Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации (МИНОБРНАУКИ РОССИИ)

ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ (ТГУ)

Геолого-географический факультет

Кафедра географии

КУРСОВАЯ РАБОТА

БОКОВАЯ ЭРОЗИЯ РЕК БАССЕЙНА ОБИ

Гольцева Елена Андреевна

Руководитель доцент, канд. геогр. наук О.В. Хромых

Студентка группы № 02204 Е.А. Гольцева

Томск 2015

Содержание

• Введение
• 1. История развития учения о боковой эрозии рек
• 1.1 Вторая половина XIX века
• 1.2 Конец XIX - начало XX века
• 2. Теоретические аспекты изучения боковой эрозии рек
• 2.1 Понятие боковой эрозии
• 2.2 Условия и механизмы развития боковой эрозии рек
• 2.3 Типы русел, возникающие при воздействии боковой эрозии
• 2.4 Последствия воздействия боковой эрозии рек, и методы борьбы с ними
• 3. Боковая эрозия рек бассейна ОБИ
• 3.1 Боковая эрозия в среднем течении Оби
• 3.2 Боковая эрозия на реке Кеть
• 3.3 Боковая эрозия на реке Чулым
• 3.4 Боковая эрозия на реке Томь
• Заключение
• Список использованной литературы

Введение

Известный русский ученый Л.И. Мечников писал: "…основной причиной зарождения, и развития цивилизации являются реки. Река во всякой стране является как бы выражением живого синтеза, всей совокупности физико-географических условий…; те же условия увеличивают или уменьшают ее пластическую или разрушительную мощь" [1]. И, действительно, река всегда была и будет одной из самых разрушительных сил, примером проявления которой является возникновение боковой эрозии, или, горизонтальной деформации рек. Именно она происходит повсеместно, и несет неблагоприятные последствия, что и приводит к необходимости в ее изучении. В данной работе рассмотрены основные условия формирования и последствия распространения боковой водной эрозии на примере рек бассейна Оби.

Цель данной работы - исследование механизмов формирования боковой эрозии, и последствий, возникающих при ее воздействии, которая достигается при решении следующих задач:

1. Изучить историю развития учения о боковой эрозии рек

2. Рассмотреть типы русел, возникающие при боковой эрозии.

3. Разобрать условия и механизмы развития боковой эрозии.

4. Выявить последствия возникновения боковой эрозии и определить основные методы борьбы с ней.

Данная работа состоит из _____ страниц, в ней заключено 15 рисунков, 2 таблицы, при составлении работы использовано 13 литературных источников.

боковая эрозия река обь

1. История развития учения о боковой эрозии рек

Боковая эрозия является частью учения о русловых процессах, и именно с этим связанна невозможность ее изучения без познания истории возникновения данного учения.

1.1 Вторая половина XIX века

Зарождения учения о русловых процессах, которое произошло во второй половине XIX века, в целом связанно с интенсивным развитием судоходства, требовавшего улучшения состояния водного пути, и, следовательно, искусственного вмешательства в жизнь русла. Первые работы по формированию русел рек появились одновременно за рубежом и в России, причем наиболее крупные успехи были сделаны русскими учеными. В России впервые сведения о русловых деформациях были опубликованы в 1854 г. в "Судоходном дорожнике Европейской России", в котором отмечалось, что интенсивные изменения русел происходят во время половодья, а в межень они затухают, вызывая только локальные преобразования тех форм руслового рельефа, которые были созданы весной.

Данные о смещении в русле реки Волги островов были опубликованы К.М. Бэром в 1857 г.

С середины позапрошлого столетия вопросы улучшения условий судоходства встали особенно остро. В этот период широко применяются как дноуглубительные, так и выправительные работы, с выполнением которых связана постановка специальных исследований. Благодаря им стало возможным появление ряда очерков и атласов по отдельным рекам, а затем, к концу XIX века, обобщающих монографий М.П. Рудского, В.М. Лохтина, Н.С. Лелявского, В.Г. Клейбера, С.П. Максимова и др. Идеи, высказанные в их трудах, лежат в основе современных представлений о механизме формирования речного русла. Например, В.М. Лохтину принадлежит мысль о зависимости руслоформирующей деятельности рек от природных условий; он же ввел понятие устойчивости русла и предложил соответствующий показатель, широко применяемый сейчас как "число Лохтина" [2].

1.2 Конец XIX - начало XX века

Среди зарубежных исследователей конца XIX - начала XX века в первую очередь выделяется французский инженер Л. Фарг, установивший ряд общих закономерностей формирования русел меандрирующих рек, типичных для Западной Европы. Несколько раньше французский инженер Г. Жирардоп создал первую классификацию речных перекатов. Исследования процессов развития речных излучин, а так же морфологии и динамики перекатов проводились Р. Ясмундом, Ф. Экспером, М. Моллером. Однако выводы зарубежных ученых, изучения которых проводились на основе изучения Западной Европы, оказались в большей или меньшей степени неприемлемыми для рек Русской равнины, в связи с чем, русские ученые были вынуждены отказаться от перенесения европейских методов выправления русел на русские реки, и заложили основы современных представлений о русловых процессах на реках России.

Почти одновременно с разработкой основ теории формирования русел рек зародилось учение о пойме, развиваемое А.М. Дмитриевым, в.Р. Вильямсом и др., которое вместе с классическими трудами В.В. Докучаева и А.П. Павлова по формированию речных долин положили начало геолого-геоморфологическому направлению в изучении русловых процессов.

Особенно интенсивно исследования руслового режима рек стали развиваться после Великой Октябрьской Социалистической революции, причем в течение всего довоенного времени сохранялись четко выраженные инженерно-гидрологическое и геолого-геоморфологическое направление в изучении речных русел. Среди работ первого направления господствующее положение занял воднотранспортный подход, связанный с именами Н.Н. Жуковского, К.А. Акулова, А.И. Лосиевского, И.Ф. Попкова, Н.И. Маккавеева, В.С. Советова и Г.И. Шамонова. К примеру, И.Ф. Попков предложил развернуть классификацию перекатов, применяемую с небольшими изменениями и сейчас [1].

В конце XIX века р. Кеть привлекла внимание исследователей в связи с изысканием, проектированием, а затем и строительством Обь-Енисейского канала. Здесь А.К. Сидоренко сделал прогноз о расширении одного из протока реки, которое могло повлечь смыв деревни Пушкарева, находившейся на берегу. В итоге его прогноз сбылся, и в 1953 году деревня была полностью смыта [3].

Разработка проектов крупного гидротехнического строительства на равнинных реках обусловила проведение специальных исследований, в задачу которых входило обоснование прогноза возможных изменений русла после создания гидроузлов. Первой опубликованной работай этого плана была статья Б.В. Полякова, выпущенная в 1933 году, открывающая длинный список трудов, включающие исследования руслового режима рек с зарегулированным стоком Н.И. Макавеева, А.В. Серебрякова, исследования размывов русел в нижних бьефах ГЭС К.И. Россинского, И.Л. Розовского, Б.Г. Федрова, исследования по переформированию русел в зонах выклинивания подпора водохранилищ С.В. Русакова, Н.И. Маккавеева, В.В. Лысенко.

В 20 - 30-е годы вопросы морфологии как пойм, так и русел получают освещение и в геолого-геоморфологических работах в связи с изучением речных отложений, аллювиальных россыпей и палеогеографическими реконструкциями. Исследования проводились на малых реках Восточной Сибири в довоенные годы. Обобщение их результатов было выполнено Ю.А. Билибиным, в книге которого специальные главы посвящены механизму донной и боковой эрозии [2].

1.3 Середина XX века - начало XXI века

Независимое развитее инженерно-гидрологического и геолого-геоморфологического направлений привело к накоплению обширного материала, теоретическое осмысление которого стало невозможно без разрушения исторически сложившихся преград между техническими и естественными дисциплинам, относящихся к теории русловых процессов. Синтез физической гидродинамики и геоморфологии привел к тому, что учение о русловых процессах стало одной из передовых отраслей геоморфологии. Такое сближение двух основ теории руслового процесса стало возможным благодаря обобщающим исследованиям Н.И. Маккавеева, Е.В. Шванцера, М.А. Великанова, Н.Е. Кондратьева, Н.А. Ржаницына, И.В. Попова.

В 1955 году Н.И. Маккавеев опубликовал книгу "Русло реки и эрозия в ее бассейне" (рисунок 1), в которой развитие русловых процессов не только было поставлено в непосредственную зависимость от природных условий, но и было определено их место в общей системе эрозионно-аккумулятивных процессов.

Рисунок 1 - книга "Русло реки и эрозия в ее бассейне" Н.И. Маккавеева [4]

С середины 50-х годов XX века комплексное изучение русловых процессов начало развиваться в Государственном гидрологическом институте. В результате было выпущено несколько монографий, среди которых публикации Н.Е. Кондратьева и И.В. Попова, а так же рекомендаций по учету руслового процесса при строительстве сооружений на берегах рек. В данных работах создана морфологическая классификация речных русел, которая обоснована не только качественными описаниями типов русел, но и морфометрическими показателями.

Выявление общих закономерностей развития речных русел сразу же привлекло внимание специалистов по смежным дисциплинам, объект исследования которых требовал познаний в области руслоформирования.

Одновременно были предприняты попытки выявления региональных закономерностей руслоформирующей деятельности рек. Известны схемы районирования территории СССР, предложенные Я.И. Марусенко и С.И. Пиньковским.

В 50-70-е годы XX века были проведены исследования руслового режима ряда рек СССР - Амударьи, Оби, Волги, Иртыша, Лены, Амура и их притоков - Ангары, Надыма, Вычегды, Томи, Десны и т.д.[2].

Именно во время этих исследований в начале 60-х годов XX века начались изучения деформации берегов Оби и русла И.В. Поповым (рисунок 2). Он применил морфологический анализ к оценке общих русловых деформаций р. Оби, с помощью которого привел средние количественные показатели линейного размыва и намыва.

Рисунок 2 - И.В. Попов, 1972 г [5].

После этого была предпринята экспедиция МГУ под руководством Н.И. Маккаввеева (рисунок 3). Она исследовала русло, и берега река Оби до устья реки Томи. Здесь были выявлены величины площади и скорости разрушения берегов Оби у многих населенных пунктов Томской области, установлена направленность этого процесса и возможные причины интенсивных деформаций, а также даны прогнозы их дальнейшего развития [3].

Рисунок 3 - Маккавеев Н.И. [4].

В начале 50-х годов XX века, когда вышла в свет монография И.В. Самойлова, изучение русловых процессов в устьях рек, которые лучше всего показывали условия развития того или иного типа русла, в основном были сосредоточены в Государственном океанографическом институте или подчинены его методическому руководству. Результатом их была серия коллективных монографий, посвященных устьям отдельных рек, в которых рассматриваются особенности руслового режима устьевых участков. В результате хорошо изученными оказались устья рек, впадающих в южные и западные моря.

Планомерные исследования устьев северных рек с точки зрения особенностей развивающихся в них русловых процессов были начаты практически только в 70-е годы XX века. Их результаты нашли отражение только в серии статей, опубликованных в разных изданиях

Важным этапом в изучении русловых процессов в устьях рек явилась монография В.Н. Михайлова, выдвинувшая проблему устьевых процессов в самостоятельный раздел учения о речном русле.

В монографиях Н.И. Маккавеева, Е.В. Шанцера и И.В. Попова заметное внимание уделено поймам как продукту руслоформирующей деятельности рек. Н.И. Маккавеев впервые дал принципиальную схему гидрологического режима пойм, которая в последнее время нашла подтверждение и детализирована благодаря работам Государственного гидрологического института. Е.В. Шапцер предложил схему механизма формирования рельефа пойм, которой придерживаются многие исследователи.

Подробные описания поймы Оби для инженерно-геологической характеристики районов перспективного освоения содержатся в статьях Л.А. Коцерубы и Е.М. Сергеева, С.И. Черноусова, С.А. Сладкопевцева. Начиная с работ Р.А. Еленевского, детальный учет особенностей рельефа и условий затопления пойм характерен для работ почвоведов, геоботаников и ландшафтоведов: Э.В. Роднянской, Б.Г. Иоганзена, Г.В. Добровольского и других.

С 1955 по 1980 гг. специальные исследования пойм выполнены на Оби, Клязьме, Каме, Белой, Волге, Иртыше, Северной Двине и Вычегде, Лене, а также на горных реках Закавказья, Средней Азии и Дальнего Востока [2].

В последующие годы изучение русловых процессов так же продолжилась, ими занимались как сотрудники МГУ, так и других вузов. В частности на территории Томской области изучением русловых деформаций занимались Р.С. Чалов, К.М. Беркович, А.А. Земцов, Н.С. Евсеева, В. А, Льготин и др.

На данный момент в Томской области создана организация "Томскгеомониторинг" под руководством В.А. Льготина, которая производит изучения и боковой эрозии в частности, не только на территории Томска и Томской области, но и фактически по всему Сибирскому федеральному округу.

2. Теоретические аспекты изучения боковой эрозии рек

Изучение береговой эрозии как процесса, приводящего к пагубным последствиям для человека невозможно без понятия механизмов и условий ее возникновения. Исходя из этого, рассмотрим в данной главе основные теоретические вопросы по образованию и воздействию боковой эрозии на берег.

2.1 Понятие боковой эрозии

Эрозия (от лат. erosio - разъедание) - процесс разрушения горных пород и почв водным потоком и ветром, включающее в себя отрыв и вынос обломков материала и сопровождающееся их отложением [6].

По видам эрозии в зависимости от агентов денудации выделяют ветровую (эрозия, возникающая при разрушающем действии ветра) и водную эрозию.

Водная эрозия возникает при воздействии постоянных и временных (ливневые дожди, талые воды) водотоков. Ее разделяют на [7]:

· Капельно-дождевую эрозию - разрушение и перемещение на небольшие расстояния частиц грунта ударной силой и разбрызгиванием дождевых капель и градин

· Склоновую (плоскостную) эрозию - смыв материала со склонов под действием талых и дождевых вод, образующих при их движении сеть мелких промоин и рытвин.

· Линейную эрозию - смыв материала на небольших участках поверхности, приводящий к расчленению земной поверхности и образованию таких эрозионных форм, как промоин, оврагов, балок, речных долин.

Именно к линейной эрозии относятся русловые процессы, в частности русловые деформации, которые включают в себя боковую эрозию рек.

По Р.С. Чалову деформации речных русел по отношению к направлению силы тяжести могут быть подразделены на два вида [2]:

1. Вертикальные, обусловлены трансформацией продольного профиля реки (врезание и аккумуляция). Они связаны с процессами автоматического выравнивания транспортирующей способности потока, и определяются колебаниями базиса эрозии, климатическими изменениями, тектоническими движениями.

2. Горизонтальные (боковая эрозия), обусловлены перемещением русла в плане, и связаны с транспортом наносов в виде гряд, перекатов, гидравлическими характеристиками потока, его скоростным полем, циркуляционными течениями и т.д.

2.2 Условия и механизмы развития боковой эрозии рек

Размыв берегов, или боковая эрозия - природный процесс, свойственный любой реке. Скорость размыва колеблется от долей метра до десятков метров в год, и изменчива от половодья к межени, от года к году в зависимости от стадии развития процесса, который возникает, активизируется, затухает, прекращается и вновь возобновляется.

Размыв берегов рек - отражение взаимодействия речного потока и постоянных деформаций русла реки. Одновременно с данными деформациями идет накопление наносов у противоположного берега реки. Интенсивность размыва зависит от угла подхода стержня потока (линия наибольших поверхностных скоростей течения в речном потоке [8]) к берегу: чем он больше, тем больше скорость размыва. В прямолинейном русле стержень потока располагается в его центральной части, к берегам скорость потока снижается, а живое сечение русла имеет параболическую, или близкую к ней форму (рисунок 4). В этих условиях берега не размываются. При искривлении стержня происходит схождение струй потока возле берега. Здесь образуется положительная волна водной поверхности, и местное увеличение скорости потока из-за его сжатия при набегании на берег. Это обуславливает размыв берега, и формирование крутого, часто вертикального откоса.

Образовавшийся перекос водной поверхности обуславливает в свою очередь возникновение в потоке циркуляционного течения, донная ветвь которого направлена от размываемого берега.

Поскольку придонные водные слои более богаты наносами, это приводит к их перемещению от размываемого берега к противоположному, где они формируют прирусловую отмель, способствующую еще большему сжатию потока. Одновременно происходит размыв дна русла, т.е. его углубление у основания крутого откоса.

В результате параболическая форма живого сечения потока трансформируется в треугольную (рисунок 4). Наибольшая скорость размыва берега наблюдается там, где к нему прижимается стержень потока.

Выше и ниже по течению происходит последовательная смена зоны очень сильного размыва сильным, средним, слабым, и наконец, берег становиться не размываемым и переходит в прирусловую отмель [1].

Интенсивным проявлением боковой эрозии на реках способствуют постояннодействующие, медленно изменяющиеся, и быстродействующие природные факторы: геолого-морфологические особенности территории, гидрометеорологические условия, а также растительность.

Рисунок 4 - Различные условия взаимодействия потока с берегами реки: а - параллельное расположение, стержень проходит посередине русла, берега не размываются; б - поток подходит к берегу под углом, вызывая сжатие струй и размыв берега, у противоположного берега образуется аккумулятивная отмель [1].

Основными показателями гидрологического режима, влияющие на переформирование русла, являются объем и неравномерность стока, интенсивность и амплитуда изменений уровня воды, характер ледового режима. Сильнее развивается береговая эрозия, как при высоких объемах, так и при неравномерности стока, как в многолетнем режиме (чем выше амплитуда колебания уровня воды в год, тем сильнее размывается берег), так и по сезонам года. Для многих рек, подвергающихся развитию боковой эрозии характерны периоды половодья, приходящиеся в основном на весну-лето, сменяющиеся летне-осенней, и далее зимней меженью. Зачастую для таких рек половодье является основной фазой, за которую проходит до 90 % годового речного стока, а так же наблюдаются наибольшие уровни воды. Помимо много водности, важной характеристикой периода половодья является его продолжительность. Чем продолжительнее половодье, тем выше степень разрушения берега. Продолжительность зависит от таких факторов, как скорость таянья снега, наличие заболоченных территорий, длительность и обильность периода дождей, количество весеннего стока, задержанного поймами рек.

Значительные разрушения берегов происходят в период вскрытия рек и ледохода. Берега разрушаются как в результате динамического воздействия льдин, так и под воздействием заторов льда. Заторы, образующиеся на реках, часто вызывают катастрофические подъемы уровня воды, которые так же, как и половодье приводят к разрушению береговой линии.

Метеорологические условия - независимые быстроизменяющиеся факторы, влияющие на режим русловых переформирований. Важнейшими элементами климата ответственными за развитие различных видов экзогенных процессов, в том числе и боковой эрозии, являются температура и атмосферные осадки. Для оценки влияния метеорологических факторов на развитее русловых процессов удобно рассматривать два крупных периода года - холодный и вегетационный. Для первого характерны отрицательные температуры, порой с образованием снежного покрова, и, как следствие затухание процессов развития боковой эрозии. Однако если в холодный период выпадает большое количество твердых осадков, то при таянии, так же, как при выпадении жидких осадков, повышают уровень воды при половодье и размывают склоны берегов. Так же значительную роль на возникновение боковой эрозии играет скорость ветра, т.к. при больших скоростях создаются волны, которые существенно увеличивают величину берегопереработки.

Одним из важнейших постояннодействующих факторов, определяющих интенсивность проявления речной эрозии, является рельеф, влияние которого может быть прямым и косвенным. Прямое влияние оказывает морфология долин, уклоны тальвегов, косвенное же - распределение атмосферных осадков, температура, глубина залегания грунтовых вод и т.д. Учитывая влияние морфологии долин можно сказать, что при развитии боковой эрозии характерна равнинная территория со сравнительно слабой расчлененностью. Так же важными показателями, влияющими на сток и условия протекания водных масс в речной сети, являются уклоны рек. Малые уклоны способствуют интенсивному меандрированию русел рек, которое сопровождается размывом пойменных берегов, надпойменных террас и склонов долин.

Помимо прочего, геологические особенности территории, которые включают в себя геологическое строение и состав горных пород тоже влияют на развитее боковой эрозии на реках. Связь руслового процесса с тектоническим движением можно обнаружить только в масштабах геологических эпох, и в этом случае все сводиться к обнаружению зависимостей между типами речных русел и характером рельефа. При пересечении рекой активно воздымающихся локальных структур русло меньше меандрирует и наблюдаются спрямленные участки. Перед поднятиями, благодаря создаваемому структурами подпору, характерно усиленное меандрирование и аккумуляция наносов. Они же возникают и ниже по течению от структуры из-за обилия наносов, поступающих с участка врезания. Для опускающихся и стабильных участков области характерны свободное меандрирование и значительные величины горизонтальных деформаций - до 20 м/год и более. Литологический состав горных пород, слагающих берег, так же играет значительную роль при развитии боковой эрозии, так как разные породы имеют разные скорости размыва, так, например пески размываются в 5 раз быстрее глин (таблица 1).

Таблица 1 - Скорости размыва берегов с различным геологическим составом пород [1]

Растительность так же влияет на возникновение береговой эрозии как положительно, так и отрицательно. К отрицательному влиянию относится возникновение заломов на реке, что приводит к образованию излучин, перестройке гидросети, расширению долин, переформированию берегов, колебанию уровней рек. К положительному же влиянию можно отнести то, что корни растений ослабляют смыв со склонов, ослабляя поток дождевой воды и удары дождевых капель, препятствуя тем самым развитию береговой эрозии [9].

2.3 Типы русел, возникающие при воздействии боковой эрозии

Так как в данной работе мы изучаем реки непосредственно равнинных территорий, то рассмотрим типы русел по характеру развивающихся горизонтальных русловых деформаций на равнинных реках. Здесь они подразделяться на меандрирующие, разветвленные на рукава и неразветвленные, относительно прямолинейные. Каждому из этих типов соответствует особый вид миграции русла по дну долины, форма проявления которых зависит от различных факторов (геологического строения дна и берегов, состава аллювия, ширины поймы, наличия порогов или перекатов, водности и т.д.). Так как морфологический тип русла определяется зачастую противоречивым сочетанием всех руслоформирующих фактором на каждой конкретной реке или отдельных ее участках, однозначное решение вопроса о причинах извилистости одних или разветвленности других рек или участков практически невозможно.

Е.В. Шанцер предлагает относительно прямолинейные русла делить на почти не изменяющие своего положения в плане (если коренной борт долины, к которому прижата река, сложен трудноразмываемыми породами) и с неуклонным перемещением в сторону одного из склонов долины (если последний сложен легко размываемыми грунтами). И.В. Попов среди разветвленных на рукава русел выделяет самостоятельно "разбросанные", т.е. разделенные крупными островами на ряд больших рукавов, между которыми более или менее равномерно распределяется сток, и блуждающие, для которых характерно быстрое перемещение основного течения реки из одного рукава в другой. Следует отметить, что относительно прямолинейные или слабоизвилистые русла в большинстве случаев не имеют самостоятельного значения, возникая при определенных условиях, как на извилистых, так и на разветвленных реках. Они развиваются при наличии односторонней поймы и коренного ведущего берега. Во время половодья, когда в сторону затопленной поймы устанавливается поперечный уклон водной поверхности, русло возле ведущего берега размывается, а вдоль поймы происходит аккумуляция наносов, усиливающаяся за счет уменьшения скоростей в зоне взаимодействия руслового и пойменного потоков. Поэтому после спрямления излучин, происшедшего вдоль ведущего берега, извилистая форма русла может в течение длительного времени не восстанавливаться, так как возникающие возле него побочни обычно быстро отторгаются. Если русло разветвленное, то преимущественное развитие получают рукава, проходящие вдоль ведущего берега. Необходимым условием для образования прямолинейных русел является выровненность линии ведущего берега. В противном случае мысы и выступы, оказывая на поток струенаправляющее воздействие, способствуют формированию изгиба потока и развитию излучины русла или острова.

Для меандрирующих рек характерно наличие составляющих частей - меандр, или, по-другому, излучин. Русловые деформации на излучинах определяются: 1) особенностями скоростного поля потока на изгибах русла; 2) циркуляционными течениями, возникающими на поворотах русла; 3) блужданиями динамической оси потока при колебаниях уровня воды в реке; 4) перемещениями наносов в виде крупных песчаных гряд - побочней, перекатов.

По условиям развития излучин и типов берегов их подразделяют на [2]:

1) Свободные излучины. У данных излучин берега низкие, пойменные, затопляемые в половодье. Русловой процесс здесь относится к типу свободного меандрирования, для него характерны наиболее сложные формы и деформации излучин.

2) Адаптированные излучины. Излучины, испытывающие воздействие коренных берегов, или надпойменных террас. Русловой процесс, протекающий здесь - ограниченное меандрирование, является формой закономерного изменения положения речных излучин в результате оползания относительно слаборазвитых излучин при сохранении ими своих форм.

3) Врезанные излучины. Встречаться на участках интенсивной глубинной эрозии, их очертания фиксируются высокими коренными берегами, вследствие чего извилистость повторяет извилистость долины реки в целом.

Рассмотрим некоторые классификации излучин, полученные при изучении их форм.Н.И. Маккавеев и Н.В. Хмелева выделяют сегментные, заваленные, сундучные, омеговидные и прорванные формы излучины (рисунок 5). И.С. Брайс, исследовавший типы меандр и формы петель рек США, связывая их с растительностью на пойме, выделил 4 класса речных петель и около 16 форм излучин. К классам речных петель относят: простые симметричные, простые ассиметричные, сложные ассиметричные, сложные симметричные (рисунок 6) [3].

Рисунок 5 - Формы речных излучин по Макаавееву Н.И. и Хмелевой Н.В. [3]

Рисунок 6 - Типы меандр и формы петель по И.С. Брайсу [3].

К третьему типу русел относятся реки, разветвленные на рукава. При врезании реки разветвленность ее русла уменьшается, поэтому для развития рукавов на реке более характерны боковые деформации, когда в стадии аккумуляции параллельно с усилением процесса блуждания реки ее основное русло становится все более разветвленным. Исходя из этого, основная причина образования рукавного русла - возникновение в нем осередков или отторжение от берегов побочней перекатов, которые в последующем покрываются растительностью и превращаются в пойменные острова. Кроме этого к условиям образования рукавов так же относят: малую устойчивость русла, повышенную изменчивость годового стока реки, значительную внутригодовую неравномерность, и др.

По характеру разветвленности на рукава и режиму их переформирования можно выделить три основные группы русел:

1) разделение русла на рукава одиночными островами;

2) системы сопряженных рукавов, образованных цепочками вытянутых вдоль реки отдельных островов или их серией;

3) разбросанные многорукавные русла. Первая группа представляет собой переходную форму от меандрирования к разветвлению на рукава. Одиночные острова формируются обычно у выпуклых берегов пологих излучин, представляя собой локальные образования, часто не определяющие общий морфологический облик русла. Сложные сопряженные разветвления характерны для низовий крупных рек или рек с неустойчивым руслом. Последняя разветвленных русел встречается обычно на участках рек в местах их выходов из гор, а так же на полугорных реках [2].

2.4 Последствия воздействия боковой эрозии рек, и методы борьбы с ними

Среди многих разрушительных процессов на Земле заметное место принадлежит размывам речных берегов водными потоками. От них страдают жилые дома, инженерные объекты, коммуникации, линии электропередач (рисунок 7), мостовые переходы, утрачиваются сельскохозяйственные угодья, происходит потеря леса [1].

Рисунок 7 - Опора ЛЭП на правобережной пойме р. Оби, находящаяся в аварийном состоянии из-за размыва берега [1].

Боковая эрозия относится к числу наиболее интенсивных процессов рельефообразования. С интенсивной боковой эрозии рек тесно связано образование таких экзогенных процессов, как оползни, осыпи, овраги и активизация суффозии, которые могут приводить к разрушению дорог, коммунальных систем, и, порой, населенных пунктов. Осыпи чаще всего образуются на склонах междуречий, надпойменных террас, пойм, сложенных преимущественно песками. Летом пески высыхают, теряют свою связность и осыпаются к урезу воды, образуя осыпи. Оползни наиболее интенсивно развиваются на склонах, сложенных песчано-глинистыми породам, в песчаных прослоях, содержащих грунтовые воды, дренирующихся на контакте с нижележащими водоупорными отложениями. При этом одной из основных причин оползания пород по склону является подмыв рекой основания склона, что приводит к уменьшению прочности пород. Смещение оползней происходит в форме пачек, реже блоков небольших размеров. На склонах они образуют террасы, бугры, трещины.

Выделяются три основных типа оползней по механизму движения и строению [3]:

· Оползни - оплывины, или, оползни скольжения. При возникновении захватывают тонкий переувлажненный слой грунта мощностью 1 - 1,5 м.

· Оползни - обвалы. Переходная форма между обвалами и оползнями. При интенсивном подмыве рекой основания склона образуются ниши различных размеров. Вышележащие породы, потеряв устойчивость, оседают целыми пачками по трещинам. Осевшие породы скапливаются у подножия, а вовремя паводков и половодий размываются, создавая условия для дальнейшего разрушения берега. Размеры таких оползней обычно не большие, объемы редко превышают 20 м³.

· Оползни - блоки. Данный вид оползней встречается редко. Он образуется на склонах междуречий высотой 30 м и более.

Для борьбы с явлениями, вызванными боковой эрозией рек, или его предотвращением производят: дорогостоящие укрепления берегов в виде сетчатых конструкций, бетона, и других закрепляющих мероприятий, возводят дамбы, осуществляют различные регуляционные мероприятия на реках вплоть до создания искусственного русла, отводящего поток от подвергнувшегося его воздействию объекта, иногда переносят на новые места населенные пункты, инженерные сооружения, коммуникации [1].

3. Боковая эрозия рек бассейна ОБИ

Физико-географические условия Томской области обусловили широкое распространение здесь различных экзогенных процессов. К ним в частности относиться и боковая эрозия, занимая второе место в комплексе общих экзогенных процессов после болотообразования в данной области (рисунок 8). Горизонтальные деформации речных русел сопровождаться размывом значительных площадей, а также разрушением населенных пунктов, стоящих на берегах, что говорит о важности их практического изучения.

Рисунок 8 - Районирование территории России по условиям размыва речных берегов.

Области: 1 - повсеместного размыва берегов рек, 2 - устойчивых к размыву берегов рек, 3 - чередование рек и участками рек с локальными размывами берегов на равнинных участках, 4 - с неразрываемыми скальными берегами, 5 - чередование рек с неразрываемыми и размываемыми берегами в горных районах.

Морфодинамические типы русла: 6 - горные, 7 - полугорные, 8 - относительно прямолинейные, 9 - врезанные излучины, 10 - разветвленные, 11 - относительно неразветвленные, прямолинейные, 12 - вынужденные излучины, 13 - свободные излучины, 14 - прорванные излучины, 15 - сопряженные и разбросанные разветвления

Интенсивность размыва берегов, м/год: 16 - слабая (до 2), 17 - средняя (2-5), 18 - сильная (5-10),19 - очень сильная (более 10),20 - зафиксированные экстремальные для данной реки скорости размыва берегов, м/год [1].

3.1 Боковая эрозия в среднем течении Оби

Боковая эрозия в среднем течении Оби достигает значительных величин. Например, у с. Кривошеина за 60 лет Обь сместилась влево на многие сотни метров, разрушив обширную площадь села и его окрестностей. Ниже по течению рекой полностью смыто несколько деревень.

Русло реки Оби менялось неоднократно: в 1907 году оно располагалось у с. Леботер, а к 1918 году сместилось к селу Даниловка, в 1988 году Обь отступила на 10 км вправо, и в результате переместилась к пристани Чалково. Ниже по течению в 1950 году главное русло Оби было у устья речки Сарафановки, где построен лесоперевалочный пункт. В 1960 году Обь сместилась на 3 км влево. Город Колпашево расположен на правом берегу Оби. За 59 лет разрушено более 6 км² городской площади, снесено несколько улиц, половина города провалилась, а объём снесённого в реку грунта составил около 100 млн. м^{3 (}рисунок 9). У поселка Каргасок с 1929 по 1965 г. Обь размыла полосу берега шириной около 850 м. Скорость размыва рекой берега достигает 24 м/год [10].

Рисунок 9 - "Колпашевский яр" летом 2010 года [12]

Поселок Красный Яр расположен на правом берегу реки Оби, который размывается весной со скоростью 3-4 метра в год. В результате "усадьбы…падают в реку".

Томской геологоразведочной экспедицией у крупных населенных пунктов (г. Колпашево, с. Александровское и др.) установлены стационарные русловые посты, где проводятся промеры переработки берегов по выбранным профилям с использованием геодезических инструментов. В 1984 году Льготиным были опубликованы результаты стационарных наблюдений (таблица 2).

Таблица 2 - Интенсивность берегопереработки на русловых постах [3]. Результат

Результаты разрушения берегов Оби еще в 1968 году доведены до хозяйственных органов, однако никаких мер по защите берегов не принимается [3].

3.2 Боковая эрозия на реке Кеть

По берегам реки Кети так же происходят эрозионные процессы береговой линии, например, при подмыве ее берегов растущий на ней лес падает в воду, образуя огромное количество карчей (древесных стволов и корней, лежащих на дне реки), которые приводят к пагубным последствиям, начиная от загрязнения реки заканчивая образованием на ней заторов.

Кеть - река меандрирующая, что связанно так же с боковой эрозией, 77 % длины ее русла приходиться на излучины, 40 % из которых - пологие, 28 % - развитые, и 14 % - крутые излучины. Скорость отступания вогнутых береговых излучин составляет 3,3 м/год, у крутых излучин, и 8,2 м/год у крутых излучин [11]. И именно с развитием меандр можно связать развитее оползневых и обвальных процессов, происходящих на реке.

На разрушение берегов реки Кети обращали внимание и путешественники, например Избрант Идес, проплывающий на лодке по реке Кеть писал, что "весной, когда лед на реке вскрывается, сильный ледоход при полной воде подтачивает высокие берега так, что целые утесы обрушиваются вниз".

Так же примером опасного влияния боковой эрозии реки Кети служит смыв деревни Пушкарева, упомянутый выше. Разрушение деревни произошло в результате образования нового протока на реке весной 1875 года, который расширяясь, смыл сначала часть деревни в 1940, а впоследствии и ее всю в 1953 году (рисунок 10). Проанализировав данные здесь можно сделать вывод о том, что у деревни Пушкаревой в течение 35 лет размыта полоса берега шириной до 230 м.

Рисунок 10 - Размыв берега реки Кети в районе д. Пушкарева: 1 - положение русла в 1918 г.; 2 - в 1953 г.; 3 - площадь размыва за 1918 - 1953 гг.; 4 - площадь намыва; 5 - бровки уступа; 6 - направление течение реки [3]

Скорость нарастания и размыва островов на р. Кеть значительна. Например, остров Таинбор существенно увеличился с 1918 по 1953 год. В 1918 году его длина составляла 800 м, а ширина 200 м. В 1953 году длина острова достигла 1000 м, а ширина 300 м. В 1981 году эти величины соответственно составляли 1030 м и 250 м [3].

3.3 Боковая эрозия на реке Чулым

На всем своем протяжении Чулым меандрирует. Всего на Чулыме насчитывается 318 излучин. Из них 74 % относится к сегментным, 16 % к омеговидным, 5 % к синусоидальным, 3 % к заваленным, и 2 % к прочим.

Надпойменные террасы, возле уступов которых река образует вынужденные излучины размываются со сравнительно небольшой скоростью - 0,2-0,6 м/год [11].

За 42 года на реке Чулым в районе с. Чердаты размыло полосу берега шириной около 150 м. У деревни Альмяково, расположенной на правом берегу Чулыма за последние 10 лет смыта целая улица. Огромная масса грунта обваливается здесь с 20-метрового яра на протяжении 1,5 км и оседает на первых двух перекатах, делая их опасными для судоходства, в результате приходиться затрачивать огромные средства для углубления фарватера.

По данным Ю.И. Каменскова скорость разрушения надпойменных террас в среднем течении Чулыма за 1971-1976 гг. составила в среднем 0,2-0,5 м/год. По В.П. Кулиш и П.И. Сараеву максимальные деформации берегов поймы Чулыма достигают 25 м/год [3].

Село Зырянское находиться на левом берегу реки Чулым, в верхнем крыле ее излучины. Непосредственно вдоль береговой линий данного участка находиться сооружения хлебоприемного пункта, хозяйственные постройки, жилые дома, находящиеся по ул. Джержинского, пер. Гоголя, и автодорога с покрытием в пос. Причулымский. На протяжении берега от складов ХПП и далее по течению реки прослеживаются следы размыва и обрушений блоков грунта до 10*2,5 м (рисунок 11). В результате размыва берега в 2006 г, который составил в разных местах от 3 до 10 м, значительно сократилось расстояние от бровки склона до жилого дома, а так же в пределах усадьбы №28 по ул. Дзержинского разрушение берегового уступа привело к разрушению огородного участка площадью около 2600 м^{2 (}рисунок 12). В результате по данным инструментальных замеров в пределах с. Зырянское размыв берегового уступа за период с 2000 по 2006 гг. составил от 1,5 до 29, 5 м. Ниже по течению реки Чулым от с. Зырянское размыв берегового уступа за период с 1990 по 2006 гг. составил от 73 до 105 м. Проанализировав данные можно сделать вывод от том, что при сохранении темпов размыва через 3 - 5 лет возможно разрушение автодороги.

Рисунок 11 - Здания Зыряновского ХПП в непосредственной близости от бровки размываемого берега р. Чулым, с. Зыряновское Томской области [12]

Рисунок 12 - Размыв берегов уступа р. Чулым у дома №28 по ул. Джержинского в с. Зырянское [12]

В посёлке Комсомольском, находящимся на р. Чулым так же наблюдается размыв берегов и оврагообразование вдоль береговой линии. Овраг, рассекающий береговой уступ ниже по течению реки Чулым от ул. Рабочей, углубился на всем своем протяжении практически до уреза воды (рисунок 13). По данным инструментальных замеров, ширина оврага составила 21 м, длина - 64 м, величина роста - 4 и 14 м, с 09.06.05 г. по 13.07.06 г. величина размыва берега составила от 1,5 до 17,5 м [11].

Рисунок 13 - Развивающийся овраг в пос. Комсамольск Первомайского района [12]

3.4 Боковая эрозия на реке Томь

Обширная оползневая зона расположена на правом берегу реки Томи в районе города Томска. Здесь находиться благоприятные условия для образования и развития оползней. Река Томь интенсивно разрушает берег и размывает оползшие к подножью ядра породы. Весьма активны склоновые гравитационные процессы у Лагерного сада. Ширина оползневой зоны в районе г. Томска изменяется от 400 м до 800 м, а протяженность ее равна 7 км. Здесь наблюдаются оползневые и обвальные процессы и явления, в результате которых образуются различные типы оползней. Среди них наиболее крупные и чаще встречаются оползни скольжения, реже оползни выдавливания и оползни-потоки. К устью Басандайки интенсивность развития оползней ослабевает [3].

Данный оползневой опасный участок разделили на 5 районов:

1. Район наносно-фильтровальной станции (НФС). Здесь выделены три оползня скольжения, два из которых в рельефе почти не выражены, и один четко выделяется в рельефе. В паводковый период язык оползня размывается водным потоком р. Томи. Противооползневые работы на этом участке не проводилось, с 1989 г. оползневые подвижки прекратились. В головных частях всех оползней идет процесс естественного уполаживания стенки отрыва, в результате этого в стенке отрыва оползня обнажился технический водовод, что может привести к его провисанию и разрыву.

2. Район мыса "Боец".

Здесь развито 6 оползней-потоков. В результате проведенных противооползневых мероприятий удалось стабилизировать 2 оползня, остальные продолжают активно развиваться в течение всего периода наблюдений (с 1984 г). Максимальная активность проявляет один из оползней. Общее смещение его составило 600 см (в 2005 г. - 480 см). В пределах надоползневого уступа формируются небольшие оползневые блоки (объемом до 120 м³), которые смещаются вниз по склону. Выше стенки отрыва образовалась новая трещина, оконтурившая площадь 20 - 25 м² Смещение вновь образованного блока составило 4 см (рисунок 14).

3. Центральная часть участка Лагерный Сад.

До проведения противооползневых мероприятий здесь выделялось 9 различных по механизму смещения оползневых тел. В результате проведенных мероприятий пять оползней стабилизировались; четыре оползня в рельефе не выделяются. В 2006 г., как и в предыдущем году, на границе двух оползней в мае отмечено проседание склона на 5 см. Тогда же в районе корпусов ТУСУРа зафиксированы новые трещины.

В центральной части одного из оползней на данном участке наблюдается рост и углубление промоины, которая постепенно превращается в овраг.

Рисунок 14 - Правый борт оползня в районе мыса "Боец", Лагерный сад, г. Томск [13]

4. Район, включающий в себя 3 оползня

На участке развития этих оползней противооползневые работы проведены в неполном объеме. В верхней части одного из оползней построена и до настоящего времени эффективно работает дренажная прорезь. В настоящее время все оползни находятся в относительно стабильном состоянии. По результатам наблюдений за грунтовыми реперами здесь фиксируется медленная постоянная ползучесть грунтов интенсивностью до 0,5-0,6 см в год.

5. Район полигона СФТИ.

Данный район характеризуется значительной активностью процессов. Здесь развито шесть оползней скольжения нижнего яруса и два верхнего яруса. Этот район по площади активизации более чем вдвое превышает активный район у мыса "Боец". Противооползневые работы на этом участке не проводились.

В 2006 г. наибольшая активность в этом районе зафиксирована на одном из оползне (рисунок 15). За апрель - сентябрь средняя часть оползня сместилась на 250 - 600 см. В начале мая язык оползня объемом около 300 м³ сполз в р. Томь на расстояние 15 - 18 м.

В конце ул. 19-ой Гвардейской дивизии, у проходной НИИ ПММ, отмечается формирование трещины сброса с амплитудой смещения до 5 см, захватывающей надоползневой склон вглубь "плато" на 5 - 7 м. Под угрозой разрушения оказались технологическая дорога и резервные водоводы Томской ГРЭС-2, здание полигона СФТИ. В результате значительных деформаций (трещины до 10 - 12 см), здания и сооружения НИИ ПММ ТГУ демонтированы.

Рисунок 15 - Стенка отрыва оползня на участке района полигона СФТИ, Лагерный сад, г. Томск [13]

В 1979 г. для предотвращения разрушения склона и защиты инженерных сооружений этой части города был разработан ряд рабочих проектов противооползневых мероприятий, реализация которых в той или иной мере позволила снизить активность оползневых процессов. В дальнейшем был разработан "Комплексный проект противооползневых мероприятий на правом берегу р. Томи в г. Томске", в соответствии с которым на склоне были проведены соответствующие мероприятия, выполнено строительство различных видов противооползневых сооружений [13].

Заключение

В итоге можно сказать о том, что изучаемая территория относительно рек России наиболее подвержена горизонтальным деформациям рек, что связано с географическими условиями, развивающимися на данной территории, которые являются благоприятными для развития данного процесса. Так как боковая эрозия является непрерывным динамическим процессом, и смещение русел рек происходит повсеместно, оказывая большое влияние на активизацию склоновых гравитационных процессов, изучение береговых деформаций продолжается. Выявляются новые оползневые и осыпные участки на берегах рек, производиться мониторинг опасных участков береговой линии рек, даются рекомендации по ее укреплению.

Список использованной литературы

1. Чалов Р.С. Почему размываются берега рек // Соросовский образовательный журнал. 2000. - Том № 6. - С.99-106.

2. Чалов Р.С. Географические исследования русловых процессов / Р. С Чалов. - М.: Изд-во Моск ун-та, 1979. - 234 с.

3. Евсеева Н.С. Рельефообразование в лесоболотной зоне Западно-Сибирской равнины / Н.С. Евсеева, А.А. Земцов. - Томск: Изд-во Томского гос. ун-та, 1990. - 242 с.

4. Маккавеев Николай Иванович [Электронный ресурс] // Научно-исследовательская лаборатория эрозии почв и русловых процессов им.Н.И. Маккавеева - Электрон. Дан. - URL: http://makkaveev-lab. narod.ru/MakkBio. htm (дата обращения 06.05.2015)

5. Попов, Иван Васильевич [Электронный ресурс] // Википедия: свободная энциклопедия - Электрон. дан. - URL: https: // ru. wikipedia.org/wiki/Попов,_Иван_Васильевич_ (инженер-геолог) (дата обращения 07.05.2015)

6. Козловские Е.А. Горная энциклопедия: В 5 т. / Гл. ред. Е.А. Козловский. - М.: Сов. энциклопедия, 1984-1991. Т.1: Аа-лава - Геосистема. - 1984. - 560 с.

7. Эрозия [Электронный ресурс] // Википедия: свободная энциклопедия - Электрон. дан. - URL: https: // ru. wikipedia.org/wiki/Эрозия_ (геология) (дата обращения 23.04.2015)

8. Рычагов Г.И. Общая геоморфология: учебник. - 3-е изд., перераб. и доп. / Г.И. Рычагов. - М.: Изд-во Моск. ун-та: Наука, 2006. - 416 с.

9. Крутовский А.О., Льготин В.А. Природные факторы развития береговой эрозии на реках Томской области // Вестник ТГУ. 2001. - Том № 274. - С.108 - 113.

10. Буренина Т. А, Земцов А.А. Деформации берегов р. Оби в пределах Томской области // Вопросы географии Сибири. 1978. - Вып.11 С. - 111-120.

11. Чалов Р.С. Русловые процессы и водные пути на реках Обского бассейна / Под редакцией Р.С. Чалова, Е.М. Плескевича, В.А. Баулы. - Новосибирск: РИПЭЛ плюс, 2001. - 300с.

12. Проявление экзогенных процессов в Первомайском, Чаинском, Зырянском и Томском районах [Электронный ресурс] // РЦ Томскгеомониторинг - Электрон. дан. - URL: http://www.tgm.ru/sib/hotnews. php? n=25 (дата обращения 02.05.2015)

13. Оползневые процессы на территории Лагерного Сада.Г. Томск [Электронный ресурс] // РЦ Томскгеомониторинг - Электрон. дан. - URL: http://www.tgm.ru/sib/hotnews. php? n=27 (дата обращения 02.05.2015)

Размещено на Allbest.ru