Сток взвешенных наносов главнейших рек
Количество наносов, выносимое реками к своим устьям, зависит от мутности и величины стока воды. Очевидно, что при одинаковой мутности вод более значительным стоком взвешенных наносов будет обладать река, имеющая большую водность.
Из числа равнинных рек Европейской части СССР больше всего выносит твердого материала Волга; суммарный годовой сток взвешенных наносов ее составляет 25,5 млн. т. Северная Двина за год выносит 10,1 млн. т, Дон - 6,4 млн. т, Ока - 3,0 млн. т, Днепр - 2,2 млн. т (табл. 27). Из азиатских рек больше других выносит наносов Аму-Дарья - 217 млн. т в год, что является рекордной величиной для всех рек СССР. Реки-гиганты Сибири - Обь и Енисей - выносят 10-13 млн. т наносов в год. Что касается горных рек, то воды Вахша наиболее богаты взвешенными наносами, за год он выносит 73,5 млн. т твердого материала. Из кавказских рек наиболее насыщены наносами воды Куры и Терека.
Таблица 27. Сток взвешенных наносов главнейших рек (по Г. И. Шамову)
| Река | Пункт | Сток взвешенных наносов, 106/т | Модуль стока взвешенных наносов, т/км2 |
| Северная Двина | Архангельск | 10,1 | 29,0 |
| Днепр | Кременчуг | 2,2 | 5,7 |
| Южный Буг | Александровка | 0,3 | 6,5 |
| Волга | Дубровка | 25,5 | 18,8 |
| Ока | Новинки | 3,0 | 12,4 |
| Кама | Чистополь | 10,0 | 19,6 |
| Белая | Бирск | 2,8 | 24,0 |
| Вятка | Вятские Поляны | 3,0 | 24,0 |
| Урал | Тополинский | 3,3 | 17,1 |
| Дон | Раздорская | 6,4 | 17,0 |
| Северный Донец | Усть-Белокалитвинская | 1,3 | 16,0 |
| Кубань | Тиховский | 8,8 | |
| Риони | Сакочакидзе | 8,0 | |
| Терек | Каргалинская | 26,0 | |
| Сулак | Миатлы | 15,2 | |
| Самур | Ахты | 2,6 | |
| Кура | Сабирабад | 36,3 | |
| Араке | Карадонлы | 15,7 | |
| Обь | Салехард | 12,9 | 5,3 |
| Иртыш | Тобольск | 11,2 | 11,6 |
| Тобол | Липовское | 1,7 | 4,3 |
| Пур | Самбург | 0,6 | 9,4 |
| Енисей | Игарка | 10,5 | 4,2 |
| Лена | Табага | 7,0 | 7,7 |
| Алдан | Охотский перевоз | 2,8 | 5,9 |
| Колыма | Усть-Средникан | 1,0 | 10,0 |
| Амур | Комсомольск | (61) | (35,8) |
| Или | Илийское | 85,6 | |
| Чу | Фурманово | 1,0 | 38,6 |
| Сыр-Дарья | Беговат | 24,7 | |
| Чирчик | Чиназ | 2,5 | |
| Аму-Дарья | Керки | ||
| Вахш | Головное сооружение канала имени И. В. Сталина | 73,5 |
В результате большого количества выносимых потоками наносов в устьях многих рек образуются обширные дельты; их площади достигают нескольких тысяч и даже десятков тысяч квадратных километров и ежегодно продвигаются вглубь моря, иногда до 100 м и более. Таковы дельты Волги (13000 км2), Лены (30000 км2), Индигирки (7000 км2), Аму-Дарьи (около 7000 км2) и т. д.
Если сток взвешенных наносов представить в виде смыва с поверхности бассейна, выраженного в тоннах с 1 км2, то для большинства равнинных рек его значения составят 5-25 т/км2 в год. Совсем иное наблюдается на горных реках; здесь ежегодный смыв достигает больших величин - 600-2300 т/км2 (Риони, Сулак, Самур, Аму-Дарья, Вахш).
При отнесении объема наносов, выносимых реками, к площади бассейна, можно получить среднюю высоту слоя, смываемого с поверхности бассейна, или величину, на которую он (бассейн) понижается в результате эрозии. Если объем наносов был взят за год, то полученная величина будет представлять собой скорость эрозии, которую принято обычно выражать в мм/год.
Приводимые в табл. 28 данные о скорости эрозии показывают, что в равнинных бассейнах она исчисляется сотыми долями миллиметра в год, а в горных достигает миллиметра и более.
Таблица 28. Скорость эрозии в бассейнах некоторых рек
| Бассейн | Скорость эрозии, мм/год | Число лет, через которое поверхность бассейна понизится в среднем на 1 м |
| Северная Двина | 0,02 | |
| Волга | 0,013 | |
| Дон | 0,011 | |
| Терек | 0,44 | |
| Самур | 0,72 | |
| Вахш | 1,44 |
Соотношение стока взвешенных наносов и растворенных в воде веществ
Интересно сопоставить размеры стока взвешенных наносов со стоком химически растворенных в воде веществ. Такое сопоставление показывает, что на равнинных реках сток химически растворенных в воде веществ значительно превышает сток взвешенных наносов.
Если суммарный сток взвешенных наносов химически растворенных в воде веществ принять за 100%, то сток последних на равнинных реках лесной зоны Европейской и Азиатской частей СССР составляет в среднем 65-85%, а лесостепной и степной зон (Дон, Урал) примерно равен 40-50%.
В горных районах соотношение резко изменяется. Здесь на долю взвешенных наносов приходится до 90% (табл. 29).
Таблица 29. Соотношение стока взвешенных наносов и стока химически растворенных в воде веществ
| Река | Пункт | Сток взвешенных наносов | Сток химических растворенных в воде веществ | ||
| 106 т | % | 106 т | % | ||
| Северная Двина | Архангельск | 10,1 | 37,0 | 17,3 | 63,0 |
| Днепр | Кременчуг | 2,2 | 20,4 | 8,6 | 79,6 |
| Южный Буг | Александровка | 0,3 | 33,3 | 0,6 | 66,7 |
| Волга | Дубровка | 25,5 | 34,0 | 50,0 | 66,0 |
| Урал | Тополинский | 3,3 | 50,0 | 3,3 | 50,0 |
| Дон | Раздорская | 6,4 | 56,0 | 6,2 | 44,0 |
| Кубань | Тиховский | 8,8 | 82,0 | 2,0 | 18,0 |
| Риони | Сакочакидзе | 8,0 | 77,5 | 2,3 | 22,5 |
| Терек | Каргалинская | 26,0 | 89,3 | 3,1 | 10,7 |
| Кура | Сабирабад | 36,3 | 89,0 | 4,4 | 11,0 |
| Обь | Салехард | 12,9 | 29,9 | 30,2 | 70,1 |
| Енисей | Игарка | 10,5 | 26,3 | 29,5 | 73,7 |
| Лена | Табарга | 7,0 | 14,5 | 41,3 | 85,5 |
| Колыма | Усть-Средникан | 1,0 | 21,8 | (3,6) | (79,2) |
| Амур | Комсомольск | (61,0) | (76,6) | (18,7) | (23,4) |
| Сыр-Дарья | Беговат | 24,7 | 80,5 | 6,0 | 19,5 |
| Аму-Дарья | Керки | 92,2 | 17,7 | 7,8 |
Селевые явления
Явление, известное на Кавказе под названием сель, а в Средней Азии как силь, представляет собой кратковременный и весьма мощный паводок с чрезвычайно большим содержанием твердого материала - глины, песка, щебня и камней. Количество выносимых селем твердых материалов в несколько десятков, а иногда сотен раз превышает количество наносов, выносимых обычным паводком.
Сель движется валом, весьма крутым в лобовой части, или, что случается чаще, последовательными валами, обычно образующимися в результате прорывов заторов, возникающих при нагромождении камней в местах крутых поворотов и резких сужений русла.
По характеру выносимой потоком массы сели могут быть разделены, по М. А. Великанову, на три типа: грязевые, грязекаменные и водно-каменные. При прекращении движения селевая масса не распадается на составные части, а медленно застывает наподобие лавы или бетона.
Селевые явления наблюдаются преимущественно в горных районах и на территории СССР особенно развиты в Средней Азии и на Кавказе. Здесь они повторяются довольно часто и иногда приносят большой ущерб народному хозяйству. Их разрушающему действию нередко подвергаются гидротехнические сооружения, населенные пункты и т. д. Сели имеют место также на реках горной части Крыма и Южного Прибайкалья, однако здесь они не обладают столь разрушительной силой.
На Кавказе селевые потоки наблюдаются главным образом в Восточном Закавказье, где они особенно развиты в бассейне Алазани (на южном склоне Главного Кавказского хребта, на южном и северном склонах Кахетинских гор, на северных склонах Цивгомборского хребта и на южных склонах хребта Боз-Даг). Селевые потоки отмечаются на трассе Военно-Грузинской дороги, на южном склоне Малого Кавказа (Ордубадский район) и в других местах.
В сильно облесенном Западном Закавказье селевые потоки более редки и наблюдаются, например, на трассе Военно-Осетинкой дороги. На Северном Кавказе они наблюдаются в верхней части бассейна Терека и в средней части бассейна Баксана.
Такое распределение селей на территории Кавказа не является случайным. Для их образования, помимо интенсивных ливней, необходимо накопление в селевом бассейне достаточно большого количества продуктов выветривания. А это имеет место прежде всего в условиях более засушливого климата, с длительными бездождными периодами, способствующими накоплению твердого материала на склонах гор. Именно поэтому наиболее селеносными на территории Кавказа являются реки Восточного Закавказья. Об этом же свидетельствует отсутствие селевых явлений в других горных районах СССР - на Урале, Алтае, Дальнем Востоке и др.
Сели на Кавказе преимущественно носят характер грязекаменных потоков. Таковы, например, сели, наблюдающиеся на реках, стекающих с южного склона восточной части Главного Кавказского хребта (Киш-Чай и др.), сложенного из легко под дающихся разрушению глинистых сланцев, песчаников и известняков. Типичные водно-каменные сели наблюдаются на р. Гедар (у г. Ереван), поверхность водосбора которой в основном сложена лавами.
В Средней Азии особенно часто селевые явления наблюдаются на реках Ферганской долины, стекающих со склонов Туркестане Алайского, Чаткальского и Ферганского хребтов, ограничивающих долину с севера и юга. Большим развитием селевых явлений отличаются северные склоны Копет-Дага, где мощные селевые потоки часто приносят повреждения железнодорожным сооружениям дороги Ашхабад - Красноводск. Одним из наиболее селеопасных районов Средней Азии является северный склон Заилийского Алатау. Грязекаменные потоки Малой Алматинки, стекаю щей со склонов этого хребта, иногда причиняют большой ущерб столице Казахской ССР - г. Алма-Ата.
На Кавказе селевые потоки чаще всего наблюдаются и июле-августе. В Средней Азии наибольшая повторяемость их падает на период с апреля по июль, с максимумом в мае-июне. Селевые паводки на одних реках наблюдаются 1-2 раза в год, а на других - 1 раз в несколько лет. Катастрофические селевые паводки бывают редко. Так, например, в районе г. Алма-Ата после известного своими катастрофическими последствиями селевого паводка 1921 г. новый значительный сель прошел лишь в 1950 г.
Число последовательных валов при прохождении грязекаменных и водно-каменных селей в некоторых случаях может быть велико и измеряться несколькими десятками. Число волн паводка на р. Киш-Чай при прохождении селя в 1901 г. достигало 12-16, а на р. Малой Алматинке в 1921 г. было 90 волн. Высота отдельных валов может достигать 2-7 м и более. По имеющимся весьма приближенным данным, полученным в результате расчета или косвенными способами, скорость движения селевых паводков составляет 2-5 м/сек. Средняя скорость волны паводка на р. Киш-Чай в 1936 г. оказалась равной 2,1 м/сек. Длительность селевых паводков исчисляется часами (чаще всего 1-2 часа, реже до 12-24 часов).
Количество твердого материала, выносимого селевыми потоками достигает 30-50% от общего объема селя (на Малой Алматинке в 1921 г. - 43%, на Киш-Чай в 1936 г. - 46%, на Гедаре в 1946г. - 28%).
Сель обладает огромной транспортирующей и подъемной способностью. Обломки скал объемом 10-20 м3 в селевых отложениях - нередкое явление. Например, обломок скалы, вынесенный селем горного потока Киш-Чай, имел объем в 127 м3.
Количество выносимого селем твердого материала за один ливень достигает очень больших величин. Так, например, сель 1936 г., прошедший в бассейне Киш-Чай, вынес 2180 тыс. м3 твердого материала, причем площадь селеобразующих очагов, т. е. та поверхность, с которой были снесены эти наносы, равна всего 25 км2. Получается, что с 1 км2 было вынесено за один ливень более 87 тыс. м3 материала.
Устойчивость русел рек
В результате производимой реками эрозионной работы, которая особенно проявляется в периоды прохождения половодья и паводков, русла рек деформируются: они меняют свои очертания в плане и смещаются в высотном отношении. Строго говоря, нет устойчивых русел, т. е. таких, которые не подвергались бы изменениям. Разница лишь в том, что одни реки очень медленно изменяют свои русла, тогда как другие быстро переформировывают их в периоды прохождения значительных паводков. Если в качестве показателя степени устойчивости русла рек принять так называемый коэффициент В. М. Лохтина Г = d/h, где d - средний диаметр частиц грунта, слагающего русла рек, и h - падение в метрах на 1 км, то на территории СССР можно выделить следующие типы рек (рис. 41).
1. Горные реки наименьшей устойчивости; изменяются не только очертания русла в плане, но часто под влиянием селей и очертания долины. Для таких рек Г = 2,5. Этот тип рек характерен для горных районов Кавказа и Средней Азии.
2. Равнинные реки наименьшей устойчивости, русло которых меняется как в глубину, так и в плане (Г = 2,5). К этому типу рек принадлежат транзитные реки Средней Азии (Аму-Дарья, Сыр-Дарья) и реки Заволжья.
3. Мало устойчивые реки, у которых размыв и отложения ограничиваются изменением глубин русла без заметного изменения очертания его в плане (Г = 2,5 - 5). Этот тип рек распространен в центральных и южных районах Европейской части СССР.
4. Сравнительно устойчивые реки, русла которых подвергаются периодическим изменениям на отдельных участках, причем их очертания колеблются около некоторого среднего значения (Г = 5 - 20). К ним относятся реки юго-западных районов Европейской части СССР, бассейны Оби, Амура и севера Сибири.
5. Устойчивые реки, русло которых сложено неразмываемыми грунтами или энергия потока мала для размыва (Г = 20). К ним относятся реки Карело-Финской ССР, Урала и бассейна Енисея.
Рис. 41. Районирование рек СССР по степени устойчивости русла (по М. И. Львовичу).
Значения коэфициентов Г (по В. М. Лохтину):I1 и I2, - Г < 2,5, II - Г от 2,5 до 5, III - Г от 5 до 20, IV- Г от 20 до 50.