Весеннее половодье. Наносы рек, устойчивость русла

В период весеннего половодья резко увеличиваются расходы воды, происходит повышение уровня и подтопление прибрежной зоны. Это приводит к повышению эрозионной деятельности реки. Речные воды несут с собой твердые частицы грунта, называемые наносами. Наносы, находящиеся в речной воде во взвешенном состоянии, называют взвешенными, а влекомые по дну – донными.

 Главная масса взвешенных наносов поступает в реку в результате смыва с поверхности бассейна, остальная часть их образуется в процессе русловой эрозии. Количество донных наносов зависит преимущественно от деятельности речного потока и поступления в реку наносов из примыкающих к реке оврагов. В верховьях рек преобладает размыв русла и берегов, в среднем течении – перенос наносов, а в низовьях – их отложение в русле и пойме. Распределение в русле донных наносов по их крупности зависит от уклона поверхности воды: при меньших уклонах дно сложено из мелких частиц грунта; при значительных уклонах – из более крупных частиц.

Степень насыщенности речного потока взвешенными наносами определяется мутностью воды, выражаемой обычно в граммах наносов на 1 м³ воды (г/м³). Мутность возрастает от водной поверхности ко дну. Максимальная мутность воды в реках наблюдается в периоды весеннего половодья и дождевых паводков, когда происходит наиболее интенсивный смыв поверхностного слоя почв в бассейне реки.

Отложения наносов наблюдаются на выпуклых участках дна реки и на перекатах (рис. 1.2.3.). Вогнутые участки рек размываются.

 

Рис. 1.2.3. Характерные участки реки:

1 - выпуклый берег; 2 - вогнутый берег; 3 – плес (глубокая часть русла);

4 - мель; 5 – перекат

Обычно водозаборы располагают на вогнутом берегу в нижней части плеса с устройством, при необходимости, берегоукрепления.

Количество донных наносов равнинных рек, как правило, не превышает 10% взвешенных. На горных реках это отношение намного больше. На некоторых горных реках наблюдаются грязекаменные потоки – сели, временно заполняющие все русло и обладающие большой разрушительной способностью.

В результате эрозионной деятельности русла рек могут деформироваться – происходят изменения очертания берегов и русла (рис. 1.2.4.).

           а

 

          б

 

Рис. 1.2.4. Перемещение русла в результате размыва берега

а - схема перемещения извилин реки (меандр), б - прорыв берега между извилинами.

Устойчивость русла зависит от скорости движения воды в реке, уклона русла и прочности пород, слагающих русло и берега.

 

Зимний режим рек

 

Зимний режим рек существенно отличается от их режима в течение остального периода года. Различают предледоставный период, ледостав и ледоход, который захватывает весенний период.

Предледоставный период начинается при установлении отрицательных среднесуточных температур воздуха. Охлаждение потока приводит к переохлаждению тонкого поверхностного слоя воды. В этом слое при содействии затравки из атмосферного воздуха (снежинки, пыль) возникают первые кристаллы льда. На реках с малыми скоростями течения (< 0, 4 – 0, 5 м/с) эти кристаллы образуют плавающие ледяные пленки (сало) и забереги. Постепенно разрастаясь, сало создает своеобразный ледоход. Задерживаясь у препятствий или на участках замедленного течения, пленка сала смерзается в общий ковер, давая начало ледяному покрову.

На реках с большими скоростями под воздействием механизма турбулентного перемешивания переохлажденная пленка воды с кристаллами льда увлекается в толщу потока, достигая его дна. При этом кристаллы льда растут. У дна кристаллы примерзают к выступающим предметам, образуя донный лед. Отдельные льдообразования могут отрываться от дна и образовывать плавающую фазу внутриводного льда, называемую шугой. При наличии в потоке частиц мутности шуга образуется на них непосредственно в толще потока.

Подходя к затопленным водоприемникам, шуга обволакивает сооружения и у водоприемных отверстий под действием перепада давления резко уплотняется, закупоривая отверстия.

При снижении скорости потока шуга всплывает, образуя ковры и поля шуги на поверхности воды, и способствует образованию ледяного покрова.

При больших скоростях потока, шуга, образовавшаяся на перекатах, подныривает под лед, сформировавшийся на плесах, часто создавая шугозажоры. При этом уменьшается сечение и пропускная способность поперечного сечения русла, вследствие чего создается значительный подпор воды. Предледоставный период наиболее опасен для водозаборов.

Образовавшийся тонкий лед под действием низких температур постепенно растет, покрывая всю водную поверхность водоема. Начинается период ледостава. Толщина льда к концу зимы на реках Европейской части достигает 0, 6 – 0, 8 м и 1 – 1, 5 м на реках Сибири

Период ледостава с устойчивым ледяным покровом обычно не вызывает осложнений в работе водозаборов.

Период ледохода. Весной по мере поступления талых вод в реку происходит увеличение расхода воды, русло не вмещает всей поступающей из притоков и стекающей со склонов воды, и в результате лед " вздувается", давая трещины. Одновременно с этим через трещины вода выходит на лед, образуя у берегов закраины – небольшие водные пространства. При дальнейшей прибыли талой воды уровень в реке повышается, лед всплывает, взламывается и происходит ледоход.

На реках, текущих с севера на юг, вскрытие реки начинается в низовьях, и лед движется вниз по открытой воде, не создавая больших проблем. В то же время на поворотах реки и у различных препятствий движению льда могут образовываться заторы, представляющие собой многослойные нагромождения льда. В результате этого происходит подъем уровня воды.

Реки, текущие с юга на север, вскрываются иначе. Вследствие того, что таяние снега в южной (верхней) части бассейна происходит раньше, река вскрывается вначале в верховьях. Талые воды, поступающие с верховьев в низовья реки, текут поверх льда, который по мере повышения уровня воды взламывается, в результате чего происходит ледоход. Однако в этом случае вероятность заторов значительно увеличивается, что может привести к существенному повышению уровня воды и созданию больших площадей наводнения. Для борьбы с этим явлением часто применяют искусственное разрушение льда.

Поэтому на реках, текущих с юга на север, в период ледохода могут возникать серьезные осложнения в работе водозаборов.

Ледостав на озерах и водохранилищах наступает на 5 – 10 дней раньше, чем на реках, а вскрытие – на 10 – 20 дней позже.

Практически, во всех поверхностных источниках в летний и осенний периоды наблюдается цветение воды, связанное с массовым развитием в поверхностных слоях планктонных организмов растительного (фитопланктон) и животного (зоопланктон) происхождения.

Во всех водоемах, в особенности в прибрежной полосе прудов, водохранилищ и озер, наблюдается зарастание полупогруженными и погруженными растениями.

Кроме этого на выбор створа водозабора и его конструкцию могут оказать влияние следующие факторы:

- судоходство;

- рыбоводство;

- сплав леса;

- наличие мусора;

- наличие обрастателей.

 

⇐ Предыдущая6789101112131415Следующая ⇒

Поделиться: