Различные виды течений и движений реки

В речном потоке различают ламинарное и турбулентное движения. Ламинарное движение характеризуется тем, что струйки воды двигаются параллельно друг другу, скорости потока имеют постоянное направление. Турбулентный поток отличается беспорядочным характером течения, скорости его в любой точке изменяются по величине и направлению. В естественных потоках практически всегда режим турбулентный.

Наряду с продольной скоростью в реках существуют циркуляционные течения, установленные еще в конце прошлого века русским гидрологом Н. С. Лелявским (1948). Он показал, в частности, что на излучине реки существует два поперечных течения. Верховое – «сбойное», которое от выпуклого берега идет к вогнутому. Затем оно, опускаясь вниз, направляется в противоположную сторону – «донное» течение. Так создается круговая циркуляция в потоке. Однако причина этого явления была выяснена значительно позже, экспериментальными работами М. А. Великанова (1958), Н. И. Маккавеева и др. (1961). Установлено, что поверхность реки может изменять свою форму, образовывать различные уклоны под влиянием увеличения или уменьшения ее расхода, наличия центробежной силы на поворотах, силы вращения Земли, ветра и т. д.

Во время подъема воды уровень реки на середине выше, чем у берегов, в поверхностных слоях струи потока идут к берегам, а на глубине – от берегов, т. е. возникают два круговых течения. При спаде, напротив, на середине уровень реки ниже, у берегов – выше, формируются круговые движения противоположного направления*.

Поперечный профиль реки может быть нарушен из-за воздействия центробежной силы, возникающей на поворотах реки. Когда масса воды отклоняется в сторону вогнутого берега, ее поверхность становится выше, вода, спускаясь вниз, создает интенсивные нисходящие потоки, которые направляются в виде донного течения к выпуклому берегу. От выпуклого берега обратно идет верховое компенсационное течение. Так снова возникает поперечная циркуляция. На русловой поток действует возникающая в результате вращения Земли сила Кориолиса. В северном полушарии она сказывается на правом берегу, повышая уровень реки, в южном – на левом, что также формирует круговое течение.

Поперечные движения интенсивно размывают вогнутый берег и дно реки, несут с собой взмученные частицы грунта и, постепенно замедляясь, откладывают их в виде прирусловой отмели на выпуклом берегу. При повороте реки вправо сила Кориолиса и центробежная сила складываются и размыв вогнутого берега идет более интенсивно. На левых поворотах от центробежной силы отнимается сила Кориолиса и вогнутый берег, при прочих равных условиях, размывается меньше.

Поперечные течения, складываясь с продольными, формируют осредненное спиралевидное течение, растянутое от излучины вниз по реке. Оно постепенно затухает где-то на середине между излучинами. В связи с этим начинает откладываться аллювиальный материал, образуя перекат. Ниже переката возникает спиральное движение обратного вращения, которое на нижележащей излучине реки достигает своего максимального выражения, и весь процесс снова повторяется. Так происходит меандрирование реки. В каждой излучине направление циркуляции свое. На правых поворотах струи воды движутся по часовой стрелке, на левых – в обратном направлении.

Таким образом, в русле возникают различного рода течения, которые, собственно, и определяют эрозионно-аккумулятивную работу реки. «Именно здесь, – по мнению М. А. Великанова, – на арене взаимодействия турбулентного потока, подвижного обломочного материала и дна реки, как раз и происходят все те процессы, которые, в конечном счете, приводят к формированию долины реки со всеми ее морфологическими элементами» (1958, с. 4). Далее автор указывает, что «без знания форм речных долин, иначе говоря, без соответственных разделов геоморфологии мы обойтись, безусловно, не можем».

Читайте дальше: