-- На главную

-- Русловые процессы

А.Н. Кондратьев
Относительная транспортирующая способность и другие руслоформирующие факторы

2004

Содержание

7.    Относительная транспортирующая способность потока

7.1.   Диссимметрия как движущая сила

Принцип симметрии. С помощью представления о симметрии человек пытается понять порядок, красоту и совершенство природы. Первоначальный смысл симметрии – это соразмерность, сходство, подобие, порядок, ритм, согласование частей в целостной структуре. Симметрия и структура неразрывно связаны. Если некоторая система имеет структуру, то она обязательно имеет и некоторую симметрию. Идея симметрии имеет исключительное значение и как ведущее начало в осмыслении структуры физического знания.

Гиппас ввел термин «симметрия», который буквально означал «соразмерность». Идеи симметрии, гармонии и сохранения были основными в структуре древнегреческой мысли и понимались как переходящие друг в друга. Анаксимандр, Анаксимен и Гераклит создали учение о вечном космосе, который периодически возникает и умирает. Учение Левкиппа и Демокрита о пустоте и вечных и неизменных, но движущихся атомах основано на идее симметрии, гармонии и сохранения материи.

В физике термин «симметрия» идет от натурфилософии и геометрии, и применялся он прежде всего в кристаллографии, которая в отличие от механики не считалась фундаментальной. Французский физик Пьер Кюри (Curie) (1859-1906) изучал вопросы симметрии кристаллов и проблему симметрии в физике вообще (1894).

Первым вне рамок физики кристаллов П. Кюри использовал идею симметрии к рассмотрению электрических и магнитных полей. Но идея Кюри осталась неразработанной и не оказала влияния на развитие физики. И только в последнее время, после работ Е. Вигнера (1971), принципы инвариантности и относительности в качестве физических законов стали пониматься явным образом как принципы симметрии. Значительную роль играет симметрия в различных науках: биологии, кристаллографии, оптике, астрономии. Симметрию в мире беспозвоночных животных исследовал В.Н. Беклемишев (1964), в физике Е. Вигнер (1971), в химии Р. Хохштрассер (1968), в математике А.В. Шубников (1940).

Принцип диссимметрии. П. Кюри сформулировал принцип Кюри (1894 г.), позволяющий определить симметрию кристалла, находящегося под каким-либо внешним воздействием (механическим, электрическим и др.). Согласно принципу Кюри, кристалл под влиянием внешнего воздействия изменяет свою симметрию таким образом, что сохраняются лишь элементы симметрии, общие с элементами симметрии воздействия. Этот принцип по сути описывает не симметрию, а нарушение симметрии, диссимметрию.

Принцип был сформулирован П. Кюри, но совершенно ясно был выражен ранее Л. Пастером (1822-1895). Он изучал это явление в другом аспекте, в неравенстве левых и правых явлений в организме, в существовании для них правизны и левизны. Л. Пастер явился совершенным новатором мысли, и важно, что он пришел к этому явлению и сознанию его значения исходя из опыта и наблюдения. П. Кюри исходил из идей Л. Пастера, но развил их с точки зрения физической. Он говорил: «диссимметрическое явление, говоря его языком, всегда должно вызываться такой же диссимметрической причиной».

О значении этих идей для жизни подробно описал В.И. Вернадский в книге «Биогеохимические очерки (1922-1932)» (1940). Рассматривая воду как минерал, В.И. Вернадский в работе «История минералов  земной коры» дал минералогию воды. Им развивалось учение о единстве вод Земли. Проведённые В.И. Вернадским анализ эволюции научной мысли и научного мировоззрения представляют крупный взгляд в науковедение (Вернадский В.И. Научная мысль как планетное явление, 1991). Необратимость эволюционного процесса он связывает с особыми свойствами пространства, занятого телом живых организмов, с особой его геометрической структурой, как говорил П. Кюри, с особым состоянием пространства.

В.П. Визгин пишет по этому поводу: «Симметрия — оружие обоюдоострое: с одной стороны, симметрия и её нарушения есть источник проблемной ситуации и метод их преодоления, а с другой – всякая симметрия, взятая отдельно и возведенная в ранг универсальной и абсолютно достоверной истины, есть существенная преграда на пути развития физики. Эти две особенности симметрии нередко так переплетаются между собой, что одни физики видят в нарушении симметрии крах теоретической системы и пытаются любой ценой законсервировать принципы инвариантности, которые кажутся им нерушимыми. Другие физики в это же время видят в таком нарушении стимул развития теории, плодотворный и преобразующий».

Последнее время идеи Л. Пастера и П. Кюри развивает В.В. Митрофанов (1998). Являясь автором многих изобретений, он описывает использование диссимметрии в различных системах (от машины до молекулы) как движущей силы развития, и как причины противоречий, выявление принципов компенсации этой диссимметрии. Принцип диссимметрии сформулирован В.В. Митрофановым так: «Если существует диссимметрия (разность, неравенство, отношение) между частями системы и обеспечивается взаимодействие между этими частями, то должен быть некий эффект». Примерами использования понятия о диссимметрии для решения научных задач является эффект Тваймана, который был открыт в 20-е годы XX столетия, а В.В. Митрофанов его объяснил в 1990 году. Эффект Рассела был открыт в 1897 году, а В.В. Митрофанов его смог объяснить в 1975 году. Суть эффекта Тваймана заключается в том, что происходит изгиб стеклянной пластины, противоположные плоскости которой обработаны различно: одна сторона у неё шлифованная, а другая – полированная. Диссимметрия (неравенство) сил поверхностного натяжения на разных сторонах пластины является причиной изгиба.

7.2.  Принцип Ле Шателье – Брауна

Французский физико-химик и металловед А.Л. Ле Шателье (Le Chatelier) (1850-1936) в 1884 году сформулировал закон смещения химического равновесия в зависимости от внешних факторов. Принцип Ле Шателье – Брауна («принцип смещения равновесия») устанавливает, что внешнее воздействие, выводящее систему из состояния термодинамического равновесия, вызывает в системе процессы, стремящиеся ослабить эффект воздействия.

Так, при нагревании равновесной системы в ней происходят изменения (например, химические реакции), идущие с поглощением теплоты, а при охлаждении – изменения, протекающие с выделением теплоты. При увеличении давления смещение равновесия связано с уменьшением общего объёма системы, а уменьшению давления сопутствуют физические и химические процессы, приводящие к увеличению объёма. Принцип смещения равновесия в зависимости от температуры высказал Я. Вант-Гофф (1884). В общем виде принцип смещения равновесия установлен А.Л. Ле Шателье (1884) и термодинамически обоснован К. Брауном (1887).

Исторически принцип Ле Шателье – Брауна был сформулирован по аналогии с правилом индукции Ленца. Вполне строго принцип выводится из общего условия термодинамического равновесия (максимальности энтропии). Принцип Ле Шателье – Брауна позволяет определять направление смещения равновесия термодинамических систем без детального анализа условий равновесия.

Э.Х. Ленц (1804-1865) – русский физик и электротехник. Правило Ленца определяет направление индукционных токов, т.е. токов, возникающих вследствие индукции электромагнитной; является следствием закона сохранения энергии. Согласно правилу Ленца, индукционный ток, возникающий в замкнутом контуре, направлен так, что создаваемый им поток магнитной индукции через площадь, ограниченную контуром, стремится препятствовать тому изменению потока, которое вызывает данный ток. Так, например, индукционный ток в витке, помещённом в магнитное поле, которое направлено перпендикулярно плоскости витка от наблюдателя, (т.е. за плоскость  чертежа), направлен против часовой стрелки, если поле возрастает во времени, и по часовой стрелке, если поле убывает.

А.А. Богданов (Малиновский) в работе «Очерки организационной науки» (1989) расширяет действие принципа Ле Шателье – Брауна с термодинамических процессов на все природные процессы: «системы, находящиеся в определенном равновесии, обнаруживают тенденцию сохранять его, оказывают внутреннее противодействие силам, его изменяющим». «Выражением структурной устойчивости является "закон равновесия", формулированный Ле-Шателье для физических и химических систем, но в действительности тектологический, т.е. универсальный».

А.А. Богданов иллюстрирует это так: «Системой равновесия можно назвать такую, которая сохраняет свое данное строение в данной среде. Например, весы в их спокойном состоянии. Если на одну чашку их произведено давление, напр., положена гирька, то эта чашка начинает опускаться, а другая подниматься, и коромысло из горизонтального становится наклонным: структурное изменение. Но по мере того как оно происходит, в самой системе возникает противодействие ему: чашка с гирькой падает с замедлением, и только до известного предела, за которым начинается даже обратное движение, и после ряда колебаний устанавливается новое, изменённое равновесие, определяемое простыми механическими условиями».

А.А. Богданов формулирует принцип Ле Шателье так: «Если система равновесия подвергается воздействию, изменяющему какое-либо из условий равновесия, то в ней возникают процессы, направленные так, чтобы противодействовать этому изменению».

В общем случае условие термодинамической устойчивости можно сформулировать в виде следующего принципа: внешнее воздействие, выводящее систему из состояния равновесия, стимулирует в нём процессы, стремящиеся ослабить результаты этого воздействия. Теория термодинамической устойчивости была разработана в конце XIX в. американским физиком, одним из основоположников термодинамики и статистической механики Дж. У. Гиббсом (1839-1903).

Дж. У. Гиббс обобщил принцип энтропии, применяя второе начало термодинамики к широкому кругу процессов, и вывел фундаментальные уравнения, позволяющие определять направление реакций и условия равновесия для смесей любой сложности. Теория гетерогенного равновесия – один из наиболее абстрактных теоретических вкладов Гиббса в науку – нашла широкое практическое применение. Теория самоорганизующихся систем в последнее время получила название синергетики (Хакен Г., 1985).

Гомеостаз, гомеостазис (от гомео... и греч. stásis — состояние, неподвижность) в физиологии – относительное динамическое постоянство состава и свойств внутренней среды и устойчивость основных физиологических функций организма человека, животных и растений. Термин «гомеостаз» предложен американским физиологом У. Кенноном в 1929 году. Однако представление о постоянстве внутренней среды было сформулировано ещё в 1878 году французским учёным К. Бернаром. Понятие гомеостаза применимо также к сообществам организмов, например, так называется сохранение постоянства видового состава и числа особей в биоценозах. Генетический гомеостаз – способность популяции поддерживать динамическое равновесие генетического состава, что обеспечивает её максимальную жизнеспособность. Термин «гомеостаз» применяют и в кибернетике по отношению к любому саморегулирующемуся механизму (Гелльгорн Э., 1948; Винчестер А., 1967; Адольф Э., 1971).

Принцип Ле Шателье – Брауна в естественных науках используется, например, Ф.Н. Лещиковым при изучении развития криогенных процессов. «При нарушении термодинамического равновесия действие морфолитодинамической системы направлено на ликвидацию или минимизацию возмущения и на возвращение её к динамическому равновесному состоянию на новом уровне (принцип регуляции и саморегуляции Ле Шателье)» (Генезис рельефа, 1998, с. 127).

Использование принципа Ле Шателье – Брауна к развитию речных русел было сделано К.В. Гришаниным (1979) и продолжено Н.И. Алексеевским и Р.С. Чаловым (1997, с. 27-28.): «В основе реакции системы поток-русло на изменение стока наносов на верхней границе лежит принцип Ле-Шателье. Он объясняет смену характера взаимодействия между компонентами системы при изменении внешних условий. Направленность этих взаимодействий отвечает восстановлению существовавших ранее условий переноса наносов. Такая реакция позволяет системе сохранить индивидуальные черты при характерном изменении объёма речных отложений и некотором новом соотношении между гидравлическими и морфометрическими характеристиками потока и русла (Михайлов и др., 1986; Howard A.D., 1982)».

В физическом отношении она описывается процессами выравнивания транспортирующей способности по длине участка реки, влияющего на изменение уклона дна, водной поверхности I=ΔH/Δx, где ΔH – падение уровня воды, Δx – длина участка реки. Уклон I₀, при котором вдоль потока соблюдается условие R=R_тр, называется «устойчивым» и в общем случае не совпадает с величиной I. (Алексеевский Н.И., Чалов Р.С., 1997)

Аналогично считали К.И. Россинский и И.А. Кузьмин (1958 с. 153): «непосредственной причиной деформаций речного русла является нарушение баланса наносов». Вывод о способности реки в широчайших пределах варьировать свою транспортирующую способность при неизменной водности (транспортирующей способности потока) за счёт изменения извилистости русла (изменение продольного уклона) и формы его поперечного сечению, а также изменением содержания взвешенных наносов в донных отложениях сделал Н.Е. Кондратьев (Кондратьев Н.Е. и др., 1975, с. 163 и др. его работы).

Можно сделать вывод, что движущей силой формирования различных типов русловых процессов является диссимметрия (неравенство) между транспортирующей способностью потока и поступлением наносов с верхнего створа.

Это отношение является побуждающей причиной русла к изменению формы русла и типа русловых процессов (Кондратьев А.Н., 1999). Это разница между тем количеством наносов, которое может транспортировать река и тем количеством наносов, что приходится транспортировать реке. Ответной реакцией реки, направленной на уменьшение побуждающей диссимметрии является морфологическое изменение реки.

7.3.  Относительная транспортирующая способность потока

7.3.1.     Определение

Относительной транспортирующей способностью участка реки называется отношение транспортирующей способности потока на данном участке к поступлению наносов на этот участок (Кондратьев А.Н., 1999).

Первыми этот термин употребил Г.П. Бутаков по отношению к заилению малых рек: «Главным критерием уязвимости малых рек по отношению к заилению является их относительная транспортирующая способность (ОТС) – отношение транспортирующей способности малой реки в данном створе к стоку наносов, поступающему в реку с водосбора. По ОТС можно определить направленность и интенсивность развития продольного профиля. При ОТС>1 происходит углубление реки и очищение её от наносов. Такие участки реки устойчивы по отношению к заилению, и степень устойчивости тем больше, чем больше ОТС. При ОТС<1 происходит аккумуляция наносов в реке, повышение поймы и русла. Такие участки реки неустойчивы (уязвимы) тем больше, чем меньше ОТС» (Бутаков Г.П. и др., 1996, с. 58).

В этой же работе приведена таблица модулей стока наносов с водосбора, соответствующих транспортирующей способности потока. Если модуль стока наносов в ходе ускоренной эрозии на водосборе (с учётом коэффициента доставки наносов в реку) превышает модуль для данной категории рек, то ОТС<1, и река на данном участке уязвима по отношению к заилению. В результате аккумуляции значительной части наносов мутность рек вниз по течению уменьшается, и устанавливается характерная для агрикультурных ландшафтов обратная зависимость модулей стока взвешенных наносов от площадей бассейнов (Дедков А.П., Мозжерин В.И., 1984).

7.3.2.     Предыдущие определения соотношения между транспортирующей способностью потока и характеристиками стока наносов как причины формирования различных типов русловых процессов

Подобные соотношения между движущей силой потока и нагрузкой потока наносами часто использовались разными исследователи русловых процессов. Все они, в основном, считали, что превышение поступления наносов над транспортирующей способностью приводит к перегрузке русла наносами, а превышение транспортирующей способности – наоборот. Далее мнение исследователей разделяется. Некоторые считают, что такая перегрузка наносами (или преобладание размывающей способности) проявляется в изменении продольного профиля реки, другие – в изменении формы русла, третьи – в местных аккумуляциях или размывах, четвёртые – в изменении параметров гряд, формы транспорта наносов или механизма передвижения песчинок.

«Деформация русла является следствием неравенства между количеством наносов, поступающих на данный участок реки, и выносимых в нижележащий бьеф» (Леви И.И., 1968, с. 175).

«Трансформация русла происходит лишь на тех участках, где поток либо недонасыщен (разыв) наносами, либо перенасыщен (отложения) ими по сравнению с состоянием его предельного насыщения» (Факторович М.Э., 1970, с. 36).

Восстановление утраченного равенства между фактическим стоком наносов и транспортирующей способностью потока осуществляется вследствие возникновения в системе процессов, способных увеличить I до значений I₀. Аккумулятивные процессы вызывают накопление наносов, наиболее мощное на верхней границе системы, и увеличение I. Возрастание уклонов в конечном итоге приводит к равенству I₀=I, которое восстанавливается при изменении объёма речных отложений на величину ΔW₀>0. При уменьшении R_p и увеличении Q_Ф восстановление взаимодействий в системе руслового потока осуществляется на фоне эрозии русла реки, уменьшения падения уровня воды и уклонов I. Достижение условия I₀=I означает восстановление первоначальных условий переноса наносов при изменении объёма речных отложений на величину ΔW₀<0 (Алексеевский Н.И., Чалов Р.С., 1997, с. 28).

О.В. Андреев и И.А. Ярославцев (1960) на Третьем Гидрологическом съезде высказали мысль: «Размеры русла вырабатываются в соответствии с расходами двух фаз руслового потока – Q и G. Эти расходы являются внешними факторами для данного участка реки, так как их образование происходит далеко за пределами участка, выше по течению. …В случае свободного формирования ширины различные типы русловых форм присущи рекам с различными отношениями фактического расхода наносов G к тому расходу наносов G_уп, при котором в долине с уклоном I_д формируется устойчивое прямолинейное русло. Так, при G/G_уп < 1 – русло меандрирует, при G/G_уп = 1 – русло прямолинейно, при G/G_уп > 1 – русло блуждает. В связи с этим отношение G/G_уп можно считать безразмерным числом, определяющим тип русловых форм».

Этот доклад вызвал дискуссию на заседании секции гидродинамики и русловых процессов, которая была отражена в журнале заседаний:

М.А. Великанов. Несколько слов по докладу О.В. Андреева… Принципиально нельзя ввести твёрдый расход как новый фактор, от которого зависит река… Андреев добавляет твёрдый расход как особый фактор, и тогда получается внутреннее противоречие: совокупность жидкого и твёрдого расходов и есть то, что мы называем рекой. Нельзя говорить, что река зависит от твёрдого расхода. Это равносильно тому, если сказать, что река зависит от самой себя…

О.В. Андреев. …Я не совсем понял, почему М.А. Великанов считает, что в расчёт не надо вводить твёрдый расход. С таким же успехом можно сказать, что не надо вводить расходы воды.

А.В. Караушев. …Фактор твёрдого стока нужно учитывать как самостоятельную величину. Понятие транспортирующей способности потока при этом вносит ясность в вопрос. Соотношение между фактическим расходом наносов в данном створе или на участке реки с транспортирующей способность определяет направление руслового процесса. Касаясь морфометрических зависимостей, можно предположить, что несоответствие некоторых таких зависимостей натурным данным объясняется, по-видимому, тем, что не учитывается такой основной фактор, как соотношение между твёрдым расходом и транспортирующей способность потока.

М.А. Великанов. О.В. Андреев неправильно понимает, с моей точки зрения, взаимодействие между жидкой и твёрдой фазами стока. Я всегда утверждал, что есть взаимодействие между потоком и руслом, а у Андреева – взаимодействие между жидким и твёрдым расходом. Наносы – это то звено между потоком и руслом, с помощью которого поток действует на русло. Действительный расход наносов входит составной частью в расход воды. Если я пишу Q и подразумеваю только жидкий расход, то можно написать 1,01 Q (включая твёрдый расход), что на количественное выражение жидкого расхода не повлияет, так как он находится в пределах вероятных ошибок при измерении расхода.

О.В. Андреев. Что натолкнуло на мысль вводить в расчёт расход наносов? Это опыт натурного моделирования, который убедительно показал, что размер подачи наносов существенно влияет на форму русла. Если необходимо создать "блуждающую" реку, то это невозможно сделать без большой подачи наносов. Блуждающая река получится только в том случае, если на модель будет непрерывно подаваться большой расход наносов, который будет транспортироваться по всей длине модели. Учёт твёрдого стока позволит определять, какие формы принимает русло в конкретных условиях и объяснить появление тех или иных русловых форм в натуре.

М.А. Великанов. Последнее выступление О.В. Андреева меня окончательно убедило в том, что наши разногласия основаны только на формальных признаках, а по существу их нет. Андреев основывается на лабораторных исследованиях, перед ним модель. Я мыслю как полевой гидролог. Для меня лабораторная модель – весьма несовершенный способ подойти к  натуре. Я беру реку с начала до конца. Кроме ветра и обвала берегов, никаких возможностей к поступлению наносов в реку нет. Река сама берёт со дна столько наносов, сколько ей нужно и влечёт так долго, как она может, и отлагает там, где уже не в состоянии их двигать. Это и есть основное свойство реки.

С места. Вы от водораздела начинаете?

Но река близ водораздела есть тоже река. Мы имеем в натуре живой комплекс, а в лаборатории применяем приёмы подачи наносов, чтобы создать искусственный сток наносов. Лаборатория при всех своих достоинствах всё же есть весьма несовершенный способ подхода к натуре. А если говорить о натуре, то как же можно даже спрашивать о том, «что снабжает реку наносами»? Она сама берёт их столько, сколько может.

Н.Е. Кондратьев (Кондратьев Н.Е. и др., 1959) писал: «Русловой процесс, определяя расход наносов в пределах рассматриваемого участка, сам видоизменяется под влиянием поступления твёрдого материала через верховой створ. Поскольку при изучении выделенного участка все зависимости распространяются только на этот участок, поступающий с верховьев твёрдый расход естественно рассматривать как независимый фактор, как одну из причин явления. Чтобы принять это положение, следует убедиться в том, что русловые деформации выделенного участка не влияют на поступление наносов через верховой створ. …Практически всегда существуют причины формирования твёрдого стока, не зависящие от местных условий протекания руслового процесса.

…Все характеристики жидкого и твёрдого стока формируются в вышележащих участках гидрографической сети, и если рассматриваемый участок реки и поймы не соответствует этим характеристикам и оказывается неспособным пропускать весь этот сток со всеми его особенностями путём обратимых деформаций, на нём развиваются необратимые процессы, стремящиеся привести этот участок реки в состояние динамического равновесия».

Об этом же говорит Н.Е. Кондратьев в книге (Кондратьев Н.Е. и др., 1982): «Большое поступление твёрдого материала требует для его транспортировки использования всего возможного продольного уклона реки, что достигается её плановым спрямлением. С увеличением поступления наносов поток теряет глубину и увеличивает ширину, чем в соответствии с формулой Лопатина достигается динамическое равновесие.При несоответственно малом поступлении наносов русло переуглубляется и сужается, и транспортирующая способность потока падает. С переуглублением русла снижается и его плановая устойчивость. Возникает извилистость, уменьшающая средний уклон водной поверхности, среднюю скорость течения, что также направлено на уменьшение расхода наносов». Точнее – на уменьшение транспортирующей способности, что приводит к уравниванию малого расхода наносов с уменьшающейся транспортирующей способностью.

«Таким образом, предельный уклон, соответствующий прямолинейному руслу, разделяет все реки на две большие группы: при избытке предельного уклона возникает меандрирование со всеми его разновидностями, при недостатке предельного уклона образуются широкие, относительно неглубокие потоки в руслах, прямолинейных в плане» (Кондратьев Н.Е. и др., 1982).

Как отмечалось в работах (Караушев А.В., 1960, 1972), процесс формирования русла является саморегулируемым, причём регулирование осуществляется через транспортирующую способность. В результате этого процесса за счёт размывов или отложения наносов в течение определённого времени, которое можно назвать периодом стабилизации, формируется русло, имеющее такие поперечные размеры, форму и продольный уклон, которые позволяют протекающему в нём потоку обладать транспортирующей способностью, равной действительному расходу наносов, поступающему на данный участок реки (Боголюбова И.В., Караушев А.В., 1974 с. 9; Караушев А.В., 1977; Караушев А.В. и др., 1983).

«Если транспортирующая способность равна твёрдому расходу, то на участке реки в среднем не будет ни размыва, ни заиления. Русловые процессы в этом случае будут связаны только с перемещениями русловых образований: побочней, гряд, перекатов, причём скорость смещения этих образований на всём участке будет в среднем одинаковой. При твёрдом расходе, превосходящем транспортирующую способность, происходит заиление, а при твёрдом расходе, меньшем транспортирующей способности – размыв русла» (Михайлова Н.А., 1966, с. 12).

 «Естественный поток обладает способностью в широких пределах изменять свою транспортирующую способность в зависимости от режима, количества и состава поступающих в него наносов путём самопроизвольных изменений морфологического строения русла и поймы, в том числе за счёт формы поперечного сечения русла (его распластывания или сосредоточения, т.е. изменения соотношения ширины и глубины русла, приводящего иногда к изменению типа русловых процессов). Так, например, с возникновением и развитием извилистости русла уменьшается средний продольный уклон потока, изменяется строение перекатов, плёсовых ложбин, меняется макроструктура скоростного поля потока, возрастает его неравномерность, т.е. появляются участки интенсивных деформаций под его воздействием. Это неизбежно влияет на расход донных наносов не только в количественном выражении, но и в формах их переотложения, а следовательно, ведёт к изменению морфологических образований в руслах и на поймах рек» (Барышников Н.Б., Самусева Е.А., 1992, с. 8).

«В естественных условиях ход руслового процесса определяется соотношением между стоком изменяющимся во времени, и поступлением наносов с водосборной площади, которое также не остаётся постоянным. Хотя сток наносов с водосборной площади тесно связан со стоком воды, в многолетнем разрезе характер этой связи в бытовых условиях может меняться в связи с изменением климатических условий, характера растительности на водосборе, нарушением источников питания речного потока. Это нарушает ранее сложившееся динамическое равновесие между речным потоком и руслом, приводя к весьма медленным русловым деформациям» (Боровков В.С., 1989, с. 72).

«Одной их характерных особенностей процессов размыва и отложения аллювия является их тенденция к взаимокомпенсации. Только длительное преобладание одного над другим в пределах ограниченного участка речной долины приводит к направленному изменению высоты земной поверхности – врезанию долины либо накоплению в ней аллювия. Однопорядковым с процессами врезания и накопления является процесс продолжительной взаимокомпенсации размыва и отложения – состояние динамического равновесия, при котором изменения отметок руслового и пойменного рельефа представляют собой лишь колебания вблизи одного уровня. Равновесие между размывом и отложением определяется соотношением живой силы водного потока и интенсивности процессов выветривания и денудации на водосборе в целом. Саморазвитие флювиального рельефообразующего процесса определяется отрицательными обратными связями, следствием чего является его стремление к состоянию динамического равновесия (Ламакин В.В. 1950; Карташов И.П., 1972)» (Карасев М.С., Гарцман Б.И., 2002, с. 9-10).

7.3.3.     Проявление дисбаланса поступления наносов и транспортирующей способности в изменении продольного профиля водотока

В основе методики, предлагаемой А.В. Караушевым (1953), лежит сравнение транспортирующей способности потока в его первоначальном, естественном состоянии с его транспортирующей способностью в условиях изменённого режима или соотношение этой последней с количеством наносов, поступающих в реку через некоторый начальный створ или с бассейна, при рассмотрении всей реки в целом. Этот принцип позволяет, вообще, подойти к решению задач о русловых деформациях, возникающих в следующих случаях: 1) при изменении поверхностного уклона потока в связи с образованием кривой подпора или спада; 2) при изменении поверхностного уклона отдельных участков реки в связи со спрямлением русла; 3) при изменении количества поступающих в реку наносов и в некоторых других случаях (Караушев А.В., 1953, с. 14). «…Очевидно, что размывы и заиления должны влиять не только на положение средней отметки русла, но и на его форму, а именно: можно ожидать, что состояние русла, в смысле направленности руслового процесса (размыв, заиление, равновесное состояние), должно влиять на форму поперечного профиля русла. В связи с этим представляют интерес исследования В.В. Ламакина (1948, 1950), который, в частности, обращает внимание на специфические особенности морфологических образований речных долин, находящихся в стадии заиления или стадии размыва» (Караушев А.В., 1953, с. 19).

А.В. Караушев рассматривает транспортирующую способность потока не абстрактно, а с учётом определённых свойств переносимого взвешенного материала. Изменённому составу наносов отвечает и иная транспортирующая способность того же самого потока. Таким образом, формула, выражающая транспортирующую способность, должна содержать члены (в приводимой ниже формуле k и Г), учитывающие состав транспортируемых наносов (Караушев А.В., 1953).

Если полный расход наносов через сечение потока выразить в кубических метрах твёрдого (без пор) материала в секунду и обозначить через P_s, то, считая для обычного состава наносов k=0,000057, можем записать ,  где v_ср – средняя скорость в сечении, С – коэффициент Шези, В – ширина потока, g – ускорение силы тяжести, η – отношение донной скорости v_н к средней, выражаемое формулой . Для параметра М имеем следующую запись:  М = 0,7С+6. Величину Г, которая учитывает влияние фракционного состава наносов, А.В. Караушев называет гидромеханическим параметром наносов; для неё можно записать два следующих выражения, используемых в зависимости от того, известен ли нам состав донных или взвешенных (транспортируемых) наносов:  или . Суммы, определяющие Г, берутся по числу m всех фракций наносов, транспортируемых потоком во взвешенном состоянии; – процентное содержание i-той фракции в составе взвешиваемых фракций донных наносов (о выделении взвешиваемых фракций из общего состава донных отложений см. (Караушев А.В., 1951, с. 82-86)).  – процент i-той фракции в составе всех транспортируемых в взвешенном состоянии наносов.

А.В. Караушев отмечает, что он рассматривает лишь общие перемещения продольного профиля русла, происходящие на относительно больших участках. Русловые процессы, связанные с местными условиями, местными  образованиями, наподобие деформаций отдельных перекатов или излучин, не рассматриваются. «Таким образом, наш метод даёт возможность проследить лишь общее «фоновое» изменение продольного профиля» (Караушев А.В., 1953 с. 19-20).

В.А. Виноградов и А.Б. Клавен (Виноградов В.А. и др., 1999; Виноградов В.А., Клавен А.Б. 2002; Виноградов В.А. и др., 2003;) анализируют изменения продольного профиля нескольких рек и связывают это с периодическим увеличением поступления наносов. Например, при анализ расходных кривых реки Полометь выяснено, что в одном месте происходит подъём кривых, а в другом, на значительном расстоянии опускание кривых, что характеризует опускание дна реки. «Если в многолетнем разрезе на участке реки обеспечивается состояние динамического равновесия, то ежегодные кривые расходов воды группируются тесным пучком. Если динамическое равновесие нарушено, кривые расходов смещаются монотонно или в сторону увеличения пропускной или обмеления русла» (Виноградов В.А. и др., 2003).

На р. Гремячей древний речной поток выработал в моренных грунтах русло со ступенчатым продольным профилем, вымощенным крупнозернистым аллювием, препятствующим речному потоку его эродировать. Вместе с тем мелкие наносы, поступающие с водосбора, устойчиво транспортировались речным потоком либо во взвешенном состоянии (на горных участках), либо в форме переотложения (на равнинных участках) реки (Виноградов В.А. и др., 2003). Сложившееся таким образом когда-то состояние динамического равновесия стало нарушаться с интенсивной распашкой водосбора. Благодаря ей существенно увеличившееся количество песчаных наносов, поступающих в русло с поверхности водосбора, оказалось несоответствующим транспортирующей способности потока (Караушев А.В., 1960), что привело к их частичной аккумуляции на участках с малым уклоном тальвега, то есть к постепенному заполнению древнего русла.  В балансовых соотношениях это соответствует условию, когда результирующая баланса ΔW<0 (Алексеевский Н.И., 1998; Алексеевский Н.И., Чалов Р.С., 2001).

Анализ этих примеров показывает, что в систему «река» следует также отнести и ту часть водосбора, которая непосредственно участвует в снабжении реки наносами (система «река–водосбор»). В этом случае надо учитывать ту часть водосбора, которая способна повлиять на общее количество наносов в реке на рассматриваемом участке. 

Для малых рек это может быть большая площадь. Для больших рек окружающая площадь водосбора может мало играть роль из-за больших масштабов процессов в больших реках и большой инерционности процессов. Только в массовых случаях – оползни (например, р. Волга у г. Сызрань), подмыв размываемого склона (р. Зея), эоловый фактор (Монголия) – значительное поступление наносов в реку с водосбора может оказать значимое влияние на большую реку. Сюда же относятся и долговременные, внешне незаметные для реки изменения на водосборе (распашка в бассейнах южных притоков р. Амур, залесение, вырубка, пожары и т.п.). В других случаях на больших реках влияние поступления наносов с водосбора мало.

Сведения, полученные на реках Поломети и Гремячей, дают представления о пространственно-временных масштабах неравновесных процессов, проявляющихся в образовании больших скоплений наносов. Неравновесные процессы в обоих случаях были вызваны хозяйственной деятельностью: нарушением отмостки русла и бичевника на Поломети и распашкой территории на водосборе Гремячей (Виноградов В.А. и др., 2003, с. 60).

Можно разделить виды реакции реки на нарушение равновесия: 1) вертикальными деформациями во врезающихся и аккумулирующих реках, 2) планово-вертикальными (сменой типа русловых процессов) в широкопойменных реках.

7.3.4.     Проявление дисбаланса поступления наносов и транспортирующей способности в изменении типа русловых процессов

Рациональное зерно есть в порядке типов русловых процессов предлагаемом Н.Е. Кондратьевым и И.В. Поповым. Типы русловых процессов выстроены в ней по предполагаемому изменению транспортирующей способности потока. Основными возражениями в главе 5 настоящей работы при разборе этой типизации отмечено, что она неправомерно включает в себя разветвлённые русла (пойменную многорукавность и незавершённое меандрирование).

Независимо от транспортирующей способности потока поступление наносов может быть малым, средним или большим. В то же время транспортирующая способность потока может быть независимо от количества поступающих наносов также низкой, средней или высокой.

Результатом сочетания поступления наносов и транспортирующей способности потока является расход наносов. Расход наносов может быть больше поступления наносов сверху лишь при эрозии. Иначе дополнительному количеству наносов просто неоткуда взяться. С другой стороны, расход наносов не может быть больше, чем транспортирующая способность потока (по определению).

Таким образом, предлагаемый порядок типов руслового процесса можно связывать не с транспортирующей способностью потока (как, например, у Н.Е. Кондратьева и И.В. Попова (Кондратьев Н.Е. и др., 1982)) и не с расходом наносов (как, например, у Б.Ф. Снищенко (Кондратьев Н.Е. и др., 1982)), а с отношением транспортирующей способности потока к поступлению наносов с расположенного выше участка реки.

Такое отношение, как было показано выше, логично назвать: “относительная транспортирующая способность”.

Направление увеличения относительной транспортирующей способности таково: русловая многорукавность ® ленточногрядовый тип ® побочневый тип ® разные виды меандрирования. При русловой многорукавности относительная транспортирующая способность минимальна. Транспортирующая способность меньше предлагаемых реке наносов. При меандрировании относительная транспортирующая способность максимальна. (Кондратьев А.Н., 1999г).

При меандрировании происходит уменьшение транспортирующей способности потока за счёт того, что уменьшается уклон поверхности потока из-за удлинения русла. Представим первоначальное русло, в котором транспортирующая способность относительно велика. Разность между слишком большой транспортирующей способностью и малым поступлением наносов приводит к развитию меандрирования, удлинению русла и уменьшению транспортирующей способности.

Причинно-следственная цепочка образования меандрирования такова: транспортирующая способность потока велика по сравнению с поступлением наносов ® излишек энергии ® деформация берегов ® образование меандрирования ® уменьшение уклона водной поверхности ® уменьшение транспортирующей способности ® уравновешивание транспортирующей способности и поступления наносов ® меандрирование реки при динамическом равновесии (до очередного возникновения диссимметрии между определяющими факторами) (Кондратьев А.Н., 1999г).

При русловой многорукавности из-за увеличения фронта перемещения наносов транспортирующая способность потока увеличивается. Представим русло, в котором транспортирующая способность потока относительно мала, разность между малой транспортирующей способностью и относительно большим количеством поступающих наносов приведёт к образованию осерёдков, распластыванию русла и уменьшению транспортирующей способности.

Причинно-следственная цепочка при образовании русловой многорукавности такова: поступление наносов превышает транспортирующую способность потока ® энергии на транспортирование всех наносов не хватает ® образование осерёдков из “лишних” наносов ® распластывание русла ® увеличение фронта транспорта наносов ® увеличение транспортирующей способности ® уравновешивание транспортирующей способности и поступления наносов ® русловая многорукавность при динамическом равновесии.

Меандрирование образуется при неравновесном состоянии. Оно характеризуется первоначальным превышением энергии потока над предлагаемыми ей наносами. Относительная транспортирующая способность потока велика. Равновесное состояние достигается за счёт уменьшения уклона потока.

Русловая многорукавность образуется в случае, когда транспортирующая способность потока мала по сравнению с поступающими наносами. Относительная транспортирующая способность потока мала. Равновесие достигается за счёт увеличения фронта транспорта наносов.

При незначительном изменении руслообразующих факторов происходит не смена типа русловых процессов, а изменение степени морфологического проявления. Например, обнаружено, что величины радиусов излучин реки в 1,5 раза больше, чем у стариц на пойме, т.е. кривизна современного русла меньше, чем во время формирования поймы (Экспериментальная геоморфология, 1969). В этом источнике объясняется, что это свидетельствует об изменении условий руслоформирования, и в частности, связано с увеличением поступления наносов в реку в результате распашки и уничтожения естественного покрова.

Н.Е. Кондратьев считал, что при меандрировании транспортирующая способность мала, обосновывая это её уменьшением за счёт удлинения русла (Кондратьев Н.Е. и др., 1982). Из уменьшения транспортирующей способности при образовании меандрирования нельзя делать вывод о малости её величины. Она велика, потому и уменьшается. Аналогично, увеличение транспортирующей способности при образовании русловой многорукавности совсем не говорит о её большой величине, а как раз подчёркивает её малость (что и приводит к увеличению).

Главные аргументы в пользу большой транспортирующей способности потока при русловой многорукавности и малой транспортирующей способности при меандрировании на самом деле являются аргументами, доказывающими увеличение транспортирующей способности при образовании русловой многорукавности и уменьшение транспортирующей способности при образовании меандрирования.

Вывод: при равенстве транспортирующей способности потока и поступления наносов русло сохраняет тип русловых процессов без изменений. Разность между транспортирующей способностью потока и поступлением наносов приводит либо к меандрированию (при относительно большой транспортирующей способности), либо, наоборот, преобразуется в русловую многорукавность (при относительно большом поступлении наносов).

7.3.5.     Проявление дисбаланса поступления наносов и транспортирующей способности в местных изменениях

На более низком системном уровне нарушение баланса между транспортирующей способностью потока и поступлением наносов на конкретный участок реки проявляется в местных изменениях морфологии русла.

Например, рассматривая регрессивные переформирования островов, Н.И. Маккавеев (2003б, с. 237) отмечает, что «в тех участках русла, где общий баланс наносов нулевой или отрицательный, в зоне нисходящей ветви циркуляционного течения наблюдается эрозия дна и берега острова, почему точки бифуркации постепенно перемещаются вниз по течению. В тех же случаях, когда баланс наносов на участке русла положительный, то в зонах нисходящих течений имеет место интенсивная аккумуляция наносов, в результате чего точка бифуркации перемещается регрессивно, т.е. вверх по течению».

Возможны и другие проявления местных дисбалансов. Например, на р. Вологде это привело к заилению плёсов и выравниванию дна. В межень в низовьях р. Вологды устанавливается подпор и слабое обратное течение. В результате русло р. Вологды в нижнем течении характеризуется слабой транспортирующей способностью. Строительство Михальцевской плотины в среднем течении резко уменьшило поступление руслообразующих наносов в русло, расположенное ниже плотины. Тем не менее, это не привело к значительному усилению глубинной эрозии. В некоторых местах ежегодное отступание берегов, связанное с усилением волновой эрозии, составляет в среднем 1-1,5 м. Материал, которым сложены берега – преимущественно суглинки, поступает в русло, где из-за малых скоростей течения быстро оседает, образуя широкие береговые отмели.. В результате средняя глубина русла уменьшается, а ширина его возрастает (Джуха И.Г., 1981, с. 355).

7.3.6.     Проявление дисбаланса поступления наносов и транспортирующей способности в изменениях формы транспорта наносов

«Формирование русла является саморегулируемым процессом, причём регулирование осуществляется через транспортирующую способность потока, определяемую как параметрами самого потока, так и параметрами переносимых им наносов» (Караушев А.В., 1960, 1972, с. 21).

Если транспортирующая способность не реализована, т.е. имеет место его недогрузка наносами, то в результате взаимообмен наносами потока и русла будет несбалансирован таким образом, что взмыв превысит осаждение. В результате насыщение потока наносами и их расход возрастут по длине рассматриваемого участка реки, на котором будет наблюдаться размыв русла. Размыв приведёт к увеличению глубины потока и соответственно к уменьшению скорости течения, а вместе с тем и транспортирующей способностью потока. «Это вызовет уменьшение интенсивности размыва, и затем при достижении равенства между величинами расхода и транспортирующей способности размыв прекратится. При заилении имеет место обратная картина, т.е. обусловленное заилением уменьшение глубины вызовет увеличение скорости течения и транспортирующей способности потока, при этом, когда транспортирующая способность достигнет значения фактического расхода наносов, заиление прекратится» (Караушев А.В., 1977).

«В зависимости от соотношения транспортирующей способности потока и количества поступающих в поток наносов возможен переход наносов из одной формы перемещения в другую, например, из влечения или сальтации в донно-грядовую или наоборот» (Барышников Н.Б., Левашова И.А., 1992, с. 49).

7.4.  Примеры влияния изменения относительной транспортирующей способности потока на изменения типов русловых процессов

7.4.1.     Модельные изучения влияния дисбаланса транспортирующей способности потока и подачи наносов на типы русловых процессов

Проявления несоответствия между поступлением наносов на участок реки и транспортирующей способностью потока часто наблюдаются на модельных установках. Недостаток поступления наносов происходит при отсутствии дополнительного подпитывания модели наносами. Иногда это происходит из-за того, что в начальном створе отсутствует подача наносов на модель. В этом случае на реке получаются так называемые «раструбы». В верхней части модели ширина блуждания модельной реки меньше, чем в нижней, где поступление наносов увеличивается из-за дополнительного размыва берегов. Это «раструб вниз». «Раструбы вверх» получаются при перегрузке потока излишней подачей материала сверху. Наверху получается транспорт этих наносов в виде русловой многорукавности. Понятно, что транспортирующая способность при этом не возрастает, а лишь подача наносов превышает эту транспортирующую способность.

Внимание процессам, обусловленным искусственным нарушением режима транспорта наносов, отводилось в работах (Викулова Л.И., 1973; Карасев И.Ф., 1975; Караушев И.В., 1969, 1977; Лапшенков В.С., 1979; Прыткова М.Я., 1981; Раткович Д.Я., Рослева Н.В., 1964; Россинский К.И., Кузьмин И.А., 1964).

Ещё стоит отметить замечание Н.С. Знаменской (1992, с. 15-16) о том, что среди исследователей вообще есть мнение, что всякое создание «малых» моделей обязательно ведёт к потере «качества», поскольку сильно изменилось «количество». Она утверждает, что «Это ошибочное представление. В философской постановке вопроса следовало бы отметить, что переход количества в качество не происходит при любом изменении количества, а связан с определёнными критическими точками или границами». Такой критической точкой может быть равенство между поступлением наносов и транспортирующей способностью потока и его нарушение.

В качестве примера малой и большой относительной транспортирующей способности может служить  эксперимент Н.С. Шарашкиной (1953). Этот эксперимент продолжался 230 часов, и подача наносов в начальный створ модели отсутствовала. «Получившееся русло имеет два совершенно отличных по своему характеру участка: верхний, где меандрирование вполне отчётливо выражено, и нижний, где имеет место блуждание потока с разбивкой его на рукава [русловая многорукавность]».

Такой результат можно объяснить тем, что в верхней части модели, где отсутствовала подача наносов, транспортирующая способность потока была относительно велика по сравнению с поступлением влекомых наносов (которые вообще не подавались). Энергия потока тратилась на плановые деформации, что привело к развитию русла по схеме меандрирования. В нижней части модели, на которой образовалось дополнительное поступление влекомых наносов за счёт деформаций верхнего участка, транспортирующая способность оказалась относительно мала по сравнению с таким поступлением влекомых наносов на этот участок. Энергии потока не хватает на транспорт этих предложенных наносов, поток транспортирует их в виде внутрирусловых образований и даже обтекает (русловая многорукавность).

Опыты с лабораторными песчаными каналами (И.А. Кузьмин, Л.И. Викулова, 1964; 1972; 1981; Лаксберг А.И., Троицкий В.П., 1978; Б.Ф. Снищенко, В.М Католиков, 1980, 1981) показывают, что в случае, когда в русле поддерживается неизменный расход воды и обеспечивается сбалансированный транспорт руслового материала, русло сохраняет цилиндрическую форму, но непрерывно расширяется и мелеет так, что отметки свободной поверхности равномерного потока воды в русле постоянно повышаются (другими словами, пропускная способность русла уменьшается).

По мнению В.П. Троицкого, при увеличении относительной ширины русла до значений B/h_ср=25-30 в русле возникают побочни. Анализируя эти работы, В.П. Троицкий на выступлении в дискуссии на V Гидрологическом съезде резюмирует, что «В случае, когда в русло образующий его материал не поступает, русло теряет цилиндрическую форму, оно деформируется, мелея и расширяясь вниз по течению, при этом пропускная способность русла, как и в первом случае, уменьшается. Побочни возникают в русле при значениях B/h_ср=80-90» (Труды V Всесоюзного…, 1988, с. 351).

К подобным выводам приходит и С.Г. Косарев (Косарев С.Г., 1989; Троицкий В.П., Косарев С.Г., 1988). Он сообщает, что в лаборатории кафедры гидравлики ЛПИ на песчаном экспериментальном канале была проведена серия опытов. Результаты опытов показали: деформация русла носит затухающий характер (отметки дна и свободной поверхности растут, а площадь живого сечения и ширина канала увеличиваются, приближаясь к некоторым предельным значениям). Аналогичные результаты по относительному изменению ширины канала проведены А.К. Хапаевой (Хапаева А.К. и др., 1988). Об этом же говорит и Д.В. Штеренлихт: «Переформирование русел каналов в процессе эксплуатации приводит к увеличению ширины. При этом русла приобретают более устойчивый поперечный профиль. Русло становится шире, но несколько мельче за счёт отложения наносов на дне» (Штеренлихт Д.В. и др., 1989, с. 272).

Однако Л.Д. Курдюмов (1973, с. 282) придерживается противоположного мнения и первым из своих положений считает, что «Общим гидравлически обусловленным свойством всех потоков (как эродирующих, так и аккумулирующих) является «русловая концентрация», выражающаяся в тенденции каждого отдельного водотока к сужению русла и увеличению глубины». Отмечая, что концентрация свойственно всем типам потоков, он имеет в виду, по всей видимости, образование речного русла вообще. Это не опровергает идею о том, что в случае временного преобладания поступления наносов будет происходить отложение наносов и морфологического изменения русла таким образом, что русло будет не сужаться постоянно, но при обратном балансе и расширяться.

Г.А. Цой (1965) изучал изменение фактического расхода наносов и транспортирующей способности по длине саморазмывающегося русла. Проведённые с этой целью опыты на плоской модели с каменноугольным песком и речным песком показали, что в начальный момент размыва существует несоответствие фактического расхода наносов и транспортирующей способности потока. В.А. Цой (1970, с. 71) пришёл к выводу, что «фактический расход наносов возрастает по длине асимптотически, приближаясь к значению транспортирующей способности потока, имеющей постоянное значение по всей длине. Причём удельное приращение фактического расхода наносов с продвижением вниз по течению и насыщением потока наносами постепенно падает».

«Удельное приращение расхода наносов при одинаковых грунтах по длине может быть выражено в функции от отношения транспортирующей способности потока к фактическому расходу наносов, т.е. от относительного дефицита содержания наносов. Так как в начале участка размыва имеется наибольший дефицит наносов и происходит наиболее интенсивный размыв, то выполаживание уклона и уменьшение транспортирующей способности потока здесь должно быть больше всего» (Цой Г.А., 1970, с. 73).

Врезание модельной реки изучали Н.И. Маккавеев и Н.В. Хмелева (2003). В основу эксперимента был положен метод «свободного» моделирования. Все формы русла и долины вырабатывались самим потоком. После поднимания средней части модели, что имитировало тектонические процессы, на стенках образовавшегося каньона и, особенно, в районе его выхода на «равнину» образовалась серия уступов – цокольных террас врезания. Формирование террас на участке каньона было связано с тем, что «река» в процессе врезания одновременно подмывала вогнутый берег, т.е. одновременно с глубинной развивалась и боковая эрозия, приводящая к общему смещению русла вправо (считая по течению). Особенно энергичные боковые смещения русла как вправо, так и влево наблюдались в нижнем (считая по течению) участке каньона и прилегающей части долины. Здесь из-за интенсивности выноса наносов, смытых с поднимающегося ядра «антиклинали», периодически возникали острова и мели, формируя как бы внутреннюю дельту «реки». С увеличением высоты поднятия оно захватывало всё больший участок по длине долины, и область внутренней дельты смещалась вниз по течению. В результате этого процесса в левобережной части долины сформировались уступы террас (Маккавеев Н.И., Хмелева Н.В., 2003).

Некоторое переуглубление русло в зоне оси «антиклинали», по-видимому, объясняется тем, что и в этом опыте свод также оказался разбит трещинами, при пересечении которых русло оказалось более легко размываемым. Кроме того, здесь сток воды был временно увеличен за счёт спуска озера. Когда же этот добавочный источник питания «реки» иссяк, то с уменьшением расхода воды уменьшилась транспортирующая способность потока, и плёс частично заполнился наносами. Ниже антецедентного участка «долины», куда из него поступал обильный материал продуктов эрозии, формировалась внутренняя дельта (Маккавеев Н.И., Хмелева Н.В., 2003).

Е.А. Дымшиц специально проводил модельные эксперименты с целью получения определённого типа русловых процессов «… была поставлена задача получения на модели реки блуждающего типа, которая по характеру руслового процесса была бы аналогична Амударье» (Дымшиц Е.А. и др., 1970, с. 38).

Влияние дисбаланса между транспортирующей способностью потока и поступлением наносов на изменения продольного профиля реки провели (Bhamidipaty S., Shen N.H., 1971). В лабораторном лотке было проведено исследование трансформации профиля русла, вызванного полным прекращением подачи наносов из источника, расположенного выше по течению, и повышения профиля русла вследствие избытка наносов, поступающих из источника в верхнем течении в количестве, превышающем транспортирующую способность потока. Выведено уравнение профиля дна размываемого русла с неразмываемыми берегами и однородными по крупности наносами. Когда количество поступающих наносов превышает транспортирующую способность потока на верховом участке, происходит отложение наносов, в результате чего увеличивается уклон дна, и уменьшается глубина. При этом гидравлический режим изменяется так, что все поступающие в поток наносы переносятся им без отложения. Низовой участок русла остаётся неизменным, пока фронт намыва не достигнет его.

7.4.2.     Натурные примеры влияния дисбаланса транспортирующей способности потока и подачи наносов на типы русловых процессов

О.В. Макринова (1953, с. 34) описывает ход саморазмыва отводящего канала Пальеозерской ГЭС, при котором выявлена явная неравновесность в поступлении наносов и транспортирующей способности потока. По характеру русла и состоянию потока весь канал можно разделить на три участка, которые сохранили свои особенности в течение всего периода наблюдений. В верховой части канала берега были довольно устойчивы, течение спокойное, русло слегка меандрировало. При прекращении попусков воды на дне канала в верховом участке были хорошо видны крупные рифеля, которые в поперечнике составляли около 1 м. Ширина канала на этом участке к концу периода достигала 40-80 м. Нижний участок канала представлял собою обширный, пологий конус выноса, образовавшийся в результате выброса больших масс грунта из размываемого русла. Скапливающиеся здесь массы песка временами создавали подпор, распространявшийся вверх по размываемому руслу, вследствие чего в самой низовой его части уровень воды иногда поднимался выше первоначальной поверхности земли. Вода растекалась по прибрежным лесам, образуя в них песчаные отложения мощностью до 1,5-2,0 м. (Макринова О.В., 1953).

 В верхней части делались попытки спрямить русло. Однако проведёнными мероприятиями не удалось внести существенных изменений в ходе размыва. При помощи прорезей или удачно поставленных плетней иногда удавалось отклонить поток в ту или иную сторону, но заставить его идти по прямой линии оказалось невозможным. Поток размыл большую долину, высота бровки которой в верховой части достигала 10 м. В ходе размыва отводящего канала неоднократно возникала потребность вмешаться в естественный ход размыва с целью защитить отдельные участки берегов, избежать извилистости трассы или ограничить размыв русла в ширину. Для этого первоначально применялась отсыпка берегов рваным камнем весом 10-15 кг. Однако это мероприятие не давало должного эффекта. Поток подмывал отдельно лежащие камни, расстраивал связь их с берегом и не испытывал особенных преград в своём наступлении на берег. Были попытки прорытия прорези для спрямления потока, но успеха они не имели. (Макринова О.В., 1953, с. 39-41). Этот пример показывает значительную роль относительной транспортирующей способности в формировании русла и бесполезность его регулирвоания.

По снимку космического фотографирования на участке ниже города Хабаровска видны следы меандрирующего русла, соизмеримого с современным руслом реки Амур. Размеры излучин и ширина древнего русла соответствуют современному максимальному расходу воды (около 25-28 тыс. м³/с). На этом основании высказано предположение, что 2500 - 3000 лет назад на участке ниже Хабаровска река Амур развивалась по типу свободного меандрирования, при котором сформировалась широкая пойма (Прокачева В.Г. и др., 1982). Затем достаточно резко произошёл переход к новому типу руслового процесса. Авторы этой работы, следуя типизации ГГИ, определили его как сочетание русловой и пойменной многорукавности.  Скорее всего, причиной является перегрузка русла наносами (возможно, при интенсивном освоении территории древнего Китая под сельскохозяйственные угодья).  Такой случай изменения типа руслового процесса можно отнести к вековым (необратимым) изменениям типа руслового процесса. К таким изменениям приводит изменение поступления наносов. В этом случае река не может «сама» ответно изменить тип руслового процесса так, чтобы вернуться к прежнему типу.

Другой характерный пример изменения типа русловых процессов рассматривается рядом исследователей (Вильчик В.М., 1989; Карасев И.Ф., Коваленко В.В. 1992; Русловой режим рек…, 1995; Кондратьев А.Н., 2000б; Виноградов В.А. и др., 2003).

У дер. Малая Сазанка р. Зея двумя излучинами упирается в отроги возвышенности Нюкжа, так называемые «Белые горы» – холмы высотой 80-100 м, сложенные в основном белым кварцевым песком со средней крупностью 1,4 мм.

Высокий, крутой, осыпающийся склон является источником поступления в р. Зею большого количество наносов (более 500 тыс. м³ в год). Вследствие этого на небольшом участке реки (10-15 км) для обеспечения судоходства ежегодно ниже «Белых гор» проводится около 90 % (1,3 млн. м³) всего объёма дноуглубительных работ на участке от ГЭС до устья (650 км).

Выше «Белых гор» р. Зея протекает в меандрирующем русле шириной 0,8-1,5 км со средними скоростями течения 1,0-1,3 м/с. Ниже русло реки приобретает прямолинейные очертания, ширина резко увеличивается в 1,5-2 раза, скорости течения уменьшаются до 0,9-1,1 м/с, в русле появляется множество песчаных островов, осерёдков, отмелей и кос. Здесь отмечаются самые затруднительные для судоходства перекаты-россыпи, частые переходы основного русла из одного рукава в другой и значительные переформирования русла реки.

Следовательно, резкое увеличение поступления наносов в поток с «Белых гор» при постоянном расходе воды и примерно одинаковом уклоне долины в этом районе (1,2-1,3 ‰) привело к изменению типа русловых процессов (меандрирование – русловая многорукавность). Кроме того, увеличение зимних расходов воды в результате регулирования стока Зейской ГЭС привело к уменьшению срока существования дноуглубительных прорезей (и более высокого уровня размыва Белых гор).

Попытки улучшить судоходные условия отсыпкой выправительных дамб не дали желаемых результатов. Коренного улучшения условий судоходства на Зее ниже дер. Малая Сазанка можно достигнуть, уменьшив поступление наносов в реку с «Белых гор». Для этого необходимо избежать касания их потоком, создав искусственно обходной канал-прорезь.

Таким образом, коренное улучшение судоходных условий на р. Зее возможно только при создании обходного канала-прорези. Это приведёт к сокращению объёма дноуглубительных работ в 7-10 раз, уменьшению протяжённости судоходной трассы и стабилизации русла на участке р. Зеи ниже «Белых гор» (Вильчик В.М., 1989).

Н.И. Алексеевский отмечает «тенденции в развитии русла Чулыма за последние 160 лет: смещение всего пояса меандрирования влево и уменьшение степени его извилистости» (Алексеевский Н.И. и др., 1995, с. 143). Уменьшение степени извилистости реки может быть объяснено изменением соотношения между транспортирующей способностью потока и уменьшенным поступлением наносов.

Во многих случаях дефицит донных наносов достаточно быстро восполняется размывом берегов. Ниже плотины обычно происходит уменьшение шага меандр как результат снижения максимального стока ниже водохранилища. Так, русла рек С. Саскачеван ниже плотины Гардинер и Хуанхэ ниже плотины Сяньмеся (Sedimentation research in China, 1992) трансформировались из разветвлённых в меандрирующие. Русло Оби ниже Новосибирской ГЭС стало прямолинейным, при этом размывы берегов усилились вдвое по сравнению с естественным режимом. То же отмечалось в нижнем бьефе Цимлянского гидроузла на Дону (Серебряков А.В., 1970, с. 36).

Яркие следы смены вида русловых деформаций и морфологического облика поймы от более древних участков к более молодым на средней Лене описывает А.В. Чернов. Самая высокая пойменная ступень (пятая), как и первая надпойменная терраса, характеризуется гривистым рельефом и отсутствием «островных» элементов, что указывает на меандрирование Лены в тот период, когда формировался этот ярус поймы. Более низкие пойменные ступени – ложбинно-островные. Это свидетельствует об изменении вида русловых деформаций средней Лены с меандрирования на разветвление на рукава (Чернов А.В., 1983, с. 93).

Аналогичную смену облика первичного пойменного рельефа от более древних к более молодым участкам поймы отмечали В.Е. Останин (1961) на Вычегде, Р. Харанар (Harunur R. 1966) на нижней Брахмапутре, С. Козарский и К. Ротинский (Kozarski S., Rotinski K., 1977) на реках северной части Польской низменности. Обратную картину смены ложбинно-островного рельефа на высоких ступенях поймы сегментно-гривистым на низких ступенях описал С.В. Лютцау (1968) на р. Гусь. (Чернов А.В., 1983).

Примером изменения морфологических параметров элементов пойменного рельефа при сохранении общего его облика на различных по возрасту участках поймы могут служить поймы Вилюя и верхней Оби. Ещё А.А. Григорьев (1927) отметил несоответствие кривизны отдельных старичных озёр на высоких пойменных ступенях Вилюя по сравнению с современными излучинами. Однако особенности пойменного рельефа нижнего Вилюя указывают скорее на периодичность изменений природных условий за время образования поймы: среди четырёх ступеней поймы верхняя четвертая и вторая имеют сегментно-гривистый рельеф, что говорит о меандрировании реки в момент их образования. Рельеф третьей ступени носит гривисто-островной характер, свидетельствующий о разветвлённо-извилистом русле; такой же вид русловых деформаций и формирование гривисто-островной поймы наблюдается и в настоящее время (Чернов А.В., 1983, с. 93).

Г.П. Бутаков отмечает, что в бассейне Волги в многолетнем плане (с 1940-х годов) на малых и средних реках восточной части бассейна наблюдается тенденция спрямления излучин, развитие разветвлений и сокращение общей длины извилистого русла (Бутаков Г.П. и др., 2000, с. 203).

Нарушение баланса между транспортирующей способностью потока и поступлением наносов может происходить в результате антропогенного вмешательства. Например, под воздействием карьерных выемок изменился характер русловых переформирований на реках Украинских Карпат, «что привело к нарушению ранее выработанного динамического равновесия, а следовательно, к перестройке типов русловых форм. Вместо осерёдкового типа русла наблюдается меандрирование» (Кафтан А.Н. и др., 1986, с. 49).

После ввода в эксплуатацию Туямуюнского гидроузла и частичного регулирования жидкого и твёрдого стока реки переформирование русла и блуждание потока по широкому руслу реки вниз по течению от створа плотины интенсифицируются. Это связано с общим размывом русла осветлённой водой, который вызывает не только сужение русла потока, но и сокращение связанной с ним длины шага меандр (длины плёсов и перекатов), а также уменьшение радиусов кривизны русла (излучин). Всё это способствует переформированию русла в плане, в результате чего деформация берегов проявляется более часто и на большем числе участков реки с более интенсивным размывом берегов (Ирмухамедов Х.А. и др., 1986, с. 46).

Приведённые примеры изменений типов русловых процессов под влиянием изменения баланса между транспортирующей способностью потока и поступлением наносов в реку подтверждают гипотезу об изменениях типов русловых процессов как ответной реакции системы на нарушение баланса и стремление системы к уменьшению дисбаланса.

7.5.  Примеры других относительных параметров в русловедении

В этом пункте приведены примеры других относительных параметров в русловедении, которые также представляют собой отношения некоторых факторов.

Например, Г.А. Куколевский предлагает связать типы русловых процессов с отношением фактической мощности потока с мощностью, нормированной относительно порядка реки. Предлагается в качестве общего критерия для различных типов русловых процессов выражение . В этом выражении в числителе произведение, характеризующее транспорт наносов: руслоформирующего расхода Q и уклона I, ‰, нормированное по величине (QI)_N, в которой расход воды и уклон поставлены в соответствие такому порядку реки N по нисходящей классификации в речных системах (Г.А. Куколевский, 1974).

Он перечисляет типы русловых процессов, выделенных В.С. Лапшенковым, и считает, что предлагаемый относительный параметр является критерием для выделения этих типов. Аллювиальные русла: тип I – песчаное устойчивое, тип II – песчаное неустойчивое, тип III – песчаное с гравием, тип IV – крупнозернистое устойчивое, тип V –крупнозернистое неустойчивое. Русла в унаследованных грунтах: тип VI – русла в несвязных палеоотложениях, тип VII – русла в связных и скальных грунтах, тип VIII – русла из торфяных грунтов, тип IX – сложные русла (сочетающие 2-3 признака первых восьми типов) (Куколевский Г.А., 1986).

Б.Ф. Снищенко в качестве критериев деления рек по типам русловых процессов предлагает два относительных параметра: 1) относительную ширину долины и 2) коэффициент извилистости реки (Снищенко Б.Ф., 1979, 1980; Кондратьев Н.Е и др, 1982). Первый из них является ограничивающим фактором, а  второй – непременным атрибутом каждой реки. Важным является то, что оба этих критерия являются отношениями. Б.Ф. Снищенко также предлагает в качестве критерия произведение этих отношений.

К.М. Беркович предлагает в качестве критерия соотношение гидрологических и геолого-геоморфологических факторов. Гидрологические факторы определяют энергию руслового потока, тогда как набор геолого-геоморфологических факторов характеризует степень проявления русла работе водного потока. Относительная роль их может быть учтена соотношением  (здесь Ф_Э – суммарное влияние гидрологических, Ф_С – геолого-геоморфологических факторов); характеризующим интенсивность русловой эрозии. Возрастание влияния комплекса Ф_С приводит к уменьшению интенсивности русловых деформаций вплоть до создания условий, ограничивающих их развитие.

Возрастанию Ф_С способствует слабая размываемость прорезаемых рекой скальных или глинистых пород. В пределах Нечерноземья такие условия характерны для Кольско-Карельской области, районов моренных возвышенностей запада и северо-запада, Тиманского кряжа. Здесь формируются врезанные русла – относительно прямолинейные или с врезанными излучинами, отличающиеся крайне малыми темпами деформаций, слабым развитием пойм. В том случае, когда влияние комплекса Ф_С не препятствует проявлению процесса автоматического выравнивания транспортирующей способности по длине потока, формируются речные русла со свободным развитием русловых деформации (Беркович К.М., Власов Б.Н., 1981, с. 285-286).

Н.В. Разумихин, исследуя устойчивость россыпей, предлагает ввести в рассмотрение относительный параметр – показатель миграционной способности. Устойчивость аллювиальной россыпи будет зависеть от литологических особенностей вмещающих аллювиальных отложений и динамики современных водных потоков (скорость течения, руслоформирующий расход), определяющих миграционную подвижность зёрен тяжёлых минералов в россыпи (Разумихин Н.В., 1984). Миграционная способность является характеристикой, контролирующей как дальность транспортировки минеральных зёрен, так и устойчивость самих россыпей. Если следовать идеям А.А. Кухаренко (1961), то показатель миграционной способности (Z_m) можно записать в виде: , где А – показатель абразивной прочности данного тяжёлого материала, γ – его удельный вес, г/см³. В данном случае А является некоторым обобщённым показателем, характеризующим различные физические константы тяжёлого минерала (прочность, хрупкость, ковкость), связанные с особенностью строения его кристаллической решётки (Разумихин Н.В., 1984).

В другой работе Н.В. Разумихин (1972) показывает, что миграционная способность зёрен тяжёлых минералов с использованием формулы Шези и начальной скорости движения минеральных зёрен по Г.И. Шамову приводится к виду:  , где d_m и d – средние диаметры зёрен тяжёлых минералов и вмещающих аллювиальных отложений, V – средняя скорость потока, м/с, h – глубина потока, м, α – некоторый численный параметр ~ 10³. Показатель устойчивости россыпи (Ф_m) обратно пропорционален значению Z_m.

После перемножения числителя и знаменателя показателя устойчивости россыпи на величину площади водного сечения F и преобразований с помощью формулы Шези и Штриклера он получил: . В этом случае динамический показатель устойчивости аллювиальных россыпей представлен как функция величины руслоформирующего расхода воды (Q) и морфологии речного русла (В, H, I). В данном выражении устойчивость аллювиальных россыпей оказывается обратной величине руслоформирующего расхода воды, отнесённом к единице ширины речного русла (Q/B), причём Ф_m зависит от расхода воды в гораздо большей степени, чем от уклона русла (Разумихин Н.В., 1984).

Нарушение баланса сил рассматривает Ц.Е. Мирцхулава при рассмотрении сил, действующих при размыве связных грунтов: «В результате связь между агрегатами постепенно разрушается и, наконец, когда равнодействующая «активных» сил превзойдёт значение «пассивных» сил – сцепление, обусловленное связностью между агрегатами, – и массы агрегата, последний мгновенно отрывается и уносится потоком» Мирцхулава Ц.Е. 1988.

Обзор относительных параметров и критериев показывает эффективность их применения для решения различных научных задач. Отношение скрывает в себе баланс сил, отвечающий за изменение формы явления.

7.6.  Примеры относительных параметров в других областях науки

Относительные параметры применяются в других естественных науках. В этом пункте приведены несколько таких примеров.

В качестве основной характеристики внешнего водообмена сточных водоёмов принят (Григорьев Г.С., 1959) показатель условного водообмена К_в – отношение стока из водоёма за некоторый промежуток времени (W) к среднему объёму воду водоёма за тот же период (V): . Значение К_В показывает, сколько раз в течение года или некоторого промежутка времени сменится объём воды озера. По величине водообмена выделяются две резко отличающиеся друг от друга группы водоёмов: транзитная (К_В>100) и аккумулятивная (К_В<1) (Богословский Б.Б., Филь С.А., 1984).

Н.Н. Иванов (1948) ввёл соотношение между количеством выпадающих осадков и испаряемостью и назвал его коэффициентом увлажнения (К=R/E). Он установил величины коэффициента К для различных зон увлажнения (Гвоздецкий Н.А., 1979).

М.И. Будыко (1948) предложил в формуле, отображающей соотношения между годовым радиационным балансом и годовыми осадками, выражать количество осадков в тепловых единицах, необходимых на их испарение (в калориях скрытой теплоты испарения): R/L_r, где R – радиационный баланс, L ­– скрытая теплота испарения, r – годовое количество осадков, а L_r – количество тепла, необходимое на его испарение. Этот показатель получил наименование радиационного индекса сухости. При значениях радиационного индекса сухости Будыко менее 1 (избыточное увлажнение) господствуют влажные зоны лесов, лесотундры и тундры, при значениях более 1 (недостаточное увлажнение) – сухие зоны степей, полупустынь и пустынь, при значениях, близких к 1 (оптимальное увлажнение), – зоны и подзоны лесостепей, лиственных и светлых лесов и влажных саванн (Будыко М.И., 1956).

В.Ф. Полонский (1980, с. 78.) рассматривает соотношение факторов формирования устьев рек. В устье реки складывается устойчивое равновесие между природными факторами – с одной стороны, аккумулирующей работой реки, с другой – разрушающей работой моря. Достаточно изменить один из этих факторов, чтобы равновесие нарушилось, и начались активные необратимые процессы.

В.Ф. Полонский выделяет следующие виды устьев: 1) Устья, где материковый сток мал по сравнению с приливным водообменом река–море, т.е.  , где Q_p – объём речного стока, поступающего в лагуну за приливноый цикл; Q_м – объём морской вод, поступающей в лагуну через устьевой створ за тот же приливной цикл. 2) Устья, где поступление пресных вод в лагуну за приливный цикл соизмеримо с ёмкостью приливного потока за тот же период: Q_p≈Q_м. Реверсивное течение со значительным преобладанием речного. 3) Речной сток преобладает в лагуне над поступлением солёных вод моря, т.е. . Стоковое течение сохраняется в устье как в период квадратурных, так и сизигийных приливов.

Своим обликом современные устья обязаны, прежде всего, балансу наносов. С.С. Байдин (1971) в качестве критерия для оценки интенсивностии характера их аккумуляции в устьевой области рассматривает соотношение , где Q – величина годового стока воды из лагуны-эстуария, а R_м – объём наносов, переносимый через устьевой створ. Наиболее приемлемы соотношением для исследуемых устьев следует считать , когда результирующее течение направлено из лагуны-эстуария, а часть наносов вдольберегового потока отклоняется от генерального направления и участвует в формировании морских устьевых баров.

 «В цикле Карно выполняется соотношение . В него не входят ни количество тепла, ни температура сами по себе, а только их отношения» (Смородинский Я.А., 1981, с. 80).

7.7.  Примеры извилистости и разрывов в других областях

Меандрирование рек подобно многим другим извилистым объектам. Аналогично можно предположить, что и причиной других извилистых явлений и предметов может быть некое несоответствие между параметрами.

Поэтому можно сформулировать общую формулировку: Внешнее проявление (форма) объекта является реакцией на разность между тем, что он способен «делать», и тем, что ему предлагают (или его заставляют) «делать». Если нагрузка чрезмерна, образуется извилистость. В обратном случае – разрывы, разрежение. Возможно, что таким подходом, основанном на поиске разности, можно объяснить и генезис других извилистых объектов (Кондратьев А.Н., 1999а).

Геоморфологические объекты.

Г.В. Полунин и Б.П. Агафонов в главе «Волновые процессы в экзогенном рельефообразовании» книги (Генезис рельефа, 1998, с. 80) приводят примеры волновых объектов на земной поверхности. Встречается множество форм рельефа в виде застывших и движущихся больших и малых волн. Яркие примеры их – дюны, барханы и эоловоые гряды, подводные береговые валы, солифлюкционные натечные террасы, валы на поверхности лавовых, оползневых, курумовых, грязекаменных потоков, гряды на залесённых крутых склонах, морщины на теле грязекаменных глетчеров, изгибовые дислокации верхних слоёв литосферы в плейстоценовых областях катастрофических землетрясений, волн ряби на дне водоёмов и т.п. Добавим: гряды, дюны, бары, побочни на дне рек и извилистость меандрирующих (и адаптированных) русел рек (Кондратьев А.Н., 1999а). Такую извилистость, скорее, необходимо называть не словом «волна» в смысле колебательного движения, при котором частицы описывают замкнутые орбиты. «Волна» даже в значении переноса масс также имеет динамическую сущность. В перечисленных примерах извилистость есть скорее не процесс, а результат (относительно стабильный) некоего уже произошедшего события.

Г.В. Полунин и Б.П. Агафонов утверждают, что «глобальное распространение волновых форм отражает невидимый, на первый взгляд, но повсеместный волновой характер рельефообразующих процессов, часть которых выражается в формах рельефа» (Генезис рельефа, 1998, с. 80).

Геодинамические потоки (Полунин Г.В., 1983), в которых генерируются волны, представляют собой направленные движения взаимодействующих между собой частиц вещества с подстилающей и перекрывающей средой. На суше, в воздушной и водной средах имеются следующие виды литодинамических потоков: подземный, речной и ручейковый сток твёрдого и растворённого вещества, сели, снежно-лавинный, ледниковый и делювиальный сносы, обвалы и осыпи, курумы, оползни, эоловое перемещение материала, лавовые, солифлюкционные и подводные потоки грунтовых масс на шельфах и склонах и т.п. Обратные волны могут формироваться на поверхности лавового потока, когда свежие порции раскалённой лавы сминаются в натёки и гряды, встречая на своём пути застывшие, охлаждённые части потока. (Генезис рельефа, 1998)

Микрогрядовая система формируется, очевидно, при определённом соотношении скорости движения воды и насыщенности её грунтом соответствующего гранулометрического состава, при котором частицы твёрдого вещества переносятся в основном влечением по дну. Для того, чтобы на дне ручья образовались грунтовые волны, необходима бесперебойная поставка твёрдого материала, притом не во взвешенном, а во влекомом состоянии, и в количестве, достаточном для сооружения волновых форм рельефа и восполнения уносимых водой наносов (Генезис рельефа, 1998, с. 86).

Если пластическое вещество подвергать сжатию, то на его поверхности образуются морщины, которые по своей природе также имеют волновой характер. Подобные волны проявляются на поверхности оползней, курумов, застывших лавовых и грязевых потоков. Очень чётко застывшие волны выражены на поверхности грязевых вулканов. Образование таких морщин отличается от обычных упругих волн тем, что последние распространяются от источника энергии, а морщины формируются в направлении источника. Они часто образуются тогда, когда передние, фронтальные части потока уже утратили свою потенциальную и кинетическую энергию и являются препятствием для надвигающихся с тыла новых порций материала. Это одна из форм восходящих волн сжатия в осыпных или вязкопластичных потоках (Генезис рельефа, 1998, с. 88).

Элементы этой сложной трансформации волновых процессов и форм наблюдались в одном из грифонов Сахалинского грязевого вулкана. Концентрические волны вокруг кратера вулкана движутся медленно. Волны во внешнем круге являются формой автоколебаний. Они образуются как энергетически наиболее выгодный продукт движения массы глины при сочетании определённой текучести и гравитационной энергии, а также силой поверхностного натяжения, скорости остывания корки и т.п. Похожие формы рельефа могут образоваться в результате любого импульса энергии (например, падения метеорита или неглубокого землетрясения) в пределах территории с такими пластическими грунтами (Генезис рельефа, 1998).

Аналогично рассматривается и образование волн из жидкой лавы: «Менее кремнезёмистая лава, более жидкая, течёт быстрее и застывает не глыбами, а волнами, которые при быстром течении набегают друг на друга. Такая лава называется волнистой» (Обручев В.А., 1947, с. 153). Волны могут формироваться на поверхности лавового потока, когда свежие порции раскалённой лавы сминаются в натёки и гряды, встречая на своём пути застывшие, охлаждённые части потока. (Генезис рельефа, 1998).

Н.И. Горский (1968, с. 47-48) описывает подводные валы, но не даёт исчерпывающей гипотезы причин их образования. «Валы рыхлых осадков высотой в десятки метров, расположенные на расстоянии сотен метров друг от друга. Они, словно волны, застывшие на дне моря. Что послужило причиной образования этих подводных валов – неизвестно. Единственное предположение – их создали глубоководные приливные течения». Возможно, что их причиной тоже является некая разность между состояниями явления.

На наиболее крупномасштабных фотографиях Марса видны разнообразные формы марсианского ландшафта, обнаруживающие некоторое сходство с земными формами — моренными грядами, песчаными дюнами и даже термокарстом, образующимся при таянии вечной мерзлоты. Однако ничего похожего на прямолинейные каналы нет. Зато обнаружены сильно извилистые каналы с притоками, напоминающие русла бывших рек. Это – тоже недавние образования, поскольку на них незаметны признаки метеоритной или ветровой эрозии.

В. Граф и Д. Варлик (Graf W.H., Warlick D.C., 1971) описывают разные типы прежних водных потоков на поверхности Луны.  Ими для определения флювио-морфологических характеристик рассмотрена серия лунных фотографий. Они описали распределение русел, их геометрию (ширину и глубину), характеристики меандрирования (длину и ширину меандр). Затем изложены различные объяснения возникновения синусоидальных русел, имеющиеся в литературе. Авторы приходят к выводу, что лунные и земные меандры сравнимы.

Турбулентность.

Л.Д. Курдюмов (1977, с. 74) считает, что «Турбулентность и меандрирование – генетически родственные явления. Меандрирование можно считать как бы проявлением турбулентности самого большого масштаба. Оба эти явления в конечном итоге ведут к уменьшению кинетической энергии потока, а значит и к увеличению её диссипации на пути движения потока».

Характерно различие между ламинарным (параллельно струйным) и турбулентным (извилистым) режимами течения жидкостей. Можно провести аналогию с прямыми и извилистыми руслами. Как показано выше, причиной образования извилистости может являться разность между тем, что может делать предмет, и тем, что заставляют его делать (Митрофанов В.В., 1998).

Аналогично критерием ламинарного и турбулентного режимов движения жидкостей может быть такая же разность. Так интерпретируют число Рейнольдса Т. Карман  на страницах 249-251 и сам О. Рейнольдс на страницах 185-227 в статьях, опубликованных в сборнике «Проблемы турбулентности» (1936): , где с – скорость молекул, λ – средний путь пробега молекул. Тогда физический смысл числа Re можно интерпретировать таким образом: числитель представляет собой интенсивность движения всего объёма жидкости (что он «может сделать» под действием силы тяжести), а знаменатель – темп теплового движения (чем выше скорость молекул и чем меньше пробег молекул, тем чаще их «тепловые» соударения).

«При увеличении скорости потока до определённой величины проявляются силы, которые преодолевают силы вязкости и нарушают его устойчивость. Причиной потери устойчивости потока и смены им режима течения с ламинарного на турбулентный являются поперечные объёмные силы, которые при увеличении скоростей течения преодолевают силы вязкости» (Лапшенков В.С., 1999).

Число, характеризующее режим движения жидкости, является отношением скорости движения молекул рассматриваемого объёма жидкости к скорости движения самого объёма жидкости в целом. Момент перехода к турбулентности при плавном увеличении скорости в первую очередь определяется молекулярной вязкостью (стабилизирующий фактор) и максимальной скоростью течения (дестабилизирующий фактор) (Гордин В.А., 1991, с. 121).

Обратный эффект к турбулентности называется кавитация. При кавитации в толще жидкости появляются пустоты. Это поток, который ламинарнее ламинарного потока. Качественное различие между этими режимами заключается в отношении скорости движения молекул жидкости к скорости движения всего объёма жидкости. При равенстве этих скоростей существует ламинарный режим движения жидкости. В случае, если скорость движения молекул больше, чем скорость движения всего объёма жидкости наблюдается турбулентный режим жидкости. В обратном случае, когда скорость движения молекул меньше, чем скорость движения всего объёма жидкости, происходит разрыв межмолекулярных связей, образуются внутриводные полости-разрывы, что соответствует кавитационному режиму движения жидкости (Кондратьев А.Н., 2001е).

Течения.

 «Известны «жидкие меандры», когда искривление линий тока, образование заводей, зон с замедленным и ускоренным течением происходит и в призматическом русле, не имеющем размываемых берегов и взвешенных наносов» (Ляпин А.Н., 1956, с. 116).

Примерами такого меандрирования также являются морские течения Гольфстрим, Куросио и другие. Отрываясь от мыса Хаттерас, Гольфстрим течёт узким потоком, который изгибается в пространстве, образуя излучины (подобно речным меандрам). Меандры, увеличиваясь в размерах, перемещаются вместе с течением, а иногда отрываются от него и движутся самостоятельно (Шлыгин И.А., 1977). Одной из особенностей Гольфстрима является то, что в нарушение общей закономерности движения в Северном полушарии это течение по выходе в океан отклоняется не вправо под влиянием силы вращения Земли, а влево.

«Оторвавшиеся меандры образуют вихри. Слева от генерального потока вихри вращаются по часовой стрелке, справа – против. Скорость течения в этих завихрениях составляет 0,3-2,0 узла» (Шлыгин И.А., 1977, с. 123). Данные о формировании рингов (кольцевых течений) по обе стороны от Гольфстрима, полученные по данным отрывных термозондов и съёмки ИК-радиометром с ИСЗ, приводят Чиней с соавторами (Cheney R.E. et al, 1976). Для решения вопроса о происхождении обнаруженного вихревого движения заслуживает внимания предположение Тихомирова (1964) о формировании замкнутой круговой циркуляции в северной глубоководной части озера за счёт концентрического изменения температуры поверхности воды. Согласно А.И. Тихомирову (1964), вследствие такого распределения температуры возникает разница в гидростатическом давлении поверхностных слоёв воды, которые, приходя в движение, отклоняются вправо за счёт кориолисовых сил и образуют круговую циркуляцию. (Термодинамические процессы…, 1981, с. 41-42). Причиной образования рингов (кольцевых течений) может быть отрыв извилистых меандр течений, подобно образованию стариц на меандрирующих реках.

Наблюдения последних лет показали, что в поле Гольфстрима образуются по пять-восемь пар циклонов и антициклонов в год. Особенно хорошо развитые циклоны Гольфстрима имеют диаметр до 200 км и захватывают слой водных масс почти до ложа океана (2500-3000 м). Отдельные циклоны Гольфстрима живут два года и более, постепенно теряя свою энергию в результате перемешивания с окружающей водой, и могут отходить от Гольфстрима на расстояние на расстояние свыше 1000 км. Антициклонические кольца, отделяющиеся от Гольфстрима с северной стороны, обычно смещаются на запад-юго-запад со скоростью до 3 миль в сутки. Каждое кольцо существует около года, по истечении этого времени вихревая система, достигая мыса Хаттерас, снова вливается в Гольфстрим. Однако отдельные вихри движутся на юго-восток и, пересекая основную ветвь Гольфстрима, попадают в Саргассово море. Кольцевые течения обнаружены и в других акваториях. Океанологи исследуют их в районе течения Куросио. Циркумполярное течение, движущееся вокруг Антарктиды, оказалось, также порождает кольцеобразные независимые холодные  системы. Однако их размеры уступают тем, что наблюдаются вблизи Гольфстрима, Например, обнаруженное кольцевое течение южнее мыса Горн имеет диаметр примерно 50 миль, а скорость движения воды составляет приблизительно 2 узла. Специалисты объясняют это тем, что скорость самого Циркумполярного течения меньше, чем скорость Гольфстрима. (Шлыгин И.А., 1977 с. 124).

Стоячие волны.

А.А. Левашов и И.А. Левашова (2003) описывают извилистую поверхность воды. Такие же стоячие волны исследовали Н.Е. Кондратьев (Кондратьев Н.Е. и др., 1959) и О.Н. Мельникова (1997). А.А. Левашов и И.А. Левашова, выдвигая гипотезу образования такой волнистой поверхности потока, описывают эту форму и дают ей название «осетровые бугорки».

По их гипотезе, бугристые продольные линии на водной поверхности образуются отражающимися друг от друга вихревыми образованиями, возникающими в горизонтальной и вертикальной плоскостях потока из-за неоднородности трения, скоростей течения, глубин по ширине и разного влияния дна и берегов русла. «Осетровые бугорки» зарождаются на границах столкновения встречающихся водных струй, сходящих с гребней стыкующихся гряд на границе взаимодействия полос. При столкновении струй (или взаимодействии вихрей) их кинетическая энергия преобразуется в потенциальную, что ведёт к местному повышению водной поверхности и появлению «осетровых бугорков», линейно ориентированных в продольном направлении.

Между бугорками наблюдаются естественные углубления. Соединения бровок этих углублений через разделяющие их бугорки с соседними углублениями даёт извилистую меандрирующую линию. Последующее соединение вершин водных извилин позволяет говорить о полосе меандрирования потока в водном потоке. Причиной зарождения бугристой, меандрирующей водной поверхности в широком русле в нашем случае явилось взаимодействие с процессом отражения друг от друга струй, сходящих с гребней гряд из соседних полос русла, гряды в которых имели разные параметры и симметрию (Левашов А.А., Левашова И.А., 2003).

Форма трещин.

Оказалось, что в контролируемых условиях процесс образования трещин вполне закономерен, и японские учёные придумали, как его удобно изучать. Они взяли тонкую стеклянную пластинку и медленно двигали её узким концом в сторону с более высокой температурой, другими словами, создавали плавный градиент температуры. От возникшего в стекле напряжения появлялась прямая трещина, идущая по середине пластины вдоль её длинной оси. Затем опыт повторяли, увеличивая скорость движения пластины. Когда она достигала  некоторых пороговых значений, форма трещины менялась: сначала она становилась синусоидальной, а затем эти синусоиды начали разветвляться, причём ветви росли в сторону более нагретой части. Интересно сравнить эти данные с теми, что были получены ранее на другом объекте, который тоже использовали для тех же целей – тонком слое расплавленного металла (рис. 7.1). Он затвердевал в ванночке, в которой создавали градиент температуры (опять же перемещая её с различной скоростью из холодной области в горячую). Если скорость невелика, то при кристаллизации образовывалась прямая трещина, перпендикулярная направлению градиента. При большой скорости она переходила в наборы «пальцев». При ещё большей – эти «пальцы» разветвлялись. Видимо, то богатство форм, которое мы наблюдаем в живой природе, проистекает из таких вот исходных структур, возникающих в совсем простых системах, - понятно, что в менее симметричных условиях появится куда более сложная картина (Формы трещин, 1993).

Рис. 7.1. Формы трещин при различном отношении

скорости движении образца и скорости проводимости тепла.

Большое значение имеет теплопроводность материала. В зависимости от соотношения (диссимметрии) скорости движения тела из тепла в холод и скорости проводимости тепла образуются или прямые или извилистые трещины.

В.А. Обручев (1947, с. 119) описывает образование трещин на ледниках: «…Больше трещин образуется поперёк всего ледника везде, где уклон его ложа, т.е. дна долины, внезапно становится более крутым. Тут уж пластичность льда не выдерживает, не поспевает за ускоряющимся движением, и ледник распадается на отдельные вертикальные плиты или даже глыбы».

Формы складок земной коры.

Формы геологических складок и разрывов В.А. Обручев сравнивает с морщинами на печёном яблоке: «Соседние седло (антиклиналь) и мульда (синклиналь) в совокупности образуют полную складку. Складки редко бывают совершенно обособленными; обыкновенно за одной складкой следует вторая, за второй третья и т.д. – как морщины на печёном яблоке» (Обручев В.А., 1947, с. 177).

Учёными высказано уже много разных предположений о причинах, вызывающих дислокации земной коры. «Наибольшим распространением пользуется гипотеза контракционная, т.е. гипотеза стяжения земной коры, возникшая уже в первой половине прошлого века. Она принимает, согласно гипотезе Лапласа, что Земля была раскалённым телом, постепенно остывавшим и покрывшимся твёрдой корой» (Обручев В.А., 1947, с. 205). «Недра Земли теряют тепло, а следовательно, должны сокращаться, как всякое тело при охлаждении; земная кора становится слишком просторной для сократившегося ядра и поэтому должна морщиться, как морщится кожица яблока или картофеля при их высыхании, т.е. при потере воды мякотью и уменьшении её объёма».

Головной мозг.

В.И. Вернадский сравнивал складки земной коры со складками головного мозга. «По странному совпадению, в головном мозгу выделяется область коры, смятая в складки. У человека этих складок много, у предков его – всё меньше и меньше (по мере удаления в прошлое)» (Баландин Р.К., 1979, с. 154). «Подобная аналогия развития коры головного мозга и земной коры, быть может, свидетельствует о связи эволюции мозга (цефализации) с развитием окружающей геологической среды, с увеличением количества энергии (а также сложности) в биосфере под воздействием механизма геосфер, аккумулирующего лучистую энергию Солнца» (Баландин Р.К., 1979). Увеличение поверхности больших полушарий головного мозга человека и высших животных шло путём нарастания числа борозд и извилин, которые образуют доли полушарий (лобная, теменная, височная, островковая, затылочная и поясная) (Шмальгаузен И. И., 1947).

Кровеносные русла.

Пример аналогии русел рек с кровеносными сосудами предложен валеологом B.C. Бобковым (Кондратьев А.Н., 2000б). Если транспортиру­ющая способность (энергия) крови относительно поступающих загрязнений мала, то получаются закупорки сосудов. Если энергия крови достаточ­на для транспортировки всех загрязнений, изме­нений не происходит. Если энергия кровотока чрезмерна, это может привести к извилистости вен.

По представлениям А.Л. Чижевского (1959), поток крови – единая структурированная динамическая система, включающая огромное число элементов. Движение эритроцита в сосудистом русле не хаотично вследствие ограниченного объёма пространства, занимаемого им, а также в результате электростатических, гидродинамических и других сил, препятствующих сближению и соприкосновению эритроцитов. Тромбоз (от греч. thrоmbōsis — свёртывание), прижизненное образование сгустков крови в просвете сосудов или в полостях сердца. Развитию тромбоза способствуют поражение сосудистой стенки (атеросклеротического, воспалительного и др. происхождения), замедление кровотока, повышение свёртываемости и вязкости крови.

Кишечник.

Аналогию извилистости рек с другими извилистыми явлениями живой и неживой природы можно продолжить сравнением с кишечником. Всасывающая поверхность кишечника у низших рыб увеличивается образованием спирального клапана, у высших рыб и наземных позвоночных – благодаря удлинению самого кишечника, который образует петли, а также образованием пилорических придатков и системы более мелких складок, у птиц и млекопитающих – также и образованием многочисленных выростов слизистой оболочки – ворсинок. У млекопитающих кишечник достигает значительной длины и ясно дифференцирован на отделы; начальный его отдел – средняя, или тонкая, кишка, подразделяемая на двенадцатиперстную, тощую и подвздошную кишки, образует многочисленные петли и отграничена от следующего отдела – задней, или толстой, кишки – кольцевой складкой. Таким способом организм решает проблему, каким образом уместить в относительно небольшом организме относительно длинный кишечник. То есть фактор тоже относительный.

Транспортёр.

К. Томсон в лабораторных условиях получил нечто подобное селевым волнам на транспортёрной ленте, нижний конец которой был погружён в воду (Ларионов Г.А. и др., 2003, с. 145). Эта аналогия развита П.Б. Хуршудовым (Кондратьев А.Н., 2000б). Он утверждает, что в случае, если на движущийся транспортер подается ткань, то в зави­симости от соотношения скоростей подачи ткани и движения транспортера ткань будет или рвать­ся, или собираться в морщины.

Анализ приведённых выше примеров проявления извилистости и разрывов в разных областях науки, причинами которых является дисбаланс между некоторыми определяющими факторами позволяет подтвердить и гипотезу о том, что причиной меандрирования и русловой многорукавности рек является соотношение между определяющими факторами.

7.8.  Классификация видов воздействий по степени влияния

Степень проявления этого дисбаланса может быть разной: от незначительной, не проявляющейся в изменении морфологии русла, до значительной, такой, что приводит к изменению типа русла или даже исчезновению реки как специфического объекта.

Например, М.С. Карасев и Б.И. Гарцман (2002) предлагают различать различные степени воздействия внешних, главным образом антропогенных, факторов на русловые процессы. Они формулируют критерии 4 степеней антропогенной нарушенности русловых процессов на участке: 1 – изменения отдельных элементов руслового и пойменного рельефа без смены типа русловых процессов; 2 – изменения, приведшие к смене типа русловых процессов, но без смены стадии развития; 3 – изменения, приведшие к смене стадии развития, но без смены структурного уровня русловых процессов; 4 – изменения, приведшие к смене структурного уровня. В общем смысле 1-я ступень может считаться безразличной, 2-я – приемлемой, 3-я – нежелательной и 4-я – недопустимой. «Можно утверждать по определению, что любое освоение в пределах зоны В [зоны выделены М.С. Карасевым и Б.И. Гарцманом] приведёт к изменениям только 1-й степени, т.е. к вариациям в пределах типа. Стеснение зоны С в зависимости от его величины и особенностей гидрологического режима ведёт к нарушениям 1–4-й степени. Пятой степенью нарушения может считаться ликвидация русловых процессов (реки) как явления, что переводит проблему в иную логическую и содержательную плоскость» (Карасев М.С., Гарцман Б.И., 2002).

В своих работах К.М. Беркович (2001) сформулировал качественные критерии, характеризующие устойчивость русел рек к антропогенным нагрузкам. К ним, среди других, отнесены: пороговый уровень нарушения, ко времени наступления которого обнаруживаются существенные трансформации основных факторов руслоформирования (изменение уклонов свободной поверхности; водности рек, подверженных антропогенным нагрузкам; крупности наносов; формы поперечного сечения, других морфометрических характеристик). Пороговый уровень нарушения, таким образом, определяется изменением реакции русла на техногенную нагрузку. «Реакция русла может быть мало заметной, если нарушения не достигают порогового уровня. При этом пороговым уровнем называется такая величина нарушения данного фактора, которая выходит за пределы его естественных колебаний» (Беркович К.М., 2000, с. 39).

Остаётся нерешённым вопрос, всегда ли за счёт длины русла при образовании меандрирования или при увеличении фронта транспорта наносов при русловой многорукавности увеличения достигается рекой требуемое изменение транспортирующей способности (из-за несоответствия поступления наносов и транспортирующей способности).

Может быть, русловая многорукавность (в отличие от осерёдковой многорукавности) – это крайний случай, когда отклик не может компенсировать дисбаланс. И образуются острова. Река не в состоянии транспортировать предложенные наносы, они исключаются из постоянного транспорта по дну в виде микроформ, масштаб времени деформаций значительно увеличивается. Река приходит к равновесному состоянию, но транспортирующая способность потока так и не достигает требуемой величины, и некоторая часть подаваемых наносов исключается из транспорта.

Аналогично можно рассуждать и о свободном меандрировании при очень большой транспортирующей способности относительно предлагаемых наносов, когда река не может на плоскости долины достичь требуемой длины, потому что происходят спрямления излучин при их соединении. Это предельный случай, когда отклик реки не может компенсировать дисбаланс.  «Процесс свободного меандрирования обычно подавляет другие проявления руслового процесса (р. Иртыш). В чистом виде, т.е. без комбинации с другими типами руслового процесса, наблюдается также осерёдковая многорукавность (р. Обь)» (Руководство по проектированию…, 1974, с. 20). Река Пьяна в Горьковской (Нижегородской) области настолько прихотливо меандрирует, что в месте своего впадения в Суру оказывается значительно ближе к истоку, чем в среднем течении (Арабаджи В.И., 1973, с. 13). К.В. Гришанин (1992) на одной из первых страниц приводит рисунок с меандрированием русла р. Иртыш, который он называет «фантастические излучины».

Противоположным типом русловых процессов к меандрированию можно считать слишком перегруженную русловую многорукавность, которая на более высоком системном уровне проявляется в поднимании продольного профиля реки и образовании антидолин. И.А. Кузьмин на основе изучения процессов, протекающих в условиях перенасыщения потока наносами, использовал материалы по рекам Амударье, Тереку, Или, Кубани, Куре, Хуанхэ. На основе анализа этих материалов им получены выводы, что перенасыщение реки наносами и образование перегруженных русел, выражающихся морфологически в образовании русловой многорукавности, внутренних дельт и поднимании продольного профиля обусловлено  переломом продольного профиля реки при выходе ее из гор на равнину и  высоким содержанием наносов в потоке (прежде всего вследствие особенностей геологического строения бассейна). Кузьмин И.А. и др. (1986) выделяют следующие черты такого крайнего проявления перегрузки русла наносами:  повышение реки вследствие отложения наносов (образование так называемой антидолины, когда отметки русла выше прилегающей территории;  разливы реки в высокую воду на больших территориях (при отсутствии искусственного обвалования);  периодические свалы реки в новое направление, формирование нового русла ниже свала и временное развитие попятной эрозии выше него.

Банасевич и др. (2003) приводят в виде примера дельту Терека, рукава которой протекают на повышениях по сравнению с остальной частью местности. Приподнятое положение ложа реки обусловлено ею же наносов, которые, загружая русло, повышают базис эрозии. Выход подводной дельты на дневную поверхность способствовало дальнейшему более быстрому формированию рельефа, развитие которого связано с деятельностью рек на поверхности. Реки при своём течении, загружая русло собственными наносами, постоянно ищут новых выходов к морю и тем самым увеличивают и возвышают над уровнем моря дельту. Дробление реки на рукава, отмирание одной речной системы и образование другой обусловливается отложением наносов и заилением русел. (Банасевич Н.Н и др., 2003)

7.9.  Выводы

Применение принципа диссимметрии П. Кюри в формулировке В.В. Митрофанова и принципа Ле Шателье–Брауна в формулировке А.А. Богданова эффективно для процесса познания в различных науках.

Принцип диссимметрии сформулирован В.В. Митрофановым так: «Если существует диссимметрия (разность, неравенство, отношение) между частями системы и обеспечивается взаимодействие между этими частями, то должен быть некий эффект».

В русловедении среди основных факторов руслоформирования выделяются транспортирующая способность потока и поступление наносов в реку. Их диссимметрия (отношение) можно использовать как критерий, влияющий на формы русла (относительная транспортирующая способность).

На разных системных уровнях относительная транспортирующая способность приводит к разным специфическим проявлениям

А.А. Богданов переформулирует принцип Ле Шателье для применения в естественных науках таким образом: «Если система равновесия подвергается воздействию, изменяющему какое-либо из условий равновесия, то в ней возникают процессы, направленные так, чтобы противодействовать этому изменению».

В применении к русловым процессам этот принципы приводят к формулировке причин и условий формирования различных типов русловых процессов.

На системном уровне «водосбор–река»:  изменения продольного профиля реки являются ответной реакцией реки на нарушение баланса между транспортирующей способностью потока и поступлением наносов и направлено на уменьшение диссимметрии.

На системном уровне «поток–русло»: ответной реакцией является изменение типа русловых процессов. При перегрузке реки наносами тип русловых процессов изменяется от меандрирования к русловой многорукавности (через промежуточные типы), а при недогрузке наносами, наоборот,  – к меандрированию.

Многочисленные примеры других относительных параметров в русловедении и других науках, аналогии с другими извилистыми и разрывными явлениями приводят к выводу о критериальности относительных параметров и возможном применении относительной транспортирующей способности как фактора, отвечающего за изменение типа русловых процессов.

Далее...

Содержание