65 Строение речных долин

При проектировании и строительстве мостовых переходов, плотин и многих других сооружений, находящихся в зоне воз­действия речных систем, существенное значение имеет инженерно-геологическая оценка интенсивности развития речной эрозии и характера аккумуляции наносов.

Речная эрозия проявляется в размыве русел рек и подмыве их берегов. Объектом этой водно-эрозионной деятельности является речная долина. В ее пределах и происходит аккумуляция (накопление) наносов.

В строении речной долины выделяют три основных геоморфологических элемента: русло, пойму и террасы (рис. 26.2, по Ф. В. Котлову).

Русло — наиболее углубленная часть речной долины, занятая водным потоком. Поперечный разрез потока называют живым сечением. Большое значение при выборе участков мостовых переходов имеет степень устойчивости русла, определяемая его боковым размывом.

Пойма — часть долины реки, которая затапливается в период паводка. Ширина пойм может быть от десятков метров до десятков километров (пойма р. Волга — 60 км).

Террасы речные — горизонтальные или слабонаклоненные площадки, расположенные вдоль склонов долины и ограниченные уступами. Первую террасу, которая возвышается над руслом, называют пойменной. Выше расположены надпойменные террасы (I, II и т. д.). В пределах равнинных рек обычно выделяют 3—5 надпойменных террас, в долинах горных рек до 8—10 и даже более, что связано с большой тектонической подвижностью этих районов.

По происхождению и геологическому строению террасы подразделяются на эрозионные, аккумулятивные и цокольные.

Эрозионные, или скульптурные, террасы формируются обычно в долинах горных рек и практически не содержат покрова аллювиальных, т. е. речных отложений. Аккумулятивные террасы (прислоненные и вложенные) полностью сложены аллювиальными отложениями, а цоколь из коренных пород не обнажается на поверхности (террасы р. Волга, Дон и др.). В основании цокольных террас расположен цоколь из коренных пород, частично перекрытый аллювиальными отложениями.

Аккумуляция (накопление) основной части речных наносов про­исходит в низовьях рек — дельтах, которые представляют собой конус выноса с разветвленной сетью рукавов и проток. Значительная часть аллювиальных (речных) отложений накапливается в руслах рек и на поймах.

По условиям накопления на различных участках речной долины выделяют следующие основные типы аллювиальных отложений: русловые, пойменные, старичные и дельтовые.

Русловой аллювий равнинных рек характеризуется преобладаем песчано-гравийного материала. В руслах горных рек обычно залегают крупнообломочные породы (валуны, галечники, гравий) с песчано-глинистым заполнителем. Пойменный аллювий формируется в период паводка и половодий и представлен обычно суглинками, супесями, глинами с включением прослоев и линз песков. Все эти слои отличаются невыдержанностью по составу и свойствам и могут обладать различной сжимаемостью. Более благоприятны для строительства отложения низких и особенно высоких террас.

Наихудшими строительными свойствами обладают старичные отложения, представленные водонасыщенными илами. По Н. Н. Маслову (1982), выявление погребенных линзообразных прослоев старичных илов в процессе инженерно-геологических изысканий является обязательной, но вместе с тем очень трудной задачей.

Весьма значительна мощность песчано-глинистых дельтовых отложений — от десятков до сотен метров. Дельтовые отложения рыхлые, неоднородные по составу, содержат легкорастворимые соли, органические остатки, биохимические газы. Строительство в рай­нах распространения дельтовых отложений затруднительно и требует детального инженерно-геологического обоснования.

В формировании долин любого типа первостепенное значение имеет речная эрозия. Различают эрозию донную, или глубинную, и боковую, ведущую к размыву берегов. Уровень водного бассейна, в который впадает река, является ее базисом эрозии. Он определяет глубину врезания (эрозии) речного водного потока.

В развитии речной долины выделяют несколько стадий. В начальных стадиях водный поток, врезаясь в горные породы, вырабатывает крутостенную (обрывистую) узкую долину. Резко преобладает донная эрозия.

По мере формирования профиля равновесия донная эрозия ослабевает, одновременно значительно усиливается боковая эрозия, которая приводит к подмыву и обрушению берегов. На этой стадии зрелости река становится извилистой, образуя большие петлеобразные излучины - меандры.

Характер геологической деятельности реки при меандрировании резко изменяется. На вогнутом участке долины (в северном полушарии это обычно правый берег) происходит подмыв берега, а на противоположном (выпуклом) отлагаются осадки, образующие отмели и острова. Меандрируя среди собственных наносов, река образует старичные озера или старицы. Постепенно они заполняются илистыми осадками и заболачиваются. На этой стадии «старения» речной долины окончательно вырабатывается профиль равновесия реки.

Инженерно-хозяйственная деятельность человека может усиливать речную эрозию (сброс в реки большого количества воды с орошаемых территорий, дноуглубительные работы и др.) либо ослаб­лять ее (строительство плотин и создание водохранилищ и др.).