Устойчивость речных русел, критерии устойчивости речных русел.
Для сравнения рек по скорости развития русловых деформаций применяется понятие — устойчивость русла.
Она оценивается как количественными характеристиками русловых деформаций (скоростью перемещения побочней, перекатов, интенсивностью размыва берегов и т. д.), так и качественными описаниями, опирающимися на зависимость формы русла от степени его подвижности (при прочих равных условиях реки с неустойчивым руслом характеризуются делением его на рукава и отсутствием типичных излучин).
Критерии устойчивости речных русел
Первая попытка интегральной оценки устойчивости русла принадлежит В.М.Лохтину.
Число Лохтина: Λ = d/ Hкм
где Hкм - километрическое падение (км/км)
При помощи числа Лохтина можно судить о сравнительной устойчивости русел рек близких порядков
В.М. Маккавеев предложил модификацию числа Лохтина: Λ’ = d/hI
Наряду с этим распространены другие показатели. К.В. Гришанин получил показатель возможной интенсивности деформации, который представляет собой величину, обратную устойчивости русла:
Н. И. Маккавеев (1971) предлагает следующий вариант модификации числа Лохтина,
названный коэффициентом стабильности русла:
где d - средний поперечник наносов, мм; b - ширина меженного русла, м.
Какие расходы называются руслоформирующими
Расходы воды, при которых переносится (в многолетнем разрезе) максимальное количество наносов, вследствие чего их влияние на формирование русла оказывается наибольшим, называются руслоформирующими.
В зависимости от
характера половодья,
повторяемости каждого интервала расходов,
степени затопляемости поймы,
особенностей поверхности поймы,
состава аллювия
руслоформирующие расходы соответствуют разным диапазонам уровней воды, имеющим неодинаковую обеспеченность.
Обычно в разных природных условиях устанавливается от одного до трех интервалов таких расходов.
23. Основные гидроморфологические зависимости. Как влияют факторы руслового процесса на направленность вертикальных деформаций русла.
В процессе длительного взаимодействия потока и русла между его морфометрическими и гидравлическими характеристиками устанавливаются определенные соотношения, которые получили название гидроморфологических зависимостей.
Поскольку при данных сочетаниях факторов руслового процесса, составе руслообразующих наносов, условиях прохождения руслоформирующих расходов и т. д. возникают вполне определенные формы русла, то гидроморфологические зависимости иногда также называют показателями устойчивости русла
Попытки найти связь между гидравлическими элементами потока и формой поперечного сечения русла делались уже с середины прошлого столетия.
Одна из первых гидроморфологических формул была предложена В.Г. Глушковым, установившим связь между средней шириной b и средней глубиной h речного русла:
где ω - площадь живого сечения; А - коэффициент, зависящий от характера грунта.
М. А. Великанов преобразовал формулу в размерную, введя в числитель средний диаметр d частиц аллювия
Статистический анализ был выполнен многими исследователями.
Ширина русла в общем возрастает с увеличением расхода воды и убывает с увеличением противоэрозионной устойчивости грунтов ложа.
С ростом расходов воды увеличиваются скорости течения и ухудшаются условия устойчивости береговых откосов, которые становятся положе, что повышает относительную ширину русла
Главным фактором, влияющим на относительную ширину русла и среднюю крутизну откосов берегов, является характер грунта.
Влияние расхода воды и уклона на параметры сечения русла учитывается системой гидроморфологических зависимостей М. А. Великанова:
где А, х – эмпирические коэффициенты
Влияние особенностей развития вертикальных деформаций на относительную глубину русла отчетливо проявляется при сравнении районов преобладания глубинной или боковой эрозии.
При этом также имеет большое значение характер грунта берегов.
Средняя относительная глубина особенно резко уменьшается там, где с вышележащего участка реки поступает аллювий более крупный, чем частицы отложений, составляющих берега (например, у рек сухих областей, стекающих с поднимающихся горных хребтов, в районах пересечения рекой пояса лёссовидных отложений предгорий).
Оценку направленности вертикальных деформаций можно про¬изводить с использованием гидроморфологической зависимости К. В. Гришанина,
полученной для устойчивых плесовых участков рек. В качестве условия для определения направленности их развития (эрозия дна или аккумуляция наносов) предлагается неравенство 0,75<M<1,05
Если значение М >1,05, то участок реки характеризуется недостаточной транспортирующей способностью потока и в его пределах будет происходить аккумуляция. Наоборот, при М<0,75 транспортирующая способность потока повышена, и русло размывается.
Наряду с использованием гидроморфологических зависимостей расчет русловых деформаций может производиться по эмпирическим формулам.
Эти формулы и условия их применения приведены в руководствах и рекомендациях по учету русловых деформаций при возведении гидротехнических сооружений.