Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Гидролого-морфометрический анализ и деформации русла Верхней Оби в условиях антропогенной нагрузки

ВАК РФ 11.00.07, Гидрология суши, водные ресурсы, гидрохимия

Автореферат диссертации по теме "Гидролого-морфометрический анализ и деформации русла Верхней Оби в условиях антропогенной нагрузки"

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА, ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им. М.В.ЛОМОНОСОВА

Г Б Ой Географический факультет

На правах рукописи

2 3 МАЙ 199'»

КОЛОСОВ Константин Анатольевич

УДК 551.482

ГИДРОЛОГО-МОРФОМЕТРИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ

И ДЕФОРМАЦИИ РУСЛА ВЕРХНЕЙ ОБИ В УСЛОВИЯХ АНТРОПОГЕННОЙ НАГРУЗКИ

11.00.07 - гидрология суши, водные ресурсы, гидрохимия

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

Москва - 1994

Работа выполнена на кафедре гидрологин суши Московского государственного университета им. М.В.Ломоносова.

Научный руководитель: доктор географических наук профессор Р.С.Чалов

Официальные оппоненты: доктор географических наук, с.н.с. В.И.Антроповский кандидат географических наук, н.с. П.С.Гранич

Ведущая организация: Российский гидрометеорологический институт

Защита состоится " ^ " ¿/ы-он-а_ 1994г в_ /7 ч. на

заседании специального гидрометеорологического совета Д-053.05.30 при Московском государственном университете им. М.В.Ломоносова по адресу: 119899, Москва. ГСП-3, Ленинские горы, МГУ, географический факультет, 18-й этаж, отд. 1801.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке географического факультета МГУ на 21-ом этаже.

Автореферат разослан О-у^ы^З) 1994г.

Ученый секретарь специализированного Совета кандидат географических наук

0

Р

С. Ф.Алексеева

Актуальность темы. В настоящее время в условиях возрастающего хозяйственного использования рек антропогенный фактор становится одним из основных в руслоформировании, а проблема взаимодействия инженерных сооружений и мероприятий с речными руслами приобретает все большую значимость среди проблем рационального использования водных ресурсов. Число задач, для решения которых необходим учет этого взаимодействия, непрерывно растет. В первую очередь это касается таких отраслей как гидроэнергетика, водный транспорт, строительство, добыча аллювиальных песков и т.п. Оценка взаимодействия инженерных сооружений и мероприятий с речными руслами осуществляется через исследование закономерностей развития русловых процессов, масштабов и форм их изменений после вмешательства человека. Такой подход дает возможность, во-первых, добиваться желаемого эффекта при сохранении естественного состояния русла й, во-вторых, сводит к минимуму неблагоприятные последствия вмешательства в жизнь речного русла, позволяет заблаговременно их предвидеть и разработать компенсационные или смягчающие негативные последствия мероприятия.

В полной мере все вышесказанное относится к верхней Оби. Обь имеет важное народохозяйственное значение как воднотранспортная магистраль, источник водоснабжения, место добычи нерудных строительных материалов, на ее пойме находятся богатые сельхозугодья, на берегах и в русле - многочисленные инженерные сооружения и коммуникации. В районе городов сосредоточены практически все эти виды хозяйственной деятельности на сравнительно коротких участках реки. Мероприятия, связанные с использованием Оби, вызывают нарушения ее руслового режима. Негативные последствия таких изменений создают серьезные проблемы при хозяйственном использовании реки, особенно на урбанизированных

участках. Ухудшаются условия эксплуатации водозаборов, водных путей, портов, возникают аварийные ситуации на подводных и мостовых переходах, осложняется экологическая обстановка в целом.

Несмотря на хорошую изученность русловых процессов Оби, антропогенная их составляющая не нашла должного отражения в научных исследованиях. Отсутствует комплексная оценка степени изменения русла под влиянием всей совокупности различных видов хозяйственной деятельности. До сих пор не решена проблема определения последствий строительства инженерных сооружений или проведения крупных мероприятий, влияющих на темпы и направленность естественных русловых процессов, на условия эксплуатации уже существующих сооружений. В то же время большой объем текущей информации дает возможность решить вышеназванные задачи.

Цель работы заключается. в выявлении масштабов и форм антропогенного воздействия на русло верхней Оби; определение естественного развития русловых процессов, их изменения под влиянием хозяйственной деятельности и на этой основе совершенствование научной концепции рационального использования и регулирования русла реки Оби.

Для достижения поставленной цели в работе решались следующие основные задачи: 1) определение основных закономерностей русловых процессов верхней Оби; 2) выявление антропогенной нагрузки на русло реки; 3) анализ изменений последнего под воздействием хозяйственной деятельности; 4) выделение хозяйственных мероприятий, в наибольшей степени влияющих на русло реки; 5) оценка взаимодействия различных видов хозяйственной деятельности в русле и на пойме реки.

Методика исследований. Кроме архивных источников, ' опубликованных литературных и кадастровых данных, исходным

материалом работы явились : 1) результаты, во-первых, многолетних экспедиционных исследований научно-исследовательской лаборатории эрозии почв и русловых процессов МГУ на верхней Оби, в том числе при участии автора; 2) материалы, полученные автором во время работы (1987-1990 г.г.) в лаборатории русловых процессов рек Алтая Западно-сибирского регионального научно-исследовательского гидрометеорологического института (г.Барнаул). Методологической основой работы послужил географический подход к исследованию русловых процессов, разработанный Н.И.Маккавеевым и Р.С.Чаловым.

Научная новизна работы.

1. Показано влияние на русловые процессы верхней Оби хозяйственной деятельности и выделены основные антропогенные руслоформирующие факторы.

2. Впервые проведена комплексная оценка взаимодействия всех основных видов хозяйственной деятельности в русле реки. При этом составлена матрица конфликтных ситуаций, возникающих при хозяйственном освоений верхней Оби.

3. Составлены гидролого-морфометрические зависимости для участка резветвленного русла. На их основе сделан вывод о том, что антропогенный пресс (главным образом дногубительные работы по трассе судового хода) еще не привел к необратимым. изменениям русла.

4. Предложены новые методы расчета "посадки" уровня воды. Показано, что она наблюдается на ряде гидропостов верхней Оби и является следствием карьерных разработок аллювия в русле реки.

5. Установлено нарушение однородности ряда среднегодовых уровней Оби на г/п Барнаул, явившееся следствием значительной посадки уровней воды.

6. Выявлены некоторые новые закономерности развития излучин на участке свободного меандрирования верхней Оби.

Практическое значение работы. Выполненные в работе теоретические разработки, и результаты расчетов имеют не только научное, но и практическое значение. Полученная матрица конфликтных ситуаций позволяет на стадии проектирования гидротехнических сооружений оценить последствия их возведения для существующих объектов и наоборот. Важными для строительства на берегах и в русле реки являются выводы о нарушении однородности ряда уровней и впервые полученные новые закономерности развития излучин. Сделанная в работе оценка экологической напряженности на разных участках реки дает возможность рационального подхода к регулированию речного русла. Применение предложенных в работе гидролого-морфометрических зависимостей позволяет определить тенденции развития рукавов, что создает основу трассирования судового хода в узлах разветвления.

Апробация. Основные положения диссертации доложены на VII конференции молодых ученых "Эрозия почв и русловые процессы" (Москва, 1990), научно-практической конференции "Географические проблемы Алтайского края" (Барнаул, 1991), научных конференциях "Физико-географические аспекты изучения урбанизированных территорий" (Ярославль, 1992), "Проблемы эрозионных, русловых и устьевых процессов" (Ижевск, 1992), на научном семинаре кафедры гидрологии суши Географического факультета МГУ (1993).

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения. Объем работы 144 страницы машинописного текста, включая 30 таблиц, 18 рисунков. Список литературы включает 59 наименований.

Автор благодарит сотрудников научно-исследовательской Лаборатории эрозии почв и русловых процессов МГУ кандидатов географических наук К.М.Берковича, С.Н.Рулеву, А.М.Алабяна, а также Л.М.Гаррисон и В.В.Суркова, сотрудников Лаборатории русловых процессов рек Алтая Зап.Сиб.НИГМИ В.Н.Дьячкова, В.А.Брюханова. В.Г.Смирнову, Т.П.Рыбину за помощь в работе и ценные советы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ В первой главе содержится анализ изученности вопроса взаимодействия инженерных сооружений и мероприятий с речными руслами, а также дается характеристика антропогенных руслоформирующих факторов на верхней Оби. Первые работы по методам улучшения судоходных условий на реках на основе изучения русловых процессов появились в конце прошлого века (М.П.Рудский, В.М.Лохтин, Н.С.Лелявский и др.). Опыт дноуглубления и выправления русел рек Европейской части СССР был обобщен Н.И.Маккавеевым и В.С.Советовым в 1940 г., а в 1949 г. была опубликована монография Н.И.Маккавеева "Русловой режим рек и трассирование прорезей". Изучением руслового режима рек с зарегулированным водохранилищами стоком занимались К.И.Росинский, Н.И.Маккавеев. С.В.Гусаков, А.Б.Векслер, А.В.Серебряков, Б.Г.Федоров и др. В 60-70-е гг. в монографиях и статьях ряда ученых большое внимание уделялось проблемам взаимодействия рек с гидротехническими мероприятиями. Б.Ф.Снищенко (1976) предложил классификацию сооружений, учитывающую их влияние на естественное развитие русловых процессов. Значительный вклад в изучение вопроса о деформациях речных русел под влиянием хозяйственной деятельности внесли И.В.Попов, Н.Б.Барышников, Н.А.Гжаницын, В.В.Дегтярев и др. С

начала 60-х годов учеными МГУ выполнен целый ряд исследований, посвященных русловым процессам в условиях возрастающей антропогенной нагрузки на реку, ■ обобщенных в статьях и монографиях Р.С.Чалова, К.М.Берковича, А.Ю.Сидорчука.

A.В.Чернова и др. К.М.Беркович (1988) разделил все виды антропогенного влияния на руслоформирование на две группы: сооружения и мероприятия, сказывающиеся на факторах русловых процессов и воздействующие непосредственно на рельеф и форму русла.

На верхней Оби изучением русловых процессов в связи с проблемами улучшения условий судоходства занимались Н.И.Маккавеев, Р.С.Чалов, К.М.Беркович, С.Н.Рулева (МГУ),

B.В.Дегтярев (НЦИВТ). Оценка влияния Новосибирского водохранилища на русловые процессы была выполнена К.М.Берковичем и Н.Н.Виноградовой, а также В.В.Лысенко (Зап.Сиб.НИГМИ). Вопросы учета русловых процессов при строительстве инженерных объектов на верхней Оби рассматривались в работах И.В.Попова и других сотрудников ГГИ, В.Н.Дьячкова и В.А.Брюханова (Лаборатория русловых процессов рек Алтая).

Несмотря на большое количество работ, посвященных данному вопросу, в том числе для Оби, до сих пор нет целостной картины ■ взаимодействия инженерных мероприятий и сооружений с речными руслами. Практикуемый обычно односторонний подход к решению подобных задач на практике приводит к серьезным ошибкам, т.к. не учитывается влияние на каждый конкретный объект других сооружений.

Верхняя Обь, подвергающаяся интенсивной антропогенной нагрузке, дает возможность проведения комплексной оценки взаимодействия всех видов хозяйственной деятельности в русле и их влияния на русловые процессы. Обь является важной

воднотранспортной магистралью, источником водоснабжения, местом добычи нерудных стройматериалов; на ее берегах находятся различные инженерные сооружения, русло пересекают всевозможные коммуникации.

На значительном отрезке реки сказывается влияние Новосибирского водохранилища. Выше него выделяются две зоны -регрессивной аккумуляции, в пределах которой естественный гидрологический режим не меняется, и переменного подпора. Большое влияние на режим, а следовательно и на русловые процессы верхней Оби окажет сооружение проектируемой ГЭС на р.Катуни.

Среди факторов, воздействующих на русло реки на больших по протяженности участках наиболее важны работы по достижению и поддержанию габаритов судового хода, а на локальных - добыча песка как строительного материала из русла, сооружение на берегах и в самой реке различных объектов. Работы, выполняемые для нужд судоходства делятся на русловыправительные (распространенные в основном на первых 20 км реки) и дноуглубительные. Дноуглубление, в свою очередь, подразделяется на капитальное, направленное на коренное улучшение судоходных условий на участке реки, и эксплуатационное, оказывающее меньшее влияние на русло. Учитывая малую устойчивость русла верхней Оби поддержание, а тем более' увеличение гарантированных глубин сопряжено с большими трудностями. Объемы землечерпательных работ на участке слияние -Барнаул с начала 80-х годов составляют от 7 до 10 млн.м3 в год. При этом наибольшие масштабы дноуглубления наблюдаются на первых 50 км реки, где объемы работ в отдельные годы превышают 200 тыс.м3 на 1 км судоходной трассы.

Большое влияние на интенсивность и направленность русловых процессов оказывает добыча стройматериалов из русловых карьеров. Большие объемы НСМ безвозвратно извлекаются на Бии в районе

Бийска (около одного млн.м3/год), в низовьях Катуни (700-800 тыс.м3/год), на Оби у Усть-Черышской Пристани (200-300 тыс.м3/год), у Камня-на-Оби и выше Барнаула (700-900 тыс.м3/год). Русловой карьер представляет собой искусственную выемку на дне реки, увеличивающую площадь живого сечения и значительно уменьшающую уклоны водной поверхности. Снижение отметок дна ведет к посадке уровня воды. Большие карьеры перехватывают значительную часть стока руслообразующих наносов. Зона влияния карьера на русловой режим может распространяться на значительное расстояние как вверх по течению (где развивается регрессивная эрозия), так и ниже выработки.

Различные инженерные сооружения, расположенные на берегах реки, в случае их массового возведения могут изменять гидравлические параметры потока и режим транспорта наносов. Это относится в первую очередь к урбанизированному участку Оби в районе г.Барнаула, где концентрация связанных с рекой объектов достигает 5 сооружений на один км реки. Такими объектами являются существующий железнодорожный и строящийся автомобильные мосты, перекрывающие пойму глухой насыпью и закрепляющие положение русла в створе моста. Возведение других сооружений сопровождалось берегоукреплением, повышением прирусловой части Оби на 2,5-4 м, изменением шероховатости.

Вторая глава посвящена природным факторам русловых процессов: водному и уровенному режиму, стоку наносов, геолого-геоморфологическому строению долины. Река Обь образуется на слиянии Бии и Катуни. Длина реки до г/п Камень-на-Оби (которым ограничивается рассматриваемый участок) - 515 км, площадь водосбора - 216000 км2. Бассейн верхней Оби расположен, главным образом в предгорной и горной областях Алтая. Снежники и ледники общей площадью 800 км2 являются одним из важнейших источников

питания ряда притоков Оби. Самыми крупными притоками являются Чарым (13% от стока Оби) и Чумыш (9%). Годовой сток реки характеризуется малой изменчивостью (Су=0,17-0,19). На Оби довольно четко проявляется вековой цикл колебаний стока с маловодной фазой до середины 1950-х годов и многоводной, продолжающейся в настоящее время.

Водный режим Оби характеризуется относительно невысоким растянутым, имеющим гребенчатый вид половодьем, повышенным летне-осенним стоком и устойчивой низкой зимней меженью. Река имеет смешанное питание с преобладанием снегового (50% годового стока). Дождевые и грунтовые воды вносят примерно одинаковый вклад в питание реки (20-26% стока). Доля ледниковых вод не превышает 10%. Обычно половодье на верхней Оби имеет две волны. Первая обусловлена таянием снега на равнинной территории (максимум в конце апреля), вторая - в горах (максимум в июне). Средний годовой расход воды на г/п Барнаул 1470 м3/с, максимальный - 12600 м3/с, минимальный - 125 м3/с. На внутригодовое распределение стока Оби значительное влияние оказывает пойма. В период половодья значительное количество воды затрачивается на затопление широких пойменных массивов. В последующем, на спаде половодья, большая часть воды возвращается в русло. В результате такого пойменного регулирования происходит снижение максимальных расходов воды и увеличение продолжительности половодья.

Формирование стока взвешенных наносов на Оби происходит за счет поступления их из притоков, а также вследствие размыва коренных берегов, сложенных лессовидными суглинками. Верхняя Обь характеризуется значительным увеличением расхода взвешенных наносов по длине участка. При увеличении стока воды от слияния Бии и Катуни до Камня-на-Оби на 40%, сток наносов возрастает здесь же

более чем в 3 раза. Это указывает на врезание русла со скоростью, которую Н.И.Маккавеев и Р.С.Чалов (1964) оценивают в 0,8 мм/год. Причиной этого является целый комплекс процессов, основные из которых - устойчивое возрастание с конца 50-х годов водности Оби и неотектонические движения - поднятие Бийско-Чулымской возвышенности.

Большим своеобразием отличается узел влияния Бии и Катуни. Значительное (более чем в 3 раза) превышение мутности Катуни по сравнению с Бией обусловливает формирование на Оби непосредственно ниже слияния двух потоков - лево- и правобережных, характеризующихся разной мутностью и цветом воды на протяжении почти 70 км.

Внутригодовое распределение стока взвешенных наносов верхней Оби характеризуется значительно большей неравномерностью, чем водного стока. За период половодья (апрель-июнь) проходит 70-85% годового стока наносов, который на г/п Барнаула равен в среднем 8200 тыс.т. Сток влекомых наносов на верхней Оби не измеряется. По разным данным (Алабян, 1987; Брюханов, 1984) его величина составляет 20-30% от. стока взвешенных наносов. При этом при расходах воды менее 2500 м3/с преобладает сток руслообразующих наносов во влекомом состоянии. С дальнейшим увеличением водности начинает преобладать взвешенная форма транспорта наносов.

Река Обь почти ■' на всем рассматриваемом участке характеризуется свободными условиями развития русловых деформаций и широкопойменным руслом, что связано с формированием русла среди песчаных и лессовидных отложений Бийско-Барнаульской впадины. Долину и пойму верхней Оби можно разделить, на три участка: от слияния Бии и Катуни до устья Чарыша, до г.Барнаула и до Камня-на-Оби. На первом участке река протекает почти в широтном направлении, ниже устья Чарыша, после

и

коленообразиого поворота река течет с юга на север до г.Барнаула и ниже - снова в западном направлении. На всех трех участках долина резко асимметрична - на первых двух правобережье терассировано; левобережье на первом участке имеет несколько уровней пойм и иногда первую террасу, на втором - долина ограничивается по левому берегу 70-100 метровыми обрывами Приобского степного плато, к которым прижато русло. На третьем участке верхней Оби правобережное распространение поймы сменяется левобережным. В районе Камня-на-Оби река пересекает Калинский вал, что обусловливает сужение долины до 5 км, у самого города пойма отсутствует, по берегам реки и в русле выходят скальные породы.

Третья глава посвящена общим закономерностям русловых процессов на Верхней Оби. Еще В.И.Лохтин (1897) отмечал, что интенсивность русловых деформаций зависит от состава руслообразуюших наносов и уклона. Соотношение между последними определяют устойчивость русла.

В составе руслового аллювия Оби преобладают песчаные наносы. Галька и гравий выстилают лишь русла низовьев Бии, Катуни и встречаются в верховьях Оби. В соответствии с последовательным уменьшением уклонов водкой поверхности от 1,3 и 0,45%о. в низовьях, соответственно, Бии и Катуни до 0,066%°. у Камня-на-Оби снижается вниз по течению средний диаметр руслообразующих наносов от 0,7 мм в узле слияния до 0,2 мм у барнаула. Ниже 290-300 км крупность руслового аллювия несколько повышается, т.к. река здесь подмывает уступы правобережных террас, аллювий которых крупнее современного.

. Для оценки устойчивости русла верхней Оби были использованы число В.М.Лохтина Л и коэффициент стабильности Н.И.Маккавеева Кс. Несмотря на рост этих показателей вниз по течению, первые

300 км русло Оби является неустойчивым (Л<2; Кс<6) и лишь ниже - слабоустойчивым (Л=2ч-5; Кс=6-И5).

Наибольшую роль в переформированиях русла играют руслоформирующие расходы воды. На всем протяжении верхней Оби руслоформирующее значение имеет лишь один интервал расходов (равный у г.Барнаула 2800 м3/с), проходящий в пойменных бровках, но при уровнях полного затопления русловых отмелей, побочней, осередков. Руслоформирующие расходы имеют на верхней Оби повышенную обеспеченность (26-26%), что указывает на большую длительность периода проявления интенсивных русловых деформаций.

Для оценки общей направленности развития русловых процессов на отдельных участках верхней Оби был составлен баланс стока взвешенных наносов: от с.Фоминского до г.Барнаула и от г.Барнаула до г.Камня-на-Оби. Отсутствие достаточного ряда наблюдений за стоком наносов на нижней Катуни сделало невозможным составление баланса в узле слияния Бии и Катуни. На первом участке были сопоставлены величины суммарного притока взвешенных наносов к г.Барнаулу, складывающегося из стока у с.Фоминского и поступления из притоков (Песчаного, Ануя, Чарыша, Большой Речки, Алея и Большой Лосихи), с фактически измеренным стоком наносов у г.Барнаула. Результирующая баланса в большинстве случаев, а именно, в средние по водности и маловодные годы, имеет отрицательное значение, т.е. сток наносов у барнаула выше (иногда в 2 раза), чем суммарный приток сверху. Очевидно, что пополнение стока взвешенных наносов происходит за счет размыва русла и берегов Оби. В многоводные годы, как правило, наблюдается снижение стока наносов у г.Барнаула по сравнению с суммарным его поступлением. Причина этого - аккумуляция взвешенных наносов на пойме реки в годы с максимальными расходами воды и затоплением поймы. Анализ декадного баланса наносов на этом участке показал, что при

прохождении первых волн половодья здесь, как правило, преобладает аккумуляция наносов, а в последующий период (на летних волнах) -размыв.

На участке Оби от Барнаула до Камня-на-Оби пополнение стока взвешенных наносов при естественном режиме в годы со средней водностью составляло 12-16 млн.т/год. После создания Новосибирского водохранилища аналогичная картина наблюдалась лишь в многоводные годы. В годы с относительно низкой водностью сток взвешенных наносов слабо (на 3-4 млн.т/год) нарастает по длине балансового участка. При анализе внутригодового распределения стока взвешенных наносов, было выявлено, что лишь 10% результирующей баланса объясняется неучтенным боковым притоком. Основная доля пополнения стока наносов формируется здесь за счет русловых источников. Сопоставление лоцманских карт различных лет и определение по ним объемов деформаций показало, что основную долю поступления взвешенных наносов в Обь обеспечивает на рассматриваемом участке размыв правого терассового берега.

Составленный баланс показал, что для всей верхней Оби (кроме зоны влияния водохранилища) в целом характерно преобладание размыва над аккумуляцией. Отметим, что ранее И.В.Попов получил похожие результаты.

Сложное изменение по долине реки основных факторов руслоформирования определяет большое разнообразие типов русла верхней Оби. Встречаются все разновидности русел равнинных рек -неразветвленные, относительно прямолинейные, меандрирующие и разветвленные на рукава. Распространенность их составляет соответственно 9, 36 и 59%. В целом вниз по течению на верхней Об и происходит смена сложноразветвлеиного русла меандрирующим, что соответствует увеличению устойчивости русла. Вынос из Катуни

большого количества песчаного руслообразующего аллювия заставляет поток формировать сложноразветвленное русло с небольшими островами. По мере уменьшения уклона на фоне общего медленного врезания реки происходит увеличение размеров островов, формируются сопряженные разветвления с концентрацией стока преимущественно в одном - двух рукавах. Поступление большого количества наносов при подмыве уступов Приобского степного плато (устье Чарыша - Барнаул) на фоне направляющего воздействия левого коренного берега обусловливает развитие односторонних разветвлений. Увеличение устойчивости русла в районе Барнаула и ниже приводит к формированию свободно меандрирующего русла (вне влияния коренных берегов).

Русловые процессы Оби на прямолинейных отрезках и участках, характеризующихся русловой многорукавностью, подробно рассмотрены в работах Р.С.Чалова (1990), К.М.Берковича (1990), С.Н.Гулевой (1988), А.М.Алабяна (1991) и др. Поэтому в диссертации приведена лишь краткая характеристика русловых деформаций на этих участках; более подробно исследованы закономерности переформирований меандрирующих участков реки. Почти все излучины на верхней Оби относятся к свободным. Характерной чертой меандрирующего русла является серийное расположение излучин. В пределах каждой серии вниз по • течению развитость излучин возрастает, а радиус кривизны уменьшается. На меандрирующих участках Оби выше Барнаула две серии имеют по три излучины, ниже Шелаболихи имеются 6 серий с числом излучин от 3 до 5. Непосредственно ниже Барнаула имеется серия из четырех излучин. Наряду с особенностями формирования и развития каждой излучины имеются общие закономерности, присущие большинству излучин верхней Оби. Как правило, в период развития излучины на пологой стадии наблюдается ее интенсивное продольное перемещение (со

скоростью 30-100 м/год); по мере искривления оно сменяется на поперечное (20-25 м/год). Такой закономерный цикл развития излучин заканчивается обычно их спрямлением. Важнейшим из факторов, от которых зависит скорость развития спрямляющей протоки является угол между этой протокой и основным руслом (угол

спрямления ссо). На основе анализа развития 18 излучин за 90 лет было установлено, что при спрямлении излучин на поздних стадиях развития (при степени развитости больше 1,5) разработка

спрямляющей протоки происходит тем быстрее, чем больше угол о^. Спрямление происходит в таком случае путем отторжения части поймы и превращением ее в остров.

При возникновении спрямляющего рукава на ранних стадиях

развития излучины чем больше угол спрямления Оо, тем дольше существуют два рукава и медленнее происходит разработка спрямлений до состояния основного русла. При наличии коренного направляющего берега или искусственных сооружений скорость разработки спрямляющей протоки меняется. Наблюдается прямая связь между этой скоростью и углом между протокой и коренным

берегом (а). При а близком к 0 (спрямление происходит вдоль коренного берега) превращение протоки в основное русло происходит сравнительно быстро. Если же угол а близок к 60-70", спрямление практически не развивается, а протока заносится.

Для участка сложноразветвленного русла (5-72 км от слияния Бии и Катуни) на основе разработанной В.Н.Михайловым (1972, 1982) для устьев рек методики были рассчитаны гидролого-морфометрические зависимости, отражающие связь гидравлических и морфометрических характеристик русла с величиной руслоформирующего расхода воды (<2ф), соответствующим расходом руслоообразующих наносов (Нф), а также их крупностью (с!) и

плотностью (р). Русло верхней Оби разветвляется на сложную систему проток и рукавов, имеющих различные тенденции развития, поэтому построение гидроморфометрических зависимостей, предложенных В.Н.Михайловым для устьев рек, может быть использовано для рассматриваемого участка реки. На основе данных об измеренных расходах воды в 110 створах были рассчитаны гидроморфометрические зависимости. Они имеют следующий вид. или в упрощенном виде:

Ь=0,28Оф°.23ст0,02<10,07(&7)0,75 (1)

&=0,14<2ф°.17а0-002с10.03(&1)0.06 1=0,980ф0>002а"0,0003с1"<)'001(&7)1'04 ,

где г - коэффициент корреляции.

ÍB=3,92Q0■74 г=0,77

Ь=0,11д°.48 г=0,70 (2)

д=0,04д°>51 г=0,82 ,

Предположим, что в каждом узле разветвления отмирающие и активизирующиеся рукава равновероятны. Тогда эмпирически найденные осредненные связи (1) и (2) приближенно отражают условия, характеризующие устойчивое состояние водотоков. Направленность русловых деформаций определяется из соотношения фактических и расчетных значений В, Ь, J.

Автором предпринята оценка возможности прогноза деформаций в тех или иных рукавах с помощью гидроморфометрических зависимостей. Для этого данные о направленности русловых переформирований, полученные с их помощью, сравнивались с

имеющимися фактическими материалами о направленности деформаций в узлах разветвлений. Результаты совпали в 78% случаев при использовании полных зависимостей и в 75% - упрощенных, что делает вполне реальным использование зависимостей для прогнозирования состояния рукавов и узлов разветвления.

Вчетвертой главе анализируются изменения русловых процессов на верхней Оби под влиянием хозяйственной деятельности. На большой по протяженности участок верхней Оби оказывает влияние Новосибирское водохранилище. Протяженность зоны переменного подпора от него составляет 190 км. Уровни в этой зоне повысились на 1,5-3,0 м по сравнению с бытовыми. В соответствии с этим в 2,5-3 раза уменьшились скорости течения, что привело к уменьшению транспортирующей способности потока и нарушению режима стока наносов. Норма стока наносов на г/п Камень-на-Оби уменьшилась на 1,2-1,7 млн.м3. Следствием этого явилось увеличение отметок на 1,2 м. Граница выклинивания подпора в течение года перемещается вдоль по реке, занимая самое низкое положение в начальную фазу половодья, и самое высокое - в его конце. В условиях подпора горизонтальные деформации русла изменились. В целом здесь произошла активизация пойменной ' многорукавности, возросло количество островов в русле и их площадь, стали развиваться отмирающие ранее протоки.

Аккумуляция наносов в зоне переменного подпора сопровождается трансформацией уклонов водной поверхности и регрессивной аккумуляцией (вверх по течению от границы выклинивания подпора). По данным Н.Н.Виноградовой (1975) это привело к тому, что после создания водохранилища процесс врезания русла Оби на участке ниже барнаула прекратился, т.е. сменился знак направленности вертикальных деформаций русла.

Положение верхней границы зоны регрессивной аккумуляции определяется ею на расстоянии 360 км ог гидроузла - между Барнаулом и устьем Чумыша. Объем ежегодных отложений наносов выше зоны подпора оценивается в 2 млн.м3.

Во время наибольшей предполоводной сработки водохранилища на участке сопряжения уровенных поверхностей реки и водохранилища формируется кривая спада длиной 50-55 км. Уклоны водной поверхности и скорости течения на таком участке увеличиваются в 2-4 раза по сравнению с естественными. Для данного отрезка реки характерным является снижение отметок дна на 2,5-3,0 м и стабилизация русла. Размыв на участке кривой спада происходил в течение первых 10 лет после строительства гидроузла.

Существенные изменения русловых процессов на Катуни и Оби могут наступить при возможной реализации проекта строительства Катунской ГЭС. Заполнение водохранилища весной и летом приведет к уменьшению расходов половодья ниже плотины на 600-800 м3/'с. Это заметно снизит транспортирующую способность потока. Частицы наносов диаметром более 25 мм практически перестанут перемещаться в русле. Снижение высоты половодья в нижнем бьефе приведет к сосредоточению потока на разветвленном участке нижней Катуни в одном русле с одновременным усилением тенденции к его блужданию по дну долины. Размыв галечных перекатов здесь сильно замедлится. Не менее важны изменения направленности русловых процессов, обусловленные перехватом создаваемым водохранилищем стока наносов с вышележащего участка реки. Ниже плотины, за пределами 70-километрового скального участка примыкающего к гидроузлу, начнется врезание русла, которое оценивается величиной около 1,5 м. Продукты размыва будут образовывать зону аккумуляции наносов. При этом на Нижнюю Катунь поступит более 2 млн м3 галечных наносов. На приустьевом участке Катуни в период половодья

создадутся условия для усиления подпорных явлений со стороны Бии, и соответственно, дополнительной аккумуляции наносов. Трансформация русла Катуни будет происходить не менее 30-40 лет; в этот период потребуется выполнение значительных дополнительных работ для поддержания габаритов судового хода.

Снижение высоты половодья на Катуни может привести к исчезновению летнего паводка на верхней Оби и повлечь за собой как уменьшение затопляемости обской поймы, так и увеличение разветвленности русла.

Большое влияние на русловые процессы верхней Оби оказывают карьерные и дноуглубительные работы. Общий объем ежегодного изъятия грунта из русла реки во второй половине 70-х годов превысил 70% от стока руслообразующих влекомых наносов. Для оценки такого воздействия были определены величины понижения - "посадки" уровня воды в низовьях Бии и Катуни и на верхней Оби. Для рек с сильнодеформирующимся руслом, к каковым относится Обь, применяемый обычно для таких целей метода анализа кривых <2=КН) не всегда пригоден, т.к. естественный фон ежегодных колебаний кривой велик и затрудняет определение возникающих тенденций в изменении, уровенного режима реки за короткий период. Автором посадка уровней воды на верхней Оби определялась тремя способами: на гидропостах с продолжительными рядами наблюдений за уровнями и расходами воды (Катунь - г/п Сростки, Бия - г/п Бийск, Обь -г/п Барнаул и Камень-на-Оби) методом модульных коэффициентов (по зависимостям Кц=ККд); на гидропостах с рядами наблюдений за уровнями воды (Обь - г/п Усть-Чарышская Пристань и г/п Шелабалиха) - по графикам связи соответственных уровней; на г/п Барнаул - также по кривым обеспеченности среднегодовых уровней воды. Результаты, полученные первыми двумя методами приведены в таблице 1.

Таблица 1

Изменение уровенного режима рек Бии, Катуни и Оби (см)

Год Рек» - пост

р.Бия -г/п Бийск р.Катуиь -г/п Сростки р.Обь

г/п Усть-Чарышав- ски Пристань г/п Барнаул г/п Шелабо-лихя г/п Камевь-на-Обя

1950 0 - 28 -5 -5 37

1952 7 -' 29 -14 -6 22

1954 7 - 17 -12 -1 7

1956 6 — -31 -33 -51 35

1958 5 - -7 -37 -11 —

1960 18 0 16 -И 10 —

1962 11 9 . 2 -23 0 —

1964 8 -8 34 -41 13 140

1966 2 -14 14 -29 35 146

1968 8 0 -5 -38 -4 151

1970 6 -7 -2 -28 9 134

1972 -4 -38 10 -49 20 150

1974 -6 -46 19 -50 -14 159

1976 -9 -23 -1 -45 -24 154

1978 -23 -40 12 -56 -11 156

.1980 -21 -45 -4 -68 -29 141

1982 -35 -39 9 -78 -23 —

1984 -34 -18 8 -51 -33 137

1986 -30 — 15 -56 -36 —

Анализ полученных результатов позволяет сделать вывод о том, что на фоне случайных колебаний уровней, связанных с водностью года и среднегодовым расходом наносов, на постах, в районе которых

находятся русловые карьеры, отчетливо прослеживается тенденция к систематическому увеличению "посадки" уровней (Сростки, Бийск, Барнаул). На разных постах этот процесс начался в разное время и проходит с разной интенсивностью, однако повсеместно его наступление совпадает с началом проведения в русле крупномасштабных карьерных разработок, объемы которых намного превышают объемы дноуглубления в районе рассматриваемых постов. Отметим, что эта посадка уровней распространяется на большие расстояния - г/п Сростки, например, находится в 30 км выше русловых карьеров.

Для проверки данных о посадке уровня воды на г/п Барнаул, полученных методом модульных коэффициентов, был использован разработанный автором способ определения посадки по кривым обеспеченности среднегодовых уровней воды. Понижение уровней воды определяется при этом сопоставлением реперной кривой обеспеченности, построенной за период отсутствия крупномасштабного воздействия на реку, с кривыми обеспеченности за годы интенсивного хозяйственного освоения верхней Оби. Начиная с 1966 г., наблюдается увеличивающееся отклонение кривых от реперной. Поскольку кривые обеспеченности характеризуют среднегодовые уровни воды за длительный срок, определять по ним абсолютную величину посадки в том или ином году невозможно. Однако, относительные значения посадки (в процентах от максимальной), определенные по этим кривым в целом совпадают с данными, полученными методом модульных коэффициентов. Расхождение результатов, полученных этими двумя способами, не превышает 15%, что свидетельствует о надежности полученных данных.

На двух постах, расположенных на верхней Оби, наблюдается подъем уровней воды, связанный с влиянием Новосибирского водохранилища - Камень-на-Обй, расположенный в зоне подпора, и

Шелаболиха, находящийся в зоне регрессивной аккумуляции (табл.1). Уровенный режим на г/п Усть-Чарышская Пристань существенно не изменился. Этот вывод особенно важен, если учесть, что на участке Оби в районе поста ежегодно проводится крупномасштабное дноуглубление по трассе судового хода с объемами работ на одном перекате превышающими в отдельные годы 300 тыс.м3. Очевидно, на верхней Оби при дноуглублении в целях судоходства посадка возникает только на самом перекате, является локальной и не распространяется на значительные участки реки. Кроме того такие нарушения уровенного режима быстро компенсируются текущими русловыми переформированиями.

Качественно оценить воздействие дноуглубления на русло реки позволяют разработанные автором гидролого-морфометрические зависимости. В работе рассмотрено несколько узлов разветвлений, объемы землечерпания на которых особенно велики: Фоминский, Усть-А уйский, Акутихинский. В первом из них крупномасштабное дноуглубление (до 0,5 млн м3/год), проводимое в левой бывшей судоходной Замятинской протоке, характеризующейся аккумуляцией наносов, не изменило направленности русловых деформаций (табл.2).

Таблица 2

Направленность русловых деформаций в судоходной протоке

Участок протоки Протока

Замят'инская Фоминская

1974 1980 1985 1990

Верх-Фоминский 0 0 0 С

Фоминский • А О О А

Нижне-Фоминский А С С А

О - отмирание А - активизация С - стабилизация

Только перевод в 1986 г. судового хода в правый - Фоминский активизирующийся рукав, позволил сократить объемы землечерпания по трассе судового хода.

Подобная же ситуация наблюдается и на других участках

4

верхней Оби. Те протоки, которые характеризовались аккумуляцией наносов после проведения дноуглубительных работ в них оставались отмирающими. Аналогичная ситуация наблюдалась и в активизирующихся протоках. Таким образом, работы по углублению судового хода не привели к смене эрозии на аккумуляцию в каком-либо рукаве или .не сделали отмирающую протоку активизирующейся. Проведенный анализ показывает, что существующие масштабы дноуглубления на разветвленном участке верхней Оби не приводят к изменению основных тенденций развития рукавов. Дноуглубительные работы здесь, не меняя основных факторов русловых процессов, не выходят за рамки естественной руслоформирующей деятельности реки. Влияние этих работ на русло не приводит к его необратимым изменениям.

При проведении крупномасштабных карьерных работ, как показывает ситуация, сложившаяся на г/п Бийск, Сростки и Барнаул, в русловом режиме реки происходят существенные изменения и "посадка" уровня воды, достигшая в районе г.Барнаула 80 см. Очевидно, что такое изменение уровенного режима могло привести к изменению математического ожидания и дисперсии ряда среднегодовых уровней воды, измеренных на г/п Барнаул, т.е. нарушению однородности уровенного ряда. Автором была проведена проверка такой однородности с уровнем значимости 0,05 (5%). Поскольку неопровержение гипотезы об однородности ряда не означает ее подтверждение, возникает необходимость в использовании различных критериев, позволяющих сделать вывод об опровержении или неопровержении данной гипотезы. Для проверки однородности ряда среднегодовых условий, а также расходов воды на г/п Барнаул были использованы 4 критерия. Полученные результаты приведены в таблице 3.

Таблица 3

Однородность рядов среднегодовых уровней и расходов воды р.Обь, г/п Барнаул

Критерий проверки однородности Год, однородность ряда до которого, не опровергается критерием

Ряд уровней Ряд расходов

Пирсона (х2) 1978 1988.

Колмогорова 1971 1988

Стыодента 1988 1988

Вилькоксона 1980 1988

Анализ данных таблицы 3 позволяет утверждать, что однородность уровенного ряда нарушилась с начала 70-х годов, тогда как однородность ряда расходов не опровергается использованными критериями. Последний факт свидетельствует о том, что уровенный режим изменился не из-за изменения водности реки, а под влиянием других факторов. Следовательно, резкая интенсификация карьерных работ на Оби в районе г.Барнаула привела к нарушению ряда среднегодовых уровней. Факт неоднородности уровенного ряда следует учитывать при инженерных расчетах, т.к. СНиП позволяет определять расчетные гидрологические характеристики только по однородным гидрологическим рядам.

На русловые процессы Оби в районе Барнаула большое влияние оказывают также различные инженерные сооружения. В районе железнодорожного моста, зафиксировавшего плановое положение русла, сформировался плес с глубинами в 2-4 раза превышающими бытовые на данном участке реки. Сосредоточение большей части расхода в одном пролете моста шириной 110 м привело к тому, что чрезвычайно активно здесь стали проходить вертикальные деформации большой амплитуды. В районе моста при глубинах 14-23 м постоянно фиксируются гряды высотой 2-6 м; по данным В.А.Брюханова (1986) в 1983 г. была отличена гряда высотой 9,2 м. Значительно 'интенсифицировало русловые процессы на нижележащем участке Оби перекрытие ее правого рукава в створе строящегося автомобильного моста. На прилегающем отрезке уклоны увеличились в 1,8 раза, а скорости течения в 1,3-1,4 раза. В результате появления новых

источников поступления наносов в русло реки (потери при перевозках и складировании песчано-гравийной смеси, отсыпки грунта при берегоукреплении, усиление овражной эрозии) средний диаметр донных отложений в районе Барнаула вырос в последнее время с 0,24 мм до 0,36 мм. Это, а также укрепление берегов на значительных по протяжению участках реки, привело к увеличению устойчивости русла в черте города.

Выполненный анализ руслообразующих факторов на верхней Оби делает • возможным проведение комплексной оценки взаимодействия различных видов хозяйственной деятельности в ее русле. Вся совокупность воздействий хозяйственной деятельности в русле, на берегах и пойме верхней Оби на русловые процессы показана в таблице 4. В ней все основные виды хозяйственной деятельности, влияющие на русловые процессы, разделены в зависимости ' от деформаций, вызываемых ими в непосредственной близости от сооружения на 6 групп (3 по вертикальным и 3 по горизонтальным деформациям - сильные, средние и слабые). Границы между этими группами назначались в соответствии с естественными темпами русловых переформирований на верхней Оби. По данным В.А.Брюханова (1991), средние скорости размыва берегов на участке слияния Бии и Катуни - Камень-на-Оби составляют 10-20 м/год. Поэтому инженерные сооружения и мероприятия, вызывающие горизонтальные деформации интенсивностью менее 10 м/год, были отнесены к первой группе, 10-20 м/год - к второй и более 20 м/год - к третьей (табл. 4).

Подобным же образом были подразделены различные виды хозяйственной деятельности по обусловленными ими вертикальными деформациями. Границы здесь выбраны в соответствии со средней высотой донных гряд, составляющей на верхней Оби 0,35-0,75 м. Вертикальные переформирования более 0,75 м/год отнесены к сильным, менее 0,35 м/год - к слабым, 0,35-0,75 м/год - к средним..

Таблица 4.

Воздействие хозяйственной деятельности в русле, на берегах и на водосборе В. Оби на русловые процессы

№ Вид хозяйственной деятельности Деформации, вызываемые хозяйственной деятельностью

Вертикальные Горизонтальные

Сильные >0,75 м/г Средние 0,35-0,75м/г Слабые <0,35м/г Сильные >20м/г Средние 10-20м/г Слабые <10м/г

1 Дноуглубление + +

2 Русловыправительные работы + +

3 Пойменные карьеры + +

4 Русловые карьеры + +

5 Мосты + +

6 Верхний бьеф ГЭС (зона подпора) + +

7 Нижний бьеф ГЭС + +

8 Дюкеры + +

9 Сооружения на берегах + +

10 Эксплуатация портов и пристаней + +

И Берегоукрепление + +

12 Сельскохозяйственное освоение пойм + +

13 Распашка земель на водосборе + +

14 Сведение лесов на водосборе + | +

Инженерные сооружения и мероприятия в русле и на пойме Оби, с одной стороны, нарушают естественный ход русловых процессов, зачастую увеличивая их темпы. С другой стороны, при водохозяйственном использовании рек необходимо учитывать естественное развитие русла, которое само по себе сказывается на работе водохозяйственных объектов. Для облегчения'подобного учета на основе анализа литературных данных и конкретных условий эксплуатации инженерных сооружений и проведения инженерных мероприятий на верхней Оби была составлена таблица зависимости нормальной работы сооружений и проведения хозяйственных мероприятий на Верхней Оби от русловых процессов (табл.5). Если таблица 4 характеризует влияние различных видов хозяйственной деятельности на реку, то табл.5 - воздействие реки на эту деятельность. При этом следует иметь ввиду, обе таблицы дают только обобщенную картину взаимовлияния инженерных сооружений и мероприятий русловых процессов на реке. Во всех случаях эффект воздействия антропогенных факторов, т.е. степень изменения естественного хода русловых деформаций, как и зависимость хозяйственной деятельности от русловых деформаций, определяются конкретными природными условиями, в которых формируется русло.

На основе таблиц 4 и 5 с учетом практики работы гидротехнических объектов составлена матрица конфликтных ситуаций, возникающих при хозяйственном использовании Верхней Оби (табл.6). В ней показано, как сказывается выполнение одних мероприятий или строительство инженерных сооружений в русле и на пойме реки на других видах хозяйственной деятельности. Матрица отражает ситуации, возникающие при некомплексном использовании водных ресурсов, характерном для верхней Оби. По-видимому, по отдельным позициям матрица не будет симметричной. Степень взаимовлияния инженерных сооружений и мероприятий зависит от очередности выполнения тех или иных работ. Однако для упрощения матрицы конфликтных ситуаций представляется возможность допустить ее симметричность, отразив в ней варианты наиболее неблагоприятного развития ситуации. Такой подход при известной перестраховке дает возможность избежать аварийных ситуаций.

Таблица 5.

Зависимость нормальной работы инженерных сооружений и проведение хозяйственньга мероприятий на В.Оби от русловых процессов

м» Вид хозяйственной деятельности Интенсивность деформаций, исключающих нормальную хозяйственную деятельность

Вертикальные Горизонтальные

Сильные >0,7м/г Средние 0,3-0,7м/г Слабые <0,3м/г Сильные >20м/г Средние 10-20м/г Слабые <10м/г

1 Дноуглубление + + •

2 Русловыправительные работы + +

3 Пойменные карьеры + +

4 Русловые карьеры + +

5 Мосты + +

6 Верхний бьеф ГЭС (зона подпора) + +

7 Нижний бьеф ГЭС + +

8 Дюкеры + +

9 Сооружения на берегах + +

ю Эксплуатация портов и пристаней + +

И Берегоукрепление + +

12 Сельскохозяйственное освоение пойм + +

13 Распашка земель на водосборе не влияют

14 Сведение лесов на водосборе не влияют

Таблица 6.

Матрица конфликтных ситуаций при хозяйственном использовании В.Оби

№ Вид хозяйственной деятельности 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

1 Дноуглубление

2 Русловыправительные работы 3

3 Пойменные карьеры 1 2

4 Русловые карьеры 1 2 1

5 Мосты 2 2 1 3

6 Верхний бьеф ГЭС (зона подпора) 3 2 2 1 1

7 Нижний бьеф ГЭС 1 1 1 3 2 1

8 Дюкеры 3 3 2 3 2 1 3

9 Сооружения на берегах 3 3 1 3 1 3 3 1

10 Эксплуатация портов и пристаней 1 1 1 3 1 2 3 2 1

11 Берегоукрепление 3 3 1 3 1 1 2 1 1 1

12 Сельскохозяйственное освоение пойм 2 2 3 2 1 3 3 1 1 • 1 1

Условные обозначения:

1 - отсутствие или незначительный конфликт

2 - умеренный конфликт

3 - серьезный конфликт

Разработка подобной матрицы имеет не только научное, но и практическое значение, позволяя уже на стадии проектирования гидротехнических сооружений оценить последствия от их возведения для уже существующих объектов и наоборот. Особенно это важно для урбанизированных участков верхней Оби, характеризующихся большой насыщенностью хозяйственными объектами. При проектировании, строительстве и эксплуатации гидротехнических сооружений необходимо учитывать как особенности русловых процессов на данном участке реки, так и его изменения в связи с хозяйственной деятельностью. Отсутствие координации в хозяйственном освоении Оби может привести, как показывает негативный опыт некоторых других крупных рек Сибири, к еще более значительным изменениями в режиме реки и повлечь за собой серьезные осложнения в эксплуатации большинства крупных инженерных сооружений. Таким образом, в качестве основного принципа учета взаимодействия инженерных сооружений и мероприятий, связанных с реками, должен приниматься только всесторонний, комплексный подход к проблеме. Одностороннее решение вопроса заранее обречено на неудачу.

ВЫВОДЫ

1. Хозяйственная деятельность на Верхней Оби является в настоящее время одним из основных факторов формирования русла. Основные антропогенные руслоформирующие факторы - создание Новосибирского водохранилища, дноуглубительные и карьерные работы.

2. Для верхней Оби в естественных условиях в многолетнем плане характерно преобладание выноса наносов с . участка реки по сравнению с их аккумуляцией. При этом на участке Фоминское -Барнаул этот процесс наблюдается в средне- и маловодные годы, на участке Барнаул - Камень-на-Оби - постоянно. После создания Новосибирского водохранилища врезание русла на нижнем участке происходит лишь в многоводные годы. Основной источник увеличения стока наносов р.Оби - размыв русла, а не поступление из притоков.

3. На верхней Оби представлены практически все разновидности русел равнинных рек, формирующихся в условиях свободного развития русловых деформаций. Вниз по течению происходит смена сложноразветвленного (параллельно-рукавные разветвления) извилистым, что соответствует увеличению устойчивости русла.

4. Выявлены некоторые новые общие закономерности развития излучин на участке свободного меандрирования. Показано, что время превращения протоки, спрямляющей излучину, в основное русло зависит от величины угла между этой протокой и старым руслом, а также коренным берегом (а). При значениях а более 65* вероятность спрямления меандр становится весьма малой.

5. В результате длительного взаимодействия потока и русла в рукавах разветвлений верхней Оби складываются устойчивые связи между гидравлическими характеристиками потока, русла и определяющими факторами. Такие зависимости (рекомендованные В.Н.Михайловым для устьев - рек) впервые получены для рассматриваемого участка Оби и использованы для комплексной оценки антропогенного воздействия • на участки сложноразветвленного русла. Дноуглубительные работы на данном отрезке реки не влияют на гидроморфометрические зависимости ' и на естественную руслоформирующую деятельность реки. Воздействие этих работ на русло Оби не приводит к необратимым изменениям руслового режима.

6. Приведенная комплексная оценка взаимодействий между собой всех основных видов хозяйственной деятельности в русле верхней Оби и определение их влияния на русловые процессы позволили составить матрицу конфликтных ситуаций, возникающих при хозяйственном использовании реки. В этой матрице показано, как сказывается выполнение одних мероприятий или строительство инженерных сооружений в русле и на пойме реки на других видах хозяйственной деятельности.

7. Выше Новосибирскою водохранилища располагаются зоны переменного подпора и регрессивной аккумуляции. Протяженность первой из них - 190 км, верхняя граница второй располагается между Барнаулом и Шелаболихой. В обоих зонах происходит

интенсивная аккумуляция наносов и повышение отметок дна. Определены также возможные последствия для русловых процессов на Катуни и Оби реализации проекта строительства Катунской ГЭС.

8. Рассчитана величина посадки уровня воды тремя различными способами: методом модульных коэффициентов, по графикам связи соответственных уровней и по кривым обеспеченности уровней воды. Установлено, что посадка, достигшая на г/п Барнаул 80 см, на г/п Бийск 40 см и на г/п Сростки 50 см вызвана главным образом карьерными работами в русле реки. Вместе с тем изменения уровенного режима под воздействием дноуглубительных работ по трассе судового хода не наблюдается.

9. Разработаны статистические метода оценки антропогенной нагрузки на русло верхней Оби. На их основе установлено нарушение однородности ряда среднегодовых уровней на г/п барнаул с начала 70-х годов, произошедшее вследствие карьерных работ.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Нарушение однородности уровенного ряда рек вследствие изменения режима транспорта наносов в результате карьерных и дноуглубительных работ (на примере верхней Оби. - Труды Зап.Сиб.НИГМИ, 1990, вып. 92, с. 44-48.

2. Использование статистических методов для оценки состояния р.Оби в районе г.Барнаула. - В сб.: Географические проблемы Алтайского края. Барнаул, 1991, с. 114-116.

3. Об оценке взаимовлияния хозяйственной деятельности и русловых процессов (на примере верхней Оби). - Вестник Московского ун-та, серия География, 1992, № 5, с. 53-59.

4. Влияние хозяйственной деятельности нг русловые процессы нижней Катуни. - В сб.; Проблемы эрозионных, русловых и устьевых процессов. Ижевск, 1992, с. 50-51.

5. Влияние антропогенной деятельности на русло р.Оби у г.Барнаула. - В сб.: Физико-географические аспекты изучения урбанизированных территорий. Ярославль, 1992, с. 73-74.