Причины меандрирования

Большой интерес представляет происхождение меандр рек. Согласно гидродинамике руслового потока, возникновение меандр связано с поперечной циркуляцией потока. М. А. Великанов указывал, что «основная причина образования меандр кроется в специфической для руслового потока скоростной структуре, винтообразном направлении его динамической оси, иначе говоря, в возникновении в потоке поперечных циркуляции» (1958, с. 92). Известно, что если река даже на значительном отрезке своего течения не образует настоящих меандр, то всегда в плане оказывается изогнутым ее стрежень. К вершинам изгиба стрежня приурочены плесы, а между ними располагаются перекаты.

Возникает вопрос: когда же формируются меандры?

Изучение этого вопроса показывает, что уже в первичных струйных течениях проявляется тенденция потока к образованию извилин. Каналы и арыки, заложенные прямолинейно в однородных лессовых породах, со временем принимают извилистую форму, образуя меандры, а затем они вообще превращаются в настоящие речки со всеми элементами рельефа. Такие случаи мы наблюдали на многих каналах предгорья Тянь-Шаня. Как отмечалось выше, чрезвычайно редкий случай возникновения меандр зафиксирован па дне озера Иссык и на конусе выноса его плотины.

Таким образом, зачатки меандрирования возникают с самого начала появления водотоков на земной поверхности. Это мнение подтверждается экспериментальными работами М. А. Великанова (1958). Для эксперимента был установлен лоток с песком (длина 16 м, ширина 2 м), по которому было пущено определенное количество воды. В начале опыта поток распластывался широкой полосой глубиной 3 – 4 см, сохраняя в основном прямолинейное направление. Но затем в потоке выделялось динамическое ядро в виде узкой полосы со скоростью большей, чем окружающая его жидкость, оно постепенно углублялось, превращаясь в извилистое русло. Углубление продолжалось до тех пор, пока глубина русла оказалась достаточной для пропуска подаваемого расхода. Прежнее первоначальное широкое русло превращалось в пойму. При этом выяснилось большое влияние поперечной циркуляции на весь процесс формирования русла. Первый опыт продолжался 442 часа с равномерным расходом 0,6 л/сек. и уклоном 0,02. Средняя глубина размыва в конце опыта была равна 1 см, ширина – 26 см.

Такие же результаты получены Н. И. Маккавеевым, Н. В. Хмелевой, И. Р. Заитовым и Н. В. Лебедевой (1961), которые пришли к выводу: «Если скорости течения были достаточными для деформации грунта, то через несколько часов уже на всем протяжении реки из ранее прямолинейной с ровным дном траншеи образовалось русло с перекатами, плесами и рифелиями (рябью) на поверхности дна». В реальной действительности сток от водокачки в селе Фрунзе Кокчетавской области в течение трех лет разработал извилистую борозду размыва, напоминающую настоящее русло водотока. При увеличении массы воды и скорости течения потока зачаточные формы излучин постепенно разрастаются, приобретая вид настоящих меандр.

Наряду с этим в геолого-географической литературе существует мнение о том, что возникновение меандр связано с каким-либо препятствием, отклоняющим поток в начальной стадии и длительным развитием бокового размыва русла (И. С. Щукин, 1960; Ю. А. Билибин, 1955).

Влияние отклонения реки в сторону на развитие меандр, после того как они уже наметились, вполне естественно. Что касается отклонения потока препятствиями в его начальной стадии, то оно не может быть причиной меандрирования реки, поскольку возникающая при этом центробежная сила быстро гаснет в связи со стремлением потока идти по пути наибольшего уклона рельефа.

Меандрирование, таким образом, объясняется в основном внутренней гидродинамикой руслового потока, является результатом стремления реки прокладывать свой путь с наименьшей затратой энергии или двигаться по пути наименьшего сопротивления. Меандрирование – наиболее устойчивая форма руслового потока, с иен связаны эрозия и аккумуляция в русле реки, ее удлинение, образование плесов, перекатов, пойменных массивов, прирусловых валов, террас, углубление и расширение самой долины, т. е. это явление фактически определяет всю эрозионно-аккумулятивную деятельность реки. Поэтому меандрирование является одной из основных закономерностей развития руслового потока, с которой связано формирование всех морфологических элементов речной долины.

Читайте дальше: