Поиск по базе сайта:
Закономерности многолетней динамики крупных русловых форм (на примере бассейна верхнего днепра в середине XIX начале XXI века) icon

Закономерности многолетней динамики крупных русловых форм (на примере бассейна верхнего днепра в середине XIX начале XXI века)




Скачати 136.28 Kb.
НазваЗакономерности многолетней динамики крупных русловых форм (на примере бассейна верхнего днепра в середине XIX начале XXI века)
Дата конвертації15.02.2013
Розмір136.28 Kb.
ТипЗакон

ЗАКОНОМЕРНОСТИ МНОГОЛЕТНЕЙ ДИНАМИКИ КРУПНЫХ РУСЛОВЫХ ФОРМ (НА ПРИМЕРЕ БАССЕЙНА ВЕРХНЕГО ДНЕПРА В СЕРЕДИНЕ XIX – НАЧАЛЕ XXI ВЕКА)


Кузнецов Д.С., Лобанов Г.В. , Новикова М.А., Полякова А.В. , Тришкин Б.В.


Брянский государственный университет им. академика И.Г. Петровского, г. Брянск, lobanov_grigorii@mail.ru


THE POWER- LOW OF LONG-TERM DYNAMICS OF LARGE CHANNEL FORMS (ON EXAMPLE OF UPPER DNIEPER BASIN) IN THE MIDDLE OF XIX - AT BEGINNING OF XXI CENTURY)


Kuznetsov D.S., Lobanov G.V., Novikova M.A., Polyakova A.V., Trishkin B.V.


Bryansk State Academician I.G. Petrovsky University

Bryansk, lobanov_grigorii@mail.ru


Рассмотрены особенности подходов к оценке устойчивости речных русел. Проанализированы морфологические и морфодинамические изменения крупных русловых форм (макроизлучин) рек бассейна верхнего Днепра в долгосрочный период. Разработана методика оценки их устойчивости с использованием бальных шкал показателей.


The features of approaches to estimate the stability of river channels were considered. The morphological and morphodynamic changes of the large channel forms of the upper Dnieper river basin in the long term were analyzed. A method of estimate their stability by using a mark scale was developed.


В моделировании устойчивости речных русел распространены два подхода. Первый - через описание взаимодействия факторов руслового процесса. Предполагается, что направление и скорость горизонтальных деформаций зависит от сочетания руслоформирующих факторов. Достоверность результатов моделирования в этом случае определяется соответствием набора факторов масштабу модели. Для сравнения устойчивости типов рек, крупных отрезков течения в разных геолого-геоморфологических условиях необходимо и достаточно учитывать среднемноголетние характеристики стока, обобщённые характеристики грунтов. На локальных отрезках обосновано использование отдельных инженерно-геологических характеристик грунтов, особенностей конфигурации русла, скорости течения [1].

Второй подход предполагает оценку устойчивости через особенности горизонтальных деформаций на некотором отрезке течения. Положение и конфигурация русла в разные моменты времени сопоставляются по данным натурных съемок или картографическим материалам. Показатели, характеризующие динамику русла, зависят от масштаба модели. Изменения отдельных русловых форм описывают скоростью отступания берегового уступа или преобразованием их конфигурации через показатели формы и степени развитости. Использование показателей динамики для характеристики устойчивости обосновано для однотипных русловых форм, отражающих особенности руслового процесса. Излучины разных типов отличаются типичными скоростями горизонтальных деформаций. Морфологические показатели, разработанные для сегментных излучин, развивающихся по классической схеме недостаточны для описания динамики сундучных, заваленных, сложных излучин [2]. Динамика конфигурации русел в целом или крупных отрезков течения характеризуется изменением коэффициента извилистости, соотношением участков разных морфодинамических типов.

В обоих подходах наименее разработана оценка устойчивости крупных русловых форм – протяжённых отрезков русла одного морфодинамического типа, серий излучин. Такие формы известны для рек разных порядков, но информация о характеристиках и факторах их динамики недостаточна для обоснования моделей устойчивости. В рамках обозначенной проблемы разрабатывается подход к оценке устойчивости рек бассейна верхнего Днепра. Объектами анализа предложено использовать макроизлучины рек 4-5 порядка - Болвы, Ипути, Снова, Судости, относящихся к бассейнам Десны и Сожа. Макроизлучины понимаются как крупные изгибы русла, осложнённые формами меньшего порядка – сериями излучин, реже участками разветвлённого или прямолинейного русла. Возникновение макроизлучин определяется структурно-морфологическими особенностями долины и динамикой потока в послеледниковую эпоху повышенной водности. Выбор макроизлучин в качестве модельных объектов обоснован следующими причинами [2]. Во-первых, эти русловые формы хорошо распознаются на геоизображениях разных типов и времени создания, во-вторых, за они сравнительно устойчивы в пространстве в связи с особенностями происхождения, в третьих, их конфигурация является фактором развития русловых форм меньшего порядка.

Разнообразие форм руслового рельефа в границах модельных объектов определяет актуальность подбора показателей динамики, характеризующих морфологические и морфодинамические преобразования русла на всём отрезке. Возможные морфологические изменения модельных объектов для рек бассейна верхнего Днепра представлены группами: упрощение, усложнение, стабильность конфигурации; морфодинамические изменения – преобразованием или сохранением типа динамики. Возможные типы их сочетаний представлены в табл.1.

Таблица 1

Типы динамики русловых процессов на макроизлучинах


Вариант

Изменения морфологии при сохранении морфодинамического типа русла

Изменения морфологии и морфодинамического типа

Усложнение

Развитие сложных, сундучных излучин, увеличение количества разветвлений (фуркаций) русла, сокращение длины прямолинейных отрезков

Смена прямолинейного русла меандрирующим или разветвлённым

Упрощение

Увеличение количества сегментных пологих излучин, уменьшение фуркаций русла, увеличение длины прямолинейных отрезков

Смена меандрирующего или разветвлённого русла прямолинейным

Стабильность

Разнонаправленные изменения в пределах макроизлучины без изменения соотношения длины участков с разной конфигурацией

Разнонаправленные изменения в пределах макроизлучины без изменения соотношения длины участков с разным морфодинамическим типом


Деформации могут быть однотипными для всей макроизлучины или по-разному проявляться во времени и пространстве на разных её участках, что обосновывает введение дополнительной характеристики динамики – согласованности изменений на отрезке течения.

Типы динамики установлены для макроизлучин сопоставлением их конфигурации на разновременных геоизображениях за три периода: середина XIX века   30-е годы XX века, 30-80-е годы XX века, 80-е годы XX века - начало XXI века. Границы периодов определены временем издания картографических материалов и проведения космической съемки. Сведения о конфигурации русла в XIX веке получены из военно-топографических карт масштаба 1:126000, созданных под руководством Ф.Ф. Шуберта, (состояние местности на 60-е гг. XIX века). Источник информации о состоянии русла в ХХ веке   топографические карты масштаба 1:100000 (состояние местности на 1928-1931 и 1988-1992 гг.). Большая величина ошибки привязки старых картографических материалов к распространённым системам координат обосновывает сравнение конфигурации по расположению макроизлучин относительно объектов, положение которых устойчиво во времени [3].

Типы динамики русел использованы для балльной оценки их устойчивости. Предложены 3-х балльные шкалы показателей: морфологические изменения русла, изменения морфодинамического типа, согласованность изменения русловых форм меньшего порядка. Ступени шкалы установлены из динамики конфигурации русла за долгосрочный период (таблица 2). Максимально устойчивыми являются отрезки русла с постоянной конфигурацией в долгосрочный период. Направленность и интенсивность русловых процессов определены здесь с высокой вероятностью для всего отрезка течения. Наименее устойчивыми считаются участки течения, с разнообразными морфологическими и морфодинамическими изменениями, на которых сочетаются разные типы динамики.

Таблица 2

Схема балльной оценки устойчивости русел в пределах макроизлучин в бассейне

Верхнего Днепра


Баллы

Изменение морфодинамического типа

Изменение морфологии русла

Согласованность изменений форм меньшего порядка или их отсутствие

3

Морфодинамическй тип сохраняется на всём протяжении

Конфигурация остаётся стабильной

Согласовано на обоих крыльях

2

Морфодинамический тип изменяется на некоторых отрезках макроизлучины

Конфигурация усложняется или упрощается в пределах одного из крыльев

Согласовано в пределах одного крыла

1

Морфодинамический тип изменяется на большем протяжении русла

Конфигурация усложняется или упрощается на всей макроизлучине

Рассогласовано в пределах одного крыла


Закономерности типов динамики рассмотрены нами по группам факторов руслового процесса – характеристикам стока и прочности руслоформирующих грунтов. Характеристики стока выражены средним уклоном, определенным по крупномасштабным топографическим картам. Особенности грунтов представлены комплексным показателем прочности берегового уступа, полученным методом пенетрации (ручной пенетрометр Eijkelkamp). В таблице 3 сопоставлены значения суммарного балла устойчивости и факторов руслового процесса. Номера модельных объектов увеличиваются вниз по течению. Неполный ряд данных прочности береговых уступов для среднего и нижнего течения р. Снов объясняется положением модельных объектов на территории Украины.

Таблица 3

Устойчивость русел и факторы руслового процесса


Болва (номера макроизлучин вниз по течению)

Номер модельного объекта

Устойчивость (баллы)

Средняя прочность грунтов берегового уступа, Н

Уклон русла

1

8

360

0,22

2

5

280

0,20

3

4

190

0,24

4

5

370

0,28

5

4

330

0,18

6

6

340

0,22

Судость

1

5

250

0,20

2

5

200

0,20

3

7

230

0,12

4

4

260

0,10

5

5

320

0,08

6

9

350

0,09

7

4

350

0,12

8

6

650

0,13

9

6

220

0,08

Снов

1

5

200

1,22

2

7

370

0,62

3

6

350

0,39

4

7

*

0,32

5

5

*

0,29

6

4

*

0,20

7

4

*

0,31

8

4

*

0,15

9

6

*

0,08

10

7

*

0,13

11

6

*

0,13

Ипуть

1

7

220

0,32

2

9

220

0,41

3

8

420

0,52

4

7

290

0,25

5

5

290

0,09

6

7

430

0,09

7

6

420

0,13

8

7

220

0,11

9

6

430

0,07

10

9

450

0,06

  • - объекты на территории Украины


Закономерности устойчивости в наиболее общем виде проявляются для рек Болва, Снов, Ипуть – низкие значения характерны для средних отрезков течения, на которых с позиции теоретической геоморфологии, энергия потока достигает максимальных значений [4].

Закономерность более устойчива для относительно однородных в геолого-геоморфологическом отношении территорий, что в общем соответствует бассейнам Болвы и Снова [5]. Высокая устойчивость верхнего отрезка течения Болвы кроме того объясняется отличиями геолого-геоморфологического строения этой части бассейна – моренной равнины от остальной территории – аллювиально-зандровых равнин, сложенных флювиогляциальными песками. По течению Судости участки русла с разной устойчивостью непериодически чередуются. Вероятно, это связано с отличиями геолого-геоморфологического строения правобережной и левобережной частей бассейна – лёссовой и моренно-зандровой равнины.

Количественная связь устойчивости с факторами руслового процесса представляется менее определённой. Малый объём выборки ограничивает возможности корреляционного анализа, но результаты показывают несущественную зависимость скорости деформаций от уклона русла и средней прочности берегового уступа для всего ряда данных и по отдельным объектам. Наиболее соотносится с теоретическими представлениями о русловом процессе отрезок течения р. Болва, на котором при незначительной разнице уклонов русла, наименее устойчивому участку соответствует грунты с минимальной прочностью. В иных случаях оценить влияние отдельных факторов на скорость деформаций затруднительно.

Полученные данные позволяют характеризовать связь факторов и характеристик динамики как вероятностную. Подобный характер динамики установлен ранее для отдельных русловых форм в бассейне средней Десны [6]. Влияние руслоформирующих факторов на динамику макролизлучин имеет региональные особенности и определяет целесообразность построения серии моделей динамики для разных объектов.


Список литературы


  1. Hooke J.M. Spatial variability, mechanisms and propagation of change in an active meandering river // Geomorphology, 2007. Vol.84. P. 277–296

  2. Чалов Р.С., Завадский А.С., Панин А.В. Речные излучины. М.: Изд-во МГУ. 2004.

  3. Лобанов Г.В., Смирнова Е.А., Прудников Е.Н. Опыт использования ГИС-технологий при анализе русловых деформаций (тезисы) //Матер. межд. науч.-практ. конф. 25-27 октября 2007. – Брянск: РИО БГУ, 2007

  4. Чалов Р.С. Русловедение: теория, география, практика Т.1. Русловые процессы: факторы, механизмы, формы проявления и условия формирования речных русел. М.: ЛКИ, 2008.

  5. Природные ресурсы и окружающая среда субъектов Российской Федерации. Центральный федеральный округ. Брянская область / Администрация Брянской обл.; под ред. Н. Г. Рыбальского, Е. Д. Самотесова, А. Г. Митюкова. - М.: НИИ-Природа, 2007.

  6. Лобанов Г.В. Полякова А.В., Новикова М.А. Вероятностный подход к оценке устойчивости рельефа (на примере горизонтальных русловых деформаций в среднем течении р. Десна) // Сб. материалов VIII семинара молодых ученых вузов, объединяемых Межвузовским научно-координационным советом по проблемам русловых, устьевых и эрозионных процессов при МГУ им. М.В. Ломоносова. – Уфа, 2010




Схожі:




База даних захищена авторським правом ©lib.exdat.com
При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання відкритою для індексації.
звернутися до адміністрації