Излучины русла, их элементы и форма. Классификация излучин

Извилистость характерна для равнинных и полугорных рек, на­ходящихся в стадии врезания или стабильного состояния продоль­ного профиля. Менее характерны излучины для рек в стадии ак­кумуляции. Лучше всего развиты излучины (меандры) у равнин­ных рек с глинистыми или суглинистыми берегами, несущими много наносов.

Рис. 55. Элементы излучин: L—шаг излучины: r—радиус излучины; h— стрела прогиба; В — ширина пояса меандрирования; b — ширина русла

Рис. 56. Формы излучин в плане: А — сегментные; Б — синусоидаль­ные: В — сундучные: Г — омеговидные: Д— заваленные: Е— сложные

 

Полная излучина (рис. 55) состоит из двух изгибов — колен, в пределах каждого колена различают вершину и крылья изгиба. Проекция излучины на продольную ось долины называется ее ша­гом b. Выделяют также радиус излучины r. Величина, обратная радиусу, называется кривизной изгиба 1/r, а расстояние от верши­ны колена до продольной оси долины— стрелой прогиба h, прост­ранство суши внутри изгиба— шпорой. Удвоенная величина стре­лы прогиба представляет собой ширину пояса меандрирования В. Отношение длины излучины, измеренной по оси русла, к се проек­ции на продольную ось долины называется коэффициентом изви­листости. В среднем коэффициент извилистости меандрирующнх рек равен 1,5, на отдельных участках до 2 и более.

В плане излучины могут иметь различную форму. У равнинных рек чаще всего сегментные излучины, образованные дугами круга (рис. 56, Л). Значительно распространены синусоидальные (рис. 56,5) (преимущественно на полугорных реках) и омеговидные (рис. 56, Г) излучины (на малых равнинных реках). У омеговидных излучин шпора пережата у основания крыльев, где обра­зуется шейка излучины. Реже встречаются сундучные (рис. 56.5) н заваленные (рис. 56, Д) излучины. Нередки сложные излучины (рис. 56, Е), имеющие вторичные изгибы.

Различают также первичные и вторичные излучины. Первичные излучины обусловлены рельефом земной поверхности, на которой заложился водоток. Вторичные излучины формируются в результа­те работы самого водотока. Первичные меандры отличаются от вто­ричных невыдержанностью размеров радиусов кривизны и вооб­ще 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.

Вынужденные меандры образуются в результате отклонения русла речного потока каким-либо препятствием: выходом скальных пород на дне долины, конусами выноса ботовых притоков и т. п. Для вынужденных меандр 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. Так, радиус кривизны свободных излучин пропорционален ширине русла: r = f(b), а ширина русла, как известно, находится в прямой зависимости от расхода воды. Существует определенная связь между шириной русла и шагом меандра: величина отноше­ния шага меандра к ширине русла обычно колеблется от 6 до 12. 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 водоносности и быстроты течения предельный радиус кривизны излучин и ширина пояса меандриро­вания.

Берега свободных излучин подвергаются деформациям направ­ленного характера н испытывают смещение в продольном и в 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 меандр. Причины таких изменений рассмотрены ниже, при описании формирования поймы.

Врезанные меандры образуются из свободных в результате ин­тенсивной глубинной эрозии. В отличие от свободных меандр шпо­ры врезанных меандр 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 меандр 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 ме­андр 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, и прежде всего пойм и слагающих их фациальных разностей аллювия.