Излучины русла, их элементы и форма

Извилистость характерна для равнинных и полуторных рек, находящихся в стадии слабого врезания или стабильного состояния продольного профиля. Лучше всего развиты излучины — меандры — у равнинных рек.

Полная излучина (рис. 14.10) состоит из двух изгибов — колен. В пределах каждого колена различают вершину и крылья изгиба. Проекция излучины на продольную ось долины называется ее шагом

L. Выделяют также радиус кривизны излучины г. Расстояние от вершины колена до продольной оси долины называется стрелой прогиба h, пространство суши внутри колена — шпорой. Удвоенная величина стрелы прогиба представляет собой ширину пояса меандрирования В. Отношение длины излучины, измеренной по оси русла, к ее проекции на продольную ось долины называется коэффициентом извилистости. В среднем коэффициент извилистости меандрирующих рек равен 1,5, на отдельных участках 2 и более. В плане излучины могут иметь различную форму. Существуют первичные и вторичные излучины. Первичные излучины обусловлены рельефом земной поверхности, на которой заложился водоток. Вторичные излучины формируются в результате работы самого водотока. Первичные излучины отличаются от вторичных невыдержанностью размеров радиусов кривизны и неправильностью изгибов водотока. Ярким примером первичной излучины может служить Самарская лука на Волге, огибающая Жигулевские горы.

Среди вторичных излучин выделяют три типа: вынужденные, свободные и врезанные.

Рис. 14.10. Элементы излучин:

L — шаг излучины; г — радиус излучины; h — стрела прогиба; В — ширина пояса меандрирования; b — ширина русла. А, Б, В, Г, Е — формы излучин в плане.

Вынужденные меандры образуются в результате отклонения русла речного потока каким-либо препятствием: выходом скальных пород на дне долины, конусами выноса боковых притоков и др. Для вынужденных меандров характерны невыдержанность размеров и отсутствие закономерностей в их конфигурации и пространственном размещении.

Свободные, или блуждающие, меандры создаются самой рекой среди рыхлых аллювиальных осадков, слагающих пойму реки. Склоны долины и террасы в образовании этих излучин не участвуют. Форма, размеры и динамика свободных излучин обусловлены не случайными причинами, а определяются водностью и режимом реки. Наблюдения показывают, что у небольших (маловодных) и медленно текущих (равнинных) рек кривизна излучин больше, а ширина пояса меандрирования меньше, чем у больших, многоводных и быстро текущих рек. Таким образом, каждому водотоку присущи определенный, зависящий от водности и быстроты течения предельный радиус кривизны излучин и ширина пояса меандрирования.

Берега свободных излучин подвергаются деформациям направленного характера и испытывают смещение в продольном и поперечном направлениях по отношению к оси долины реки. Скорости смещения излучин находятся в прямой зависимости от расхода воды и уклона и в обратной от высоты берегов и некоторых других факторов. В процессе синхронных перемещений в продольном и поперечном направлениях значительные изменения может претерпевать форма свободных излучин. Причины таких изменений рассмотрены ниже, при описании формирования поймы.

Врезанные меандры образуются из свободных в результате интенсивной глубинной эрозии. В отличие от свободных меандров шпоры врезанных меандров не заливаются в половодье, и в каждую излучину входит выступ коренного склона долины реки или ее надпойменных террас, т. е. излучины долины повторяют излучины русла. Размеры врезанных меандров обычно больше, чем свободных. Они также смещаются вниз по течению и в поперечном к оси долины направлении, но скорости этих перемещений на несколько порядков меньше, чем у свободных излучин. Смещение врезанных меандров вниз по течению в условиях прекращения глубинной эрозии может привести к их уничтожению и образованию свободных излучин.

Излучины, определяя гидравлическую структуру изгиба потока, играют большую роль в формировании речных долин, прежде всего пойм и слагающих их фациальных разностей аллювия.