Хопра [19] равна 7.3
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.