Региональные особенности русловых процессов горных рек Юга

РЕГИОНАЛЬНЫЕ ОСОБЕННОСТИ РУСЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ ГОРНЫХ РЕК ЮГА
ДАЛЬНЕГО ВОСТОКА
Махинов А.Н.
Институт водных и экологических проблем ДВО РАН, Хабаровск, Россия
e-mail: [email protected]
Рассматриваются особенности проявления русловых процессов на горных реках юга Дальнего
Востока под влиянием специфических природных условий региона. Показана роль геологического
строения, водного и ледового режимов, залесенности территории и палеогеографических событий
позднего плейстоцена на характер современных эрозионно-аккумулятивных процессов в пределах
рассматриваемого региона.
REGIONAL FEATURES CHANNEL PROCESSES MOUNTAIN RIVER SOUTH OF THE
FAR EAST
Makhinov A.N.
Institute of Water and Ecological Problems FEB RAS, Khabarovsk,Russia
e-mail: [email protected]
The peculiarities of manifestation of channel processes in mountain rivers of the Far East under the
influence of specific environmental conditions in the region. The role of geology, water and ice regimes,
forested areas and paleogeographic events of the late Pleistocene to the nature of modern erosionaccumulative processes within a given region.
Южные районы Дальнего Востока обладают специфическими природными условиями,
влияющими не только на формирование разнообразных ландшафтов, смешение южных и северных
видов растений и животных, но и на рельефообразующие процессы. В частности, на этой территории
своеобразно проявляются эрозионно-аккумулятивные процессы [1].
В пределах рассматриваемого региона распространен преимущественно низкогорный сильно
расчлененный рельеф. Он представлен горной системой Сихотэ-Алиня, Баджало-Буреинским
нагорьем, хребтами Нижнего Приамурья, а также изолированными горными массивами в пределах
обширных низменностей. Эти территории густо расчленены долинами малых водотоков, имеющими
преимущественно крутые склоны с преобладанием процессов медленного смещения рыхлого
материала.
Современный климат территории [2] относится к умеренно-континентальному типу с
муссонными чертами. При этом муссонность наиболее отчетливо выражена в пределах восточного
мегасклона Сихотэ-Алиня и постепенно ослабевает в направлении к континентальной части
территории.
Горные районы характеризуются большим количеством атмосферных осадков, составляющих
600-1000 мм в год и выпадающих крайне неравномерно. Основная их часть приходится на период с
июля по сентябрь, когда выпадает до 80 % осадков часто ливневого характера. В летние месяцы
испарение с земной поверхности составляет около половины от суммы осадков, что приводит к
повышенной увлажненности территории в течение весьма продолжительного времени.
Густота речной сети зависит от количества выпадающих атмосферных осадков, особенностей
рельефа, мощности и фильтрационных свойств горных пород. Для горных районов региона густота
речной сети составляет 1,2-1,4 км/кв. км.
Как известно, подавляющая часть протяженности речной сети горных районов приходится на
водотоки малых порядков. Так, проведенный анализ количества водотоков в бассейнах нескольких
рек пятого порядка в пределах восточного макросклона Северного Сихотэ-Алиня (система р.
Тумнин) показал, что около 75 % водотоков принадлежат первому порядку. Водотоки второго
порядка составляют 19 %, третьего – 4 %, четвертого – чуть более одного процента. Близкие значения
установлены для суммарной протяженности рек этих порядков. Аналогичные данные получены для
западного макросклона Сихотэ-Алиня (бассейны рек Бирушка и Левый Подхоренок).
Водотоки по гидрологическому режиму относятся к дальневосточному типу. Для них
характерна низкая зимняя межень и несколько высоких летних пиков резкого увеличения расходов
воды, обусловленных интенсивными ливневыми дождями (рис. 1). Катастрофические подъемы воды
имеют высокую обеспеченность и случаются один раз в 15-20 лет. Небольшие водотоки зимой
полностью перемерзают.
Рис. 1. Типичный гидрограф ручья Буя (бассейн реки Тумнин)
Горные водотоки рассматриваемой территории формируют морфологически разнообразные
русла и русловые формы рельефа в зависимости от активности проявления одного из факторов,
который в данных природных условиях становится основным. Среди них наиболее существенным в
регионе является особый гидрологический режим рек, обусловленный влиянием муссонности
климата.
1. Многолетняя и сезонная неравномерность стока по-разному проявляется в русловом рельефе
водотоков. В периоды повышенной водности рек и связанных обычно с ними катастрофических
подъемов уровней воды в руслах рек происходят особенно большие преобразования [3, 4]. В
результате изменяется положение в пространстве речных русел и формируются довольно устойчивые
во времени крупные плесы и перекаты (рис. 2). Эти созданные в мощные паводки формы
сохраняются в рельефе речных русел до следующего катастрофического события.
Рис. 2. Чередование плесов и перекатов в русле р. Бирушка (бассейн реки Уссури)
Сезонная изменчивость стока характеризуется наличием разных по мощности паводков.
Соответственно, каждый из них преобразует русло в различной степени. Наиболее крупный паводок
формирует самые значительные по размерам плесы и перекаты, состоящие из вынесенного из
ближайшего плеса галечно-валунного материала. В следующий паводок на перекате происходит
частичный размыв и формирование нового (вторичного) плеса в уже существующем плесе (рис. 3).
Образование вторичного плеса происходит в результате отложений мелкого галечного материала в
виде подводной гряды на дне существующего плеса.
Так, например, в русле р. Бирушки (западный Сихотэ-Алинь) размеры вторичных плесов
составляют 3х5 м, а глубина их находится в пределах 0,5-1,0 м. При этом размеры первичных плесов
были 7-15 при глубине до 2 м.
При последующем крупном паводке вторичные плесы разрушаются, а аллювиальные
отложения их выносятся вниз по течению, где распределяются на различных участках реки. Таким
образом, относительно мелкогалечный материал, участвующий в постройке вторичных плесов
перемещается в виде отдельных грядовых образований.
Рис. 3. Формирование гряд в верхней части плесов при небольших паводках в руслах горных
рек западного макросклона Сихотэ-Алиня (бассейн р. Бирушка)
2. Специфические условия создаются на приустьевых участках притоков. Активная
денудационная деятельность на склонах и интенсивная глубинная эрозия малых водотоков
обусловливает поступление в русла горных рек региона большого количества рыхлых отложений.
Поэтому в устьевых участках притоков формируются аллювиальные конусы выноса, и происходит
дробление русел на рукава. На таких участках нередко возникают русловые разветвления дельтового
типа.
3. Похолодание климата в позднечетвертичное время обусловило активизацию селевых
явлений в южных районах дальневосточного региона. В долинах многих рек, берущих начало с
достаточно высоких горных массивов (выше 800 м над у. м.), на участках резкого уменьшения
уклонов часто наблюдается бифуркация водотоков. Оба рукава протягиваются на несколько
километров, разделяясь невысокой грядой, сложенной рыхлыми несортированными толщами,
представляющими собой остатки частично размытых древних селевых отложений. Однако
крупнообломочная составляющая отложений препятствует их быстрому размыву. Русло таких рек
порожистое, в нем находятся крупные валуны, образующие местами скопления. Подобная
бифуркация отмечается в долинах рек Западного Сихотэ-Алиня, а также в пределах хребта Большой
Хехцир.
На Большом Хехцире (макс. высотная отметка 950 м) русла водотоков с бифуркацией
располагаются у его подножий с северной и южной сторон хребта. Они характерны для ручьев
Соснинский, Быков, Золотой, Одыр и др. Расстояние между рукавами на участках бифуркаций
составляет обычно 15-30 м. Глубинная и боковая эрозия в настоящее время здесь происходит с
незначительной скоростью.
4. Лесная растительность оказывает значительное влияние на характер и интенсивность
русловых процессов, формирование рельефа речного русла. При этом важную роль играют
соотношения между размерами деревьев и водотоков. Выделяется три варианта таких соотношений.
Особые условия характерны для водотоков, ширина которых не превышает 8-10 м. В этом
случае отдельно стоящие крупные деревья являются серьезным препятствием для водного потока.
Поэтому перед деревом или за ним образуются довольно устойчивые плесы. К изменению
морфологии русла приводят также упавшие в водоток одиночные деревья. Они играют роль плотин,
и перед ними происходит накопление аллювиального материала, а за ними формируются
специфические по морфологии плесы.
На более крупных реках шириной до 150 м в лесной зоне нередко формируются заломы. Они
играют существенную роль в динамике речных русел [5-8].
Заломы часто образуются в руслах рек, в бассейнах которых активно проявляется
хозяйственная деятельность. Лесоразработки и пожары, оказывая влияние на водный режим рек,
обусловливают увеличение неравномерности стока. Это приводит к активизации русловых
деформаций, размыву берегов и, следовательно, к более интенсивному поступлению деревьев в
речные русла, что влечет за собой еще более интенсивное образование заломов. Конечной стадией
развития этого процесса является образование большого количества малых по размеру рукавов,
эрозионная деятельность которых существенно ослаблена [9]. В результате этого в реку попадает
мало деревьев и роль заломов в формировании русла уменьшается. Вследствие неравномерного стока
наносов по рукавам постепенно происходит перераспределение водности и на участке интенсивного
разветвления реки вновь возникает главное русло. Соответственно, опять усиливается влияние
заломов на активизацию русловых деформаций.
Таким образом, заломы способствуют формированию многорукавности, интенсивным
плановым деформациям русла, локальному размыву берегов и дна реки и местами значительным
накоплениям аллювиальных отложений в русле.
На реках шириной более 150-200 м деревья непосредственно на русловые процессы не
оказывают существенного влияния. Течение легко переносит даже крупные деревья, которые
местами задерживаются на мелководных участках рек. В этом случае они способствуют образованию
на косах или отмелях локальных ям размыва иногда значительной глубины. Выше и ниже по течению
таких препятствий формируются скопления аллювиального материала небольших размеров.
Учитывая, что в разрезах аллювиальных отложений крупные обломки древесины встречаются
исключительно редко, следует сделать вывод об эфемерности образующихся микроформ руслового
рельефа на берегах крупных рек, созданных под влиянием принесенных водой деревьев или их
фрагментов.
5. Современные селевые потоки в горных реках южных районов Дальнего Востока
характеризуются незначительными размерами. Они, как правило, приурочены к долинам первого
порядка или ложбинам временного стока. Накопление рыхлых отложений в долинах происходит в
результате процессов выветривания и поступления склоновых отложений. При катастрофических
ливнях происходит существенное обводнение рыхлых толщ. Пропитанная водой масса легко
срывается с места и переносится на обычно небольшое расстояние – 300-500 м. Для нее характерна
значительная доля несортированного терригенного материала.
В качестве примера приведем характеристики селевого потока на правом притоке руч. Золотой
в хребте Большой Хехцир. Селевой поток сошел по хорошо выраженной в рельефе ложбине,
заложенной в зоне повышенной трещиноватости горных пород. Он образовал рытвину
протяженностью около 300 м. В верхней части ширина ее составляет около 20 м при глубине 6 м.
Борта рытвины имеют резкие неровные границы, в них обнажаются супесчано-глыбистые отложения,
очень плотные в сухом состоянии. На дне рытвины скоплений обломков не имеется, за исключением
осыпавшихся с ее склонов после прохождения селя.
Конус выноса селевого потока сформировался на узкой пойме ручья Золотой. Он имеет
максимальную ширину около 30 м и состоит из несортированных рыхлых отложений. Лишь
единичные крупные обломки размером 1,5 -2,0 м переместились дальше основной массы и достигли
русла ручья.
Густая лесная растительность в долинах малых водотоков препятствует проявлению селевой
активности. Однако пожары и вырубки в бассейнах рек способствуют активизации селевых потоков.
По своему положению, размерам и частоте проявления современные селевые явления пока
существенно уступают аналогичным процессам, имевшем место в конце позднечетвертичного
времени.
6. Своеобразные русла формируются на участках распространения базальтовых покровов или
выходов на поверхность исключительно прочных пород, слабо поддающихся выветриванию. Русло
даже небольших рек расширяется до 70 и более метров. Оно сложено плотно прилегающими
практически неокатанными обломками горных пород размером от 30 до 60 см. Такие участки русел
напоминают мостовые. Обычно они называются сухими руслами, хотя вода постоянно сочится
между камнями и под ними и лишь местами образует небольшие открытые пространства. Во время
паводков поступающий на верхнюю часть такого русла поток распластывается и из-за сильной
шероховатости и малой глубины существенно замедляет скорость течения. Поэтому на таких
участках отсутствуют развитые русловые формы рельефа.
Скопления большого количества валунов в русле образуются также в результате выноса (в т. ч.
селевыми потоками) обломочного материала из бассейнов ручьев с разветвленной сетью притоков с
большими уклонами днищ.
7. Продолжительная холодная зима обусловливает перемерзание большинства малых горных
водотоков, а также значительную толщину льда на более крупных водотоках. Однако, речной лед
существенной роли в формировании русел не играет. Весной он тает на месте и не воздействует на
берега даже на водотоках 5-6 порядков. Наледи появляются в конце зимы, но значительных размеров
не достигают. Они не образуют наледных полян вследствие густой залесенности пойм.
Глобальные изменения климата оказывают влияние на многие природные процессы, в том
числе на рельефообразование. Наиболее наглядно они сказываются на активизации обвалов,
оползней, селевых явлений и др. Оценить такое влияние на изменение русловых процессов в регионе
пока не представляется возможным вследствие высокой естественной активности эрозионноаккумулятивных процессов.
Антропогенное воздействие на преобразование речных русел проявляется многообразно и
достаточно интенсивно. Выделяются прямые и косвенные факторы влияния на эрозионноаккумулятивные процессы. Большинство из них в настоящее время проявляются локально, однако с
каждым десятилетием ареалы воздействий увеличиваются. Строительство нефтепроводов и
газопроводов, лесных дорог и разработка полезных ископаемых приводят к активизации эрозионноаккумулятивных процессов, увеличивают мутность водотоков и вынос тонкодисперсного
терригенного материала в реки более крупного порядка.
Лесные пожары и лесоразработки являются основными косвенными факторами, негативно
влияющими на русловые процессы горных рек региона. Как известно, в этих условиях усиливается
неравномерность стока рек, приводящая к активизации русловых процессов, формированию
овражной сети вдоль временных лесных дорог.
Литература
1. Поздняков А.В., Махинов А.Н. О некоторых закономерностях формирования русел горных
рек //Всес. науч. конф. «Исследование русловых процессов для практики народного хозяйства», 22-24
декабря 1983 г. (тезисы докладов). М.: Изд-во Моск. ун-та, 1983. С. 171-172.
2. Петров Е.С., Новороцкий П.В., Леншин В.Т. Климат Хабаровского края и Еврейской
автономной области. Владивосток-Хабаровск: Дальнаука, 2000. 173 с.
3. Чалов Р.С. Горные реки и реки в горах: продольный профиль, морфология и динамика русел
//Геоморфология, 2002, № 3. С. 26-40.
4. Чалов Р.С. Русловедение: теория, география, практика. Т. 1: Русловые процессы: факторы,
механизмы, формы проявления и условия формирования речных русел. М.: Изд-во ЛКИ, 2008. 608 с.
5. Чемеков Ю.Ф. Заломы, их образование и развитие //Известия ВГО, 1955, т. 87, № 2. С. 134136.
6. Полунин Г.В. Экзогенные геодинамические процессы гумидной зоны умеренного климата.
М.: Наука, 1983. 249 с.
7. Махинов А.Н. Заломы на реках лесной зоны Дальнего Востока и их влияние на русловые
процессы //Динамика и термика рек, водохранилищ и прибрежной зоны морей. М.: ИВП РАН, 1999.
С. 74-76.
8. Чалов С. Р., Ермакова А. С., Есин Е. В. Речные заломы: руслоформирующая и экологическая
роль //Вестник Моск. ун-та. Серия 5. География, № 6, 2010. C. 25-31.
9. Махинов А.Н., Золотухин С.Ф. Русловые процессы на нерестовых реках Нимелен и Керби
(Нижнее Приамурье) //География и природные ресурсы, 2011, № 2. С. 117- 122.