Русловые процессы на реках Камчатки

Ермакова, Александра Сергеевна

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Русловые процессы на реках Камчатки
ВАК РФ 25.00.27, Гидрология суши, водные ресурсы, гидрохимия

Автореферат диссертации по теме "Русловые процессы на реках Камчатки"

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Имени М.В. ЛОМОНОСОВА

Географический факультет

На правах рукописи

Ермакова Александра Сергеевна

УДК 556.535;556.537

РУСЛОВЫЕ ПРОЦЕССЫ НА РЕКАХ КАМЧАТКИ

Специальность 25.00.27 - гидрология суши, водные ресурсы, гидрохимия

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

2 6 НОЯ 2009

Москва-2009

003484970

Работа выполнена на кафедре гидрологии суши географического факультета Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова

Научный руководитель: доктор географических наук,

профессор

ЧАЛОВ Роман Сергеевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор

РУМЯНЦЕВ Игорь Семенович;

кандидат географических наук КАРГАПОЛОВА Ирина Николаевна

Ведущая организация: Институт водных и экологических

проблем ДВО РАН

Защита состоится 10 декабря 2009 г. в 15 часов на заседании диссертационного совета Д 501.001.68 в Московском государственном университете имени М.В. Ломоносова по адресу: 119991, Москва, ГСП-1, Ленинские горы, МГУ, географический факультет, ауд. 18-01.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке географического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова на 21 этаже.

Автореферат разослан «05» ноября 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Доктор геолого-минералогических наук

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Полуостров Камчатка - один из наименее изученных регионов России в гидрологическом отношении в целом; исследования русловых процессов на реках Камчатки до сих пор практически не проводились.

Контрастный горный и равнинный рельеф полуострова, вулканическая деятельность и распространение современных вулканогенных отложений, своеобразный режим стока воды с хорошо выраженным половодьем и значительными паводками, повышенным грунтовым питанием и, наоборот, пересыханием рек, специфические условия формирования стока наносов и его режима, обильная пойменная растительность, жизненный цикл водных организмов (рыб), наличие селевых районов обусловливают особые условия формирования русел рек, которые имеют ярко выраженные региональные черты.

На полуострове потребности в изучении русловых процессов определяются интенсивными переформированиями русел рек, которые приводят к разрушениям хозяйственных объектов, расположенных по берегам. Знание основных закономерностей русловых процессов на реках Камчатки необходимо при осуществлении мероприятий по регулированию русел и проведении различных строительных работ в долинах рек, при рекреационном освоении края и в горнодобывающей промышленности. Все это определяет актуальность работы, в которой впервые дается анализ русловых процессов на реках Камчатки.

Цели и задачи работы. Основная цель работы - оценка закономерностей формирования, распространения и динамики русел рек различных типов в условиях специфической природы Камчатского полуострова. При этом были решены следующие задачи:

1) определены основные факторы русловых процессов, в том числе специфические, свойственные только рекам Камчатки;

2) дана оценка влияния на русловые процессы рек региональных факторов: вулканической деятельности и связанных с ней особенностей руслообразую-

щих наносов, массового нереста в реках популяций тихоокеанского лосося, формирования в руслах рек древесных заломов;

3) установлены закономерности развития продольных профилей рек и дана оценка вертикальных русловых деформаций;

4) уточнена для рек Камчатки морфодинамическая типизация русел и выявлены закономерности их пространственного распространения;

5) выполнена оценка устойчивости речных русел, интенсивности горизонтальных русловых деформаций в естественных условиях и под воздействием горнодобывающей промышленности;

6) дана характеристика опасных проявлений русловых процессов и их влияния на различные сферы хозяйственной деятельности Камчатского края.

Объекты, состав и методика исследований. Объектом изучения в работе являются реки Камчатского полуострова. Выделение района исследований осуществлялось по бассейнам рек, протекающих на стыке полуостровной и материковой части Камчатского края.

При проведении исследований использовались литературные источники по гидрологии, геологии и геоморфологии Камчатки, а также разнообразные картографические материалы - топографические карты масштаба 1:100 ООО и 1:200 ООО; аэрофотоснимки 1960-х гг., предоставленные институтом Вулканологии и сейсмологии ДВО РАН; космические снимки из Интернет архивов Digital Globe и Global Land Cover Facility, отчеты ВНИРО и КамчатНИРО, съемки русла р. Камчатки, выполненные Сибгипроречтрансом, данные наблюдений Гидрометслужбы вплоть до 2005 г.

В основу работы легли материалы совместных экспедиций кафедры гидрологии суши географического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова и Всероссийского научно-исследовательского института рыбного хозяйства и океанографии 2003-2008 гг. с непосредственным участием автора в 2005 и 2007 гг. Изыскания проводились на более чем 70 реках в 7 бассейнах полуострова, включая крупнейшие - реки Камчатку и Большую, а также реки и ручьи районов современной вулканической активности (р. Сухая Авачинская, р. Фаль-

шивая, руч. Козельский и др.) и районов добычи россыпной платины (бассейн р. Вывенки). В состав комплексных натурных исследований входили промерные работы и съемка русел, измерения расходов воды и уклонов водной поверхности, картирование морфодинамических типов русел, измерения мутности воды и стока наносов в реках и ручьях, изучение гранулометрического состава руслообразующих наносов, картирование и количественное описание древесных заломов, стационарные наблюдения за режимом вулканических рек.

Для визуализации пространственного распространения факторов русловых процессов и морфодинамических типов русел использованы ГИС-технологии (оболочка АгсвГБ). Научная новизна работы:

1. Впервые для рек Камчатки дана характеристика и оценка русловых процессов с учетом природной специфики региона;

2. Выявлены особенности формирования и развития русел рек в районах современной вулканической активности;

3. На натурном материале проведен анализ ранее мало изученных или неизученных факторов русловых процессов (влияние популяций тихоокеанского лосося, древесные заломы);

4. Применена и уточнена морфодинамическая классификация русел рек в соответствии с природными особенностями региона и впервые составлена карта русловых процессов на реках Камчатки (масштаб 1:1500000).

Основные защищаемые положения.

1. Русла рек Камчатки развиваются в условиях сильного разнообразия природных условий. Помимо геолого-геоморфологического строения, стока воды и наносов определенное влияние на русловые процессы оказывают вулканическая деятельность, сели, нерест лососевых рыб и древесные заломы.

2. Проявления вулканизма находят отражение в режиме стока воды и наносов, в русловых процессах рек, протекающих не только в районах современной вулканической активности, но и за их пределами - в районах распространения пород вулканического происхождения.

3. Ихтиологический фактор русловых процессов выражается в том, что популяции тихоокеанского лосося, заходящего на нерест в реки Камчатки, вызывают масштабные переформирования русел рек и последующее изменение стока наносов.

4. В условиях преобладания горного рельефа территории продольные профили рек являются невыработанными; на реках наблюдается сложное чередование направленности и интенсивности вертикальных русловых деформаций.

5. На реках полуострова существует 20 разновидностей типов русел, из них 10 формируются в горных районах, 10 - в равнинных. Распространение различных типов подчиняется влиянию основных (общих) и специфических факторов русловых процессов.

6. Реки, формирующиеся в районах современной вулканической деятельности, характеризуются специфическим гидрологическим и русловым режимом, распространением особых блуждающих русел с осередковыми разветвлениями.

7. Максимальные русловые переформирования характерны для разветвленных русел полугорных рек. Неучет этого при хозяйственном освоении речных долин приводит к регулярным катастрофическим последствиям.

Практическая значимость работы связана с привлечением полученных в работе результатов к решению ряда прикладных задач в области водного и рыбного хозяйства, горнодобывающей промышленности, гидроэнергетики. С 2004 по 2008 гг. автор участвовала в работах по проекту Программы развития Организации Объединенных Наций и Глобального Экологического Фонда «Сохранение биоразнообразия лососевых Камчатки и их устойчивое использование». В рамках проекта с участием автора проведено создание гидролого-геоморфологической основы для рыбохозяйственного районирования бассейна реки Большой.

Результаты исследований на реках Камчатки были использованы при прогнозе русловых деформаций и характеристике руслового режима рек в следующих проектах:

1) Мониторинг воздействия геологоразведочных работ и разработки россыпной платины на условия воспроизводства и состояние рыбных запасов в бассейне р. Вывенки (КамчатНИРО - ВНИРО, 2006,2007 гг.);

2) Оценка фактической функциональной эффективности рыбозащитного устройства (РЗУ) на водозаборе подводящего канала Быстринской МГЭС-4 (КамчатНИРО - ВНИРО, 2008 г.);

3) Рыбохозяйственная характеристика и современное состояние ихтиофауны реки Кававля (Быстринский район Камчатского края) (Федеральное агентство по рыболовству РФ, КамчатНИРО - ВНИРО), 2008 г.

Исследования выполнены при финансовой поддержке РФФИ (проекты №06-05-64293 и №09-05-00221), гранта президента РФ для государственной поддержки ведущих научных школ (проект НШ-790.2008.5), гранта ProVention Consortium (проект «Research & Action Grants for Disaster Risk Reduction 20072008 Round III» по теме: «Реки Камчатского полуострова: влияния русловых деформаций на социальную и экономическую ситуацию, возможности их оценки и прогнозирования»).

Автор принимала участие в экспертизах проектов «Расчистка и спрямление русла р. Палана в границах пгт Палана», «Расчистка, углубление и берего-укрепление русла р. Карымшина и руч. Большебанного в пос. Термальный Ели-зовского района Камчатского края», «Расчистка и берегоукрепление русла р. Авачи в районе СХПК "Кам-Агро"», выполненных географическим факультетом МГУ и ВНИРО.

Апробация работы. Основные результата диссертационной работы докладывались на XXII, XXIII и XXIV пленарных совещаниях Межвузовского научно-координационного совета по проблеме эрозионных, русловых и устьевых процессов (Новочеркасск, 2007; Калуга, 2008, Барнаул-Горно-Алтайск, 2009); на научных семинарах молодых ученых ВУЗов, объединяемых Межвузовским научно-координационным советом по проблеме эрозионных, русловых и устьевых процессов (Волгоград, 2006; Курск, 2008); на научно-практической конференции «Рекреационное природопользование, туризм и устойчивое развитие

регионов» (Барнаул-Горно-Алтайск, 2007); на конференции «Маккавеевские чтения-2007» (Москва, МГУ, 2007); на международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых по фундаментальным наукам «Ломоносов-2008» (Москва, МГУ, 2008); на международной конференции «Экологические проблемы в предгорной зоне» (Глухолазы, Польша, 2008); на семинаре летней школы Итало-Российского института (Палермо, Сицилия, 2009).

Результаты исследований опубликованы в 7 научных статьях, из них 2 в рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК («Вестник МГУ. Серия 5. География», «Геоморфология»), и 7 тезисах докладов.

Структура работы. Диссертация состоит из Введения, шести глав и Заключения. Она изложена на 217 страницах машинописного текста, включающего 83 рисунка, 21 таблицу и 1 приложение. Список литературы состоит из 81 отечественной и зарубежной публикации.

Автор выражает благодарность сотрудникам ВНИРО и КамчатНИРО за содействие в проведении полевых исследований и дальнейшей обработке материалов - заведующему лабораторией воспроизводства лососевых рыб к.б.н. Леману В.Н., с.н.с. к.б.н. Есину Е.В., н.с. Горину С.Л., н.с. Улатову A.B.; сотруднику Института вулканологии и сейсмологии ДВО РАН Тембрелу И.И. Автор благодарна сотрудникам кафедры гидрологии суши и НИЛ эрозии почв и русловых процессов имени Н.И. Маккавеева географического факультета МГУ за постоянное содействие на всех этапах написания диссертации, в частности, с.н.с. к.г.н. Суркову В.В. за предоставление картографического материала и н.с. к.г.н. Чалову С.Р., принимавшему активное участие в подготовке и проведении исследований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во Введении обоснована актуальность темы, сформулированы цели и задачи исследования, охарактеризована ее научная новизна и практическая значимость, даны сведения о методике и исходных материалах, использованных в работе.

В главе 1 приводится общая характеристика строения речной сети полуострова Камчатка, дается краткий обзор истории исследований и гидрологической изученности рек.

Речная сеть Камчатки принадлежит к бассейнам Тихого океана, Охотского и Берингова морей. Основными водоразделами являются Срединный и Восточный хребты, определяющие направление течения крупнейших рек - Камчатки и Большой (за её начало принят исток р. Быстрой). Большинство же рек Камчатки течёт вкрест хребтам в широтном направлении, впадая в Охотское море на западе, Тихий океан и Берингово море на востоке, в реки Камчатку и Быструю (Большую) в пределах Центрально-Камчатской равнины.

Речная сеть по территории Камчатки распределена неравномерно. Наибольший коэффициент густоты в северной части края - 0,8-1,0 км/км2. В пределах полуострова густота речной сети возрастает с севера на юг от 0,5 до 0,8, достигая наибольшего значения в южных районах полуострова.

Первые исследования камчатских рек относятся к середине XVII века. Первое научное географическое описание рек Камчатки принадлежит С.П. Крашенинникову [1755], обследовавшему в 1738-1741 гг. почти все крупнейшие реки полуострова. Полномасштабные научные исследования, начали проводиться лишь в XX в. Некоторые исследования Камчатских рек проводились на стыке наук - гидрологии и геоморфологии, гидрологии и ихтиологии. В целом реки Камчатки отличаются слабой гидрологической изученностью по сравнению с другими регионами России. Сеть гидрологических постов расположена очень неравномерно, особенно при учете разнообразия природных условий в пределах столь ограниченной территории; некоторые горные и вулканические районы вообще не освещены данными гидрологических наблюдений.

В главе 2 дан анализ основных факторов русловых процессов: геологического строения и рельефа территории, стока воды и наносов, состава руслооб-разующих наносов и руслоформирующих расходов воды.

Основной чертой рельефа полуострова является тесное соседство горных хребтов, равнин и районов современной вулканической деятельности. Из-за

близости основных водоразделов к морским побережьям большинство рек Камчатки имеют сравнительно небольшую длину и значительные продольные уклоны. Резкая смена гор предгорьями и далее равнинами приводит к быстрой смене условий развития речных русел и типов русловых процессов. Распространение лавовых покровов и пирокластических отложений в районах вулканической активности отражается в специфических условиях стока воды и наносов, развития речных русел.

В горных районах преобладают узкие долины рек и ограниченные условия развития русловых деформаций. В предгорьях для рек, как правило, характерны переходные от ограниченных к свободным условия развития русел, а сами русла являются адаптированными. На равнинах русла являются широкопойменными, формирующимися в свободных условиях развития русловых деформаций.

Отношение ширины пояса руслоформирования (Впр) к ширине русла (Вр) в свободных условиях колеблется от 12 до 50, тогда как в ограниченных условиях в горах и при пересечении реками горных хребтов его значение снижается до 1,4-1,0, соответственно, меняются условия формирования и распространения речных пойм.

Сток воды - главный и определяющий фактор русловых процессов. По характеру внутригодового режима реки Камчатки разделяются на 4 группы, различия между которыми обусловлены в основном положением бассейна в том или ином районе полуострова, средней высотой и размерами бассейна [Васьковский, 1960]. Основной фазой водного режима рек Камчатки является весенне-летнее половодье, во время которого проходит 50-80% годового стока. Благодаря соседству равнинных и горных районов таяние снега происходит неравномерно, что обусловливает две волны половодья. На спад половодья для многих рек (в основном, западного и восточного побережья) накладываются дождевые паводки, обусловливающие большую продолжительность периода повышенной водности, что является фактором развития интенсивных русловых деформаций.

Подземный сток является важным источником питания рек Камчатки. Это объясняется преобладанием в геологическом строении речных бассейнов пористых пород вулканического комплекса и сильной трещиноватостью лавовых покровов, определяющих благоприятные условия для фильтрации выпадающих осадков и накопления запасов подземных вод. В то же время фильтрация вод приводит к неравномерности поверхностного стока, выражающейся в том, что на отдельных участках в меженный период реки вулканических и прилегающих к ним районов пересыхают. Это определяет в значительной степени тип русла и особенности русловых переформирований. Обломочный материал, поступающий в русла с горных склонов, переносится речными потоками в периоды повышенной водности. При выходе рек из гор на равнины происходит его накопление и образование многочисленных осередков и прирусловых отмелей. В периоды уменьшения поверхностного стока происходит обсыхание отдельных рукавов, упрощение структуры разветвлений вплоть до смены морфо-динамического типа русла с разветвленного на неразветвленное.

Сток наносов камчатских рек также отличается определенной спецификой. Высокая прочность кристаллических горных пород, широко распространенных на полуострове, обусловливает незначительное поступление наносов в реки. Напротив, в вулканических районах реки отличаются повышенными значениями мутности воды (>100 мг/л), что связано с распространением здесь легко размываемых пирокластических отложений.

Для руслообразующих наносов характерно закономерное изменение вниз по течению средней крупности (с1) в соответствие с уклонами рек (I) и мощностями потоков (£11), причем зависимости различны для рек разных размеров и районов. На вулканических реках средняя крупность руслообразующих наносов оказывается ниже по сравнению с аналогичными реками невулканических районов. Это объясняется высокой пористостью, малой плотностью и быстротой истирания и дробления частиц наносов вулканических рек.

Описанные выше особенности рельефа территории, стока воды и состава наносов находят отражение в условиях прохождения руслоформирующих рас-

ходов воды 0ф (по Н.И. Маккавееву, P.C. Чалову [1986]). В соответствии с ними реки полуострова объединяются в 5 групп (рис. 1).

О 10 20 30 40 SO 60 70 80 10 100

Е 0 10 20 30 40 50 >0 70 SO 90 100

18 , ■ ......, . | . | . , . , . , , ,

О 100 200 300 400 900 600 О 10 20 J0 40 50 GS ТО (0 90 100

1 11 1 'i1:..... 1 с, %

20 - \..... .................. 3

515

а "10 О V yv

5 я ^ 1* 2 ---------

QmalP

О 100 200 300 400 600 600 700

1 - эпюра руслоформирующих расходов (oQmIP'y, 2 - кривая обеспеченности расходов воды (Р, %), 3 - расход, соответствующий выходу воды на пойму; m - показатель степени, зависящий от крупности руслообразующих наносов, а-коэффициент, зависящий от соотношения ширины русла и поймы, /-уклон реки

0 25000 80000 79000 100000 129000 150000

Рис. 1. Типы эпюр руслоформирующих расходов воды рек Камчатки: А - р. Уксичан - с. Эссо, Б-р. Банная - поста №2а, В - р. Быстрая - с. Малки, Г - р. Плотникова - п. Дальний, Д-р. Туамок - 3 км от устья

На многих реках отсутствует верхний интервал ¡2ф, что связано либо с отсутствием поймы (врезанные русла) (рис. 1,Б), либо с ее очень высоким положением и редкой затопляемостью в период половодья (рис. 1,А). Благодаря га-лечно-валунному составу аллювия для многих рек Камчатки руслообразующее

значение имеют также экстремально высокие паводки, вызывающие значительные деформации русла (рис. 1,А).

К третьей (рис. 1,В) и четвертой группам (рис. 1,Г) относятся реки с хорошо выраженной поймой, достаточно высокой обеспеченностью расходов воды, проходящих выше ее бровок. По своей величине такие расходы соответствуют среднему максимальному расходу воды на пике половодья, либо несколько выше него.

Особую пятую группу образуют горные реки, имеющие единственный верхний интервал <2$ (рис. 1,Д). Это связано с повышенной устойчивостью русел, сложенных крупнообломочным материалом, значительные их переформирования происходят лишь при максимальных расходах воды на пике половодья, соответствующих верхнему интервалу

В главе 3 дается анализ специфических факторов русловых процессов -вулканической и селевой активности, ихтиологического, древесных заломов, хозяйственной деятельности и их проявлений в морфологии и динамике русел.

Вулканическая деятельность в настоящее время проявляется в юго-восточной и восточной частях полуострова, представляющих в геоморфологическом отношении Восточный вулканический район. Специфический водный и русловой режим водотоков, образующихся на склонах вулканов и формирующих русло в лахаровых долинах, в комплексе вулканогенных отложений, определяет их выделение в особую группу рек, именуемых в работе вулканическими. Они характеризуются сезонной и суточной изменчивостью стока воды, которая обусловлена фильтрацией вод в хорошо проницаемые вулканогенные отложения и эпизодическим характером питания рек за счет таяния снега на склонах вулканов и атмосферных осадков. Лишь наиболее крупные водотоки являются притоками рек с постоянным стоком в течение года; самые малые не имеют устьев, т.к. в течение всего года полностью фильтруются в собственные отложения.

Поступление на поверхность водосбора вулканических рек большого количества вулканогенного материала определяет повышенные значения мутно-

сти воды и стока наносов. Мутность воды имеет четко выраженный суточный ход, связанный с таянием снега и льда в горах. Благодаря высокой пористости и малой плотности вулканических пород, речной поток может переносить во взвешенном состоянии обломки больших размеров; в то же время в процессе переноса размеры обломков очень быстро уменьшаются за счет истирания и дробления.

Большое количество транспортируемого потоками материала в условиях крайней неравномерности стока воды в массовом порядке аккумулируется в руслах вулканических рек, формируя осередки. Непостоянство стока воды приводит к тому, что реки теряют способность формировать русло, которое приобретает характер блуждающего.

Мощным фактором резких и даже катастрофических преобразований речных русел вплоть до исчезновения последних являются сели. Наибольшая селевая опасность на Камчатке приурочена к районам действующих вулканов.

Существенным региональным фактором развития русел рек на Камчатке является ихтиологический. Численность популяций рыб, заходящих в реки, настолько значительна, что происходит прямое механическое воздействие рыб на русла при их движении вверх по течению и в процессе нереста. Кроме того, жизненный цикл нерестящихся рыб приводит к избыточному поступлению органического вещества и его последующему накоплению на обсыхающих по-бочнях, осередках и пойме. Это, в свою очередь, ведет к развитию обильной пойменной растительности, попадающей в русла при подмыве берегов и образующей древесные заломы, которые, создавая препятствие в потоке, являются фактором интенсивных переформирований русел. Наиболее характерными участками образования заломов являются оголовки островов и приверхи осеред-ков; поэтому в разветвленных руслах полугорных рек частота заломов достигает максимальных значений - до 10 заломов на 100 м.

Антропогенный фактор русловых процессов в условиях Камчатки также весьма специфичен. Дорожная сеть развита преимущественно по долинам

крупнейших рек; возле опор мостовых переходов образуются осередки и древесные заломы, что ведет к усилению переформирований речных русел.

Основное влияние хозяйственной деятельности связано с разработкой полезных ископаемых, проявляющейся как в прямом, так и в косвенном воздействии на русла рек. В первую очередь это - интенсификация развития вертикальных русловых деформаций в условиях спрямления речных русел и снижение их устойчивости, а также многократное увеличение мутности воды и стока взвешенных наносов.

В главе 4 проведен анализ форм и особенностей развития продольных профилей рек на основании сопоставления кривых фактических и рассчитанных выработанных профилей с данными о направленности и темпах вертикальных русловых деформаций, установленных по кривым связи уровней и расходов воды за многолетний период. Для расчета кривой выработанного продольного профиля рек Камчатки была применена формула P.C. Чалова [1995]:

IQ(m)éAI2) = const, (1)

где I - продольный уклон реки, Q - расход воды, d - крупность руслообразую-щих наносов. В условиях быстрой смены горных и равнинных районов для большинства рек Камчатки характерна слабовогнутая, невыработанная форма продольного профиля и сложное чередование участков врезания и направленной аккумуляции наносов.

Плавность изменения уклонов водной поверхности рек нередко нарушается, в продольном профиле обнаруживаются перегибы и ступени. Они связаны с сужением долины при пересечении реками горных хребтов; снижение уклонов и вьшолаживание профилей характерно для участков рек ниже впадения крупных притоков. С другой стороны, если притоки стекают с горных хребтов и несут наносы более крупные, чем главная река, то уклон последней ниже узла слияния повышается.

Влияние обломков вулканического происхождения, входящих в состав руслообразующих наносов многих рек Камчатки, сказывается в форме выработанного продольного профиля. В модель для его расчета требуется вводить па-

раметр плотности обломков, поступающих в поток: I =_Д2"га,£?,/>„'"), где I - уклон реки, - расход воды, й - крупность рулообразующих наносов, р„ - плотность частиц наносов. Однако для получения подобной формулы в настоящее время имеется недостаточно данных.

В главе 5 представлена разработанная автором типизация русел рек Камчатки и составленная на ее основе региональная карта русловых процессов, которая позволила выявить особенности пространственного распространения русел разных морфодинамических типов. Дана также оценка устойчивости русел и интенсивности русловых деформаций.

Анализ М-диаграммы (порядки рек - уклоны) позволил установить зависимость распространения типов русловых процессов от диапазонов уклонов на реках разных размеров (рис. 2). Равнинные, полугорные и горные русла с развитыми аллювиальными формами распространены как на малых, так и на крупных реках полуострова, формируясь при уклонах водной поверхности менее 20%о, причем, чем больше река, тем меньше соответствующие диапазоны.

100

« равнинные русла

□ полугорные русла

е горные русла с развитыми аллювиальными формами д горные русла с неразвитыми

аллювиальными формами Ж горные порожисто-водопадные русла

0 2 4 6 8 10 12 14

Рис. 2. Связь между уклонами водной поверхности (1) и порядками рек Камчатки (Л'ш) для различных типов русловых процессов

Горные русла с неразвитыми аллювиальными формами и порожисто-водопадные русла распространены преимущественно на малых реках; им соот-

ветствуют гораздо большие диапазоны уклонов: от 7-10 до 35%о и от 25 до 95%о, соответственно.

Определённые сочетания типов русловых процессов и условий развития русловых деформаций определяют существование на Камчатке 20 разновидностей морфодинамических типов русел, 10 из которых формируются в горных районах, 10 - в равнинных. Эта типизация в несколько генерализованном виде легла в основу карты русловых процессов (табл. 1).

Таблица 1. Распространенность морфодинамических типов русел в пределах

геоморфологических районов и в целом по полуострову

Морфо-динамический тип русла Геоморфологический район

Горный (Срединный и Восточный хребты) Вулканический (Восточный вулканический район) Равнинный (Западно-Камчатская и Центрально-Камчатская равнины) Восточный Приморский район В целом по полуострову

Горные реки 48,8

1 27,3 24,7 1,50 15,1 18,3

2 33,7 30,8 ЗД1 19,0 23,1

3 6,79 6,55 1,86 4,42 5,11

4 0,33 12,3 0,71 0,00 2,28

Полугорные река 39,3

1 2,23 1,65 2,34 2,18 2,16

2 19,8 12,0 37,3 32,5 24,9

3 9,07 9,94 18,6 12,4 12,2

4 0,00 0,23 0,13 0,00 0,07

Равнинные реки 11,9

1 0,13 0,00 0,48 0,68 0,27

2 0,60 1,75 31,7 12,6 10,8

з 0,01 0,15 2,34 1,08 0,80

1 - прямолинейные русла, чередующиеся с врезанными, вынужденными и адаптированными излучинами и одиночными русловыми разветвлениями; 2 - меандрирующие русла, 3 - пойменные и русловые разветвления; 4 - осерёдковые разветвления (блуждающие русла)

Почти половина всех рек приходится на горные, причем в средне- и высокогорьях преобладают порожисто-водопадные русла и русла с неразвитыми аллювиальными формами, в низкогорьях и предгорьях они сменяются руслами с развитыми аллювиальными формами. Среди первых двух типов в условиях

ограниченного развития русловых деформаций преобладают прямолинейные русла, ниже по течению сменяющиеся меандрирующими, а при выходе на равнины или в долины более крупных рек - разветвленными.

Смена горных районов равнинами сопровождается развитием полугорных рек. Малым рекам соответствуют в основном меандрирующие русла, более крупным - разветвленные.

Большие уклоны территории способствуют тому, что даже в пределах низменностей многие реки характеризуются полугорным типом руслового процесса. На долю равнинных русел приходится около 10% длины всех рек; распространены они преимущественно на малых реках, либо в нижнем течении крупных рек. Исключением является р. Камчатка, которая на протяжении 600 км протекает по Центрально-Камчатской равнине и имеет равнинное русло.

На долю специфических блуждающих русел с осередковыми разветвлениями, формирующихся на реках, стекающих со склонов вулканов, приходится около 2,5% длины всех рек; распространены они преимущественно в вулканических районах.

Четкая смена типов русел прослеживается также по высотным зонам. От 0 до 200 м преобладают полугорные меандрирующие русла; от 200 до 500 м -горные меандрирующие русла; от 500 до 1500 м - горные прямолинейные и меандрирующие русла; выше 1500 м - горные прямолинейные русла. В последнем высотном поясе велика также доля блуждающих русел вулканических рек с осередковыми разветвлениями.

На основании данных об интенсивности горизонтальных русловых деформаций и сопоставлении их со значениями коэффициента стабильности русла К, НИ. Маккавеева [1969] разработана типизация русел рек Камчатки по степени устойчивости. Наиболее интенсивные переформирования характерны для равнинного меандрирующего русла р. Камчатки и полугорных разветвленных русел (рис. 3). Последние широко распространены в среднем и нижнем течении большинства крупных рек полуострова, характеризующихся существенными изменениями рисунка сети рукавов даже в течение одного паводка. Ко-

эффициент стабильности русел таких рек не превышает 200, скорости размыва берегов (Сб=1-4 м/год) и интенсивность трансформации структуры русловых разветвлений (А[К-Л/Ц до 1 км"'/год) максимальны.

Рис. 3. Переформирования разветвленного полугорного русла (р. Авача на участке

впадения р. Лигачевская)

Особым типом неустойчивого русла являются осередковые разветвления вулканических рек, структура которых случайна и полностью видоизменяется после прохождения очередного паводка, а также в результате суточных колебаний стока воды. Время существования отдельных проток измеряется десятками минут, коэффициент трансформации структуры разветвлений Д(Ка/Ь) достигает 30 км"'/сутки.

В главе 6 дана оценка опасных проявлений русловых процессов на реках Камчатки; показаны возможности их учета при использовании рек в различных сферах хозяйственной деятельности.

Русловые процессы на реках Камчатки являются одним из основных природных процессов, причиняющих значительный ущерб хозяйственной деятельности, а, следовательно, играют важнейшую роль в социально-экономическом развитии региона. Только в период с 2004 по 2008 гг. 5 поселков испытали на себе негативные проявления развития русловых деформаций.

На основании натурных наблюдений и данных об интенсивности горизонтальных русловых деформаций использована классификационная шкала оценки степени опасности проявлений русловых процессов по пятибалльной системе (от 0 до 4).

Региональный анализ чрезвычайных ситуаций, связанных с переформированиями речных русел, свидетельствует об их приуроченности именно к разветвленным руслам полугорных рек, имеющих максимальный балл опасности. Переформирования структуры разветвленных русел приводят к перераспределению стока воды между рукавами, вызывая интенсивные, даже катастрофические размывы берегов. При отсутствии своевременного контроля ситуации возникает непосредственная угроза хозяйственным объектам, как случилось на р. Аваче (пос. Северные Коряки и пос. Коряки) и р. Палане (пгг Палана). Одновременно слабое научное обоснование проектов регулирования русел на обеих реках привело к удорожанию русловых работ и их низкой эффективности.

Значительный сток воды и бурный характер течения камчатских рек наносят большой ущерб средствам коммуникации (дорогам и мостовым переходам) в случаях изменения морфологии русел, сильного стеснения их поперечного сечения (р. Сарайная в бассейне р. Большой, 2005 г.; р. Андриановка в бассейне р. Камчатки, 2007 г.).

Резкое снижение устойчивости русел характерно для участков их спрямления при сооружении руслоотводов в районах разработок полезных ископаемых (бассейн р. Вывенки). Неучет этих факторов часто приводит к прорыву

стенок руслоотводов, попаданию речных вод в пределы полигонов разработок и, в результате, к многократному увеличению стока наносов (р. Левтыриныва-ям, 2007 г.). В результате, ниже по течению при выходе рек из гор на равнины происходит аккумуляция транспортируемого материала, формирование островов и смена типа русла с неразветвленного на разветвленное.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. В особых природных условиях Камчатского полуострова общие факторы русловых процессов (сток воды и наносов, геолого-геоморфологическое строение) приобретают определенную специфику; активное влияние на русла рек оказывают вулканизм, селевая активность, древесные заломы, нерест лососевых рыб.

2. Широкое распространение на полуострове трещиноватых лавовых покровов и вулканогенных пирокластических отложений определяет высокую интенсивность фильтрации атмосферных осадков и речных вод, что приводит к значительной внутригодовой неравномерности стока воды. Связанные с ней сезонные пересыхания многих малых рек в предгорных районах находят отражения во временном увеличении устойчивости их русел, упрощении структуры разветвленных участков вплоть до смены типа русла на неразветвленное.

3. Процессы недавнего и современного вулканизма находят отражение в характеристиках стока воды и наносов, особенностях морфологии и динамики русел рек. Вулканические реки отличаются очень сильной как внутригодовой, так и внутрисуточной изменчивостью стока воды, повышенной мутностью (более 200 г/м3), меньшей крупностью руслообразующих наносов за счет более интенсивного истирания и дробления сильно пористых пирогенных обломков. В районах современного вулканизма реки имеют блуждающие русла и отличаются очень динамичной структурой осередковых разветвлений.

последующим активным развитием растительности. Установлены масштабы этого воздействия (не менее 5 % стока наносов формируется благодаря механическому воздействию рыб на дно русла). Вместе с тем, очевидно, что изучение этих процессов требует дальнейших исследований.

5. Обильная древесная растительность на поймах рек предгорных и равнинных районов, в том числе связанная с обильным поступлением органического вещества, обусловливает широкое распространение древесных заломов в руслах, приводящих к интенсификации русловых переформирований и наносящих существенный ущерб прибрежным населенным пунктам. Наибольшая частота заломов характерна для полугорных разветвленных рек - до 50 ед/км.

6. Развитие продольных профилей рек Камчатки как следствие вертикальных русловых деформаций отличается разнообразием в соответствии с изменениями природных факторов (водоносности, геолого-геоморфологических условий, стока наносов). В целом для рек Камчатки характерна невыработанность продольных профилей рек, связанная с молодой геологической историей и преобладанием горных районов.

7. Совокупность общих и специфических факторов русловых процессов определяет существование 20 морфодинамических разновидностей русел, которые при создании карты русловых процессов были объединены в 11 основных типов (4 - на горных, 4 - на полугорных и 3 - на равнинных реках), отличающихся по режиму русловых деформаций. Максимальные переформирования характерны для равнинных меандрирующих рек, пойменных и русловых разветвлений полугорных рек. Наиболее устойчивыми являются горные прямолинейные русла.

8. Тесное соседство горных и равнинных районов обусловливает резкие изменения гидрологических и гидравлических характеристик потоков, что находит отражение в быстрой смене одних типов русел другими. В горных районах преобладают горные меандрирующие русла, значительна доля прямолинейных русел, в равнинных районах - полугорные и равнинные меандрирую-

щие русла при значительной доле полугорных разветвленных русел. Четкая смена типов русел прослеживается по высотным зонам.

9. Большие уклоны территории и значительная водоносность многих камчатских рек отражается в интенсивных горизонтальных деформациях, приводящих к размывам дорог, обрушениям мостовых переходов и строений по берегам рек. Установленные формы опасных проявлений русловых процессов и соответствующие рекомендации для их предотвращения необходимо учитывать при организации любой хозяйственной деятельности в долинах рек.

10. Развитие горнодобывающей и гидроэнергетической промышленности требуют детального изучения русловых процессов и прогнозирования русловых деформаций в целях обеспечения экологической безопасности и сохранения рек как важнейшего звена в цикле воспроизводства популяций тихоокеанского лосося.

Список работ по теме диссертации

Основные научные результаты работы опубликованы в периодических изданиях, рекомендованных ВАК:

1. Ермакова A.C., Чалов С.Р. Русловые процессы на реках бассейна р. Большой (Западная Камчатка) // Вестник Моск. ун-та. Сер. 5. География, 2007. №6. С. 64-71.

2. Ермакова A.C. Продольные профили, вертикальные русловые деформации и их связь с типами русел на реках Камчатки // Геоморфология. 2008. №4. С. 65-75.

Кроме того, содержание диссертации отражено в следующих публикациях:

3. Ермакова A.C., Есин Е.В., Чалов С.Р. Разнообразие условий среды обитания и структуры сообществ молоди рыб в водотоках бассейна р. Большой. Предварительные результаты исследования // Сохранение биоразнообразия Камчатки и прилегающих морей. Материалы VI науч. конф. Петропавловск-Камчатский, 2005. С. 40-43.

4. Ермакова A.C. Развитие продольных профилей и морфодинамика русел рек в бассейне р. Большой (полуостров Камчатка) // Общие и прикладные вопросы эрозионных и русловых процессов. М.: изд-во Моск. ун-та, 2006. С. 94-100.

5. Ермакова A.C. Продольные профили и направленные вертикальные деформации русел рек бассейна р. Большой (полуостров Камчатка) // Двадцать второе пленарное межвузовское координационное совещание по проблеме эрозионных, русловых и устьевых процессов. Новочеркасск, 2007. С. 137-139.

6. Ермакова A.C., Чалов С.Р. Рекреационное использование рек Камчатки в условиях пространственной изменчивости типов русел // Рекреационное природопользование, туризм и устойчивое развитие регионов. Материалы научно-практической конференции. Барнаул, 2007. С. 128-131.

7. Ермакова A.C. Специфика факторов русловых процессов и условий формирования русел рек Камчатки // Маккавеевские чтения - 2007. М.: изд-во Моск. ун-та, 2008. С. 16-25.

8. Ермакова A.C. Водный режим как фактор русловых процессов на реках Камчатки // Общие, экологические и инженерные аспекты изучения гидрологических, русловых и эрозионных процессов. М.: изд-во Моск. ун-та, 2008. С. 74-80.

9. Ermakova A.S. The intensity of channel deformations of Kamchatka peninsula rivers under the influence of different human activities // Antropopresia w görach i naprzedpolu zapis zmian w formach terenu i osadach. Glukholazy, Poland, 2008. P. 16-17.

10. Ермакова A.C. Морфодинамические типы русел рек Камчатки: условия формирования и закономерности пространственного распространения // Двадцать третье пленарное межвузовское координационное совещание по проблеме эрозионных, русловых и устьевых процессов. Калуга, 2008. С. 122-124.

11. Ермакова A.C., Чалов С.Р. Оценка стока наносов рек Дальнего Востока ниже открытой разработки россыпей // Природные, социально-экономические и этнокультурные процессы в России. Часть 1. Казань, 2008. С. 211-214.

12. Ермакова A.C. Русловой режим вулканических рек Камчатки // Двадцать четвертое пленарное межвузовское координационное совещание по проблеме эрозионных, русловых и устьевых процессов: доклады и сообщения. Барнаул: изд-во Алт. ун-та, 2009. С. 89-90.

13. Ермакова A.C. Опасные проявления развития русловых процессов на реках Камчатки и их учет в различных сферах хозяйственной деятельности // Чтения памяти академика К.В. Семакова. СВНЦ ДВО РАН. Магадан, 2009. (в печати)

Напечатано с готового оригинал-макета

Издательство ООО "МАКС Пресс" Лицензия ИД N 00510 от 01.12.99 г. Подписано к печати 30.10.2009 г. Формат 60x90 1/16. Усл.печ.л. 1,0. Тираж 120 экз. Заказ 594. Тел. 939-3890. Тел./факс 939-3891 119992, ГСП-2, Москва, Ленинские горы, МГУ им. М.В. Ломоносова, 2-й учебный корпус, 627 к.

Содержание диссертации, кандидата географических наук, Ермакова, Александра Сергеевна

Введение.

Глава 1. Общая характеристика речной сети полуострова Камчатка.

1.1. Строение речной сети.

1.2. История исследования камчатских рек и их гидрологическая изученность.

Глава 2. Основные факторы и условия формирования русел рек.

2.1. Тектоника, геологическое строение и рельеф Камчатки.

2.2. Влияние геолого-геоморфологических условий на формирование русел рек.

2.3. Сток воды и водный режим рек.

2.4. Сток взвешенных наносов.

2.5. Руслообразующие наносы.

2.6. Руслоформирующие расходы воды.

Глава 3. Специфические природные и антропогенные факторы формирования русел рек.

3.1. Вулканизм как фактор русловых процессов на реках Камчатки.

3.2. Сели как фактор русловых процессов на реках Камчатки.

3.3. Ихтиологический фактор русловых процессов на реках Камчатки.

3.4. Древесные заломы как факторы русловых процессов на реках Камчатки.

3.5. Хозяйственная деятельность как фактор русловых процессов на реках Камчатки.

Глава 4. Вертикальные русловые деформации, развитие и форма продольных профилей рек Камчатки.

Глава 5. Морфодинамические типы русел и их гидролого-морфодинамический анализ.

5.1. Типы русловых процессов рек Камчатки.

5.2. Типизация и распространение русел рек разных морфодинамических типов.

5.3. Устойчивость русел рек и горизонтальные русловые деформации.

Глава 6. Прикладные аспекты изучения русловых процессов на реках Камчатки.

6.1. Оценка опасности проявлений русловых процессов на реках Камчатки.

6.2. Использование рек Камчатки в различных сферах хозяйственной деятельности.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Русловые процессы на реках Камчатки"

Актуальность работы. Полуостров Камчатка — один из наименее изученных регионов России в гидрологическом отношении в целом; исследования русловых процессов на реках Камчатки до сих пор практически не проводились.

Контрастный рельеф полуострова, распространение современных вулканогенных отложений, своеобразный режим стока воды с хорошо выраженным половодьем и значительными паводками, специфические условия формирования стока наносов, обильная пойменная растительность, жизненный цикл водных организмов, наличие селевых районов обусловливают особые условия формирования русел рек, которые вследствие природных особенностей региона имеют ярко выраженные региональные черты. Исследование русловых процессов весьма актуально в связи с тем, что Камчатка является одним из крупнейших мировых рыбопромышленных регионов, а ее реки представляют собой места нереста рыб ценных пород. При этом именно русла разных типов и русловые процессы являются главным абиотическим фактором, определяющим функционирование сообществ водной биоты. Структура экономики Камчатского края такова, что основные отрасли хозяйства тяготеют к рекам — рыбное хозяйство, горнодобывающая промышленность, гидроэнергетика, строительство населенных пунктов; решение многих задач непосредственно зависит от того, насколько учтена руслоформирующая деятельность рек.

На полуострове потребности в изучении русловых процессов определяются интенсивными переформированиями русел рек, которые приводят к разрушениям хозяйственных объектов, расположенных по берегам. Знание основных закономерностей русловых процессов на реках Камчатки необходимо при осуществлении мероприятий по регулированию русел рек и организации различного вида строительных работ по берегам рек, при рекреационном освоении края и в горнодобывающей промышленности. Все это определяет актуальность работы, в которой впервые дается анализ русловых процессов на реках Камчатки.

Цели и задачи работы. Основной целью работы было изучение и оценка закономерностей формирования, распространения и динамики русел рек различных типов в условиях специфической природы Камчатского полуострова. При этом были решены следующие задачи:

1) определены основные факторы русловых процессов, в том числе специфические, проявляющиеся только на реках Камчатки;

2) дана оценка влияния на русловые процессы рек региональных факторов: вулканической деятельности (вулканогенный характер рельефа), массового нереста в реках популяций тихоокеанского лосося, формирования в руслах рек древесных заломов.

3) изучены особенности развития продольных профилей рек и дана оценка вертикальных русловых деформаций;

4) разработана морфодинамическая типизация русел рек Камчатки и выявлены закономерности их пространственного распространения;

6) дана оценка опасных проявлений русловых процессов и их влияния на различные сферы хозяйственной деятельности Камчатского края.

Объекты, состав и методика исследований. Объектом изучения в работе являются все реки Камчатского полуострова. Выделение района исследований осуществлялось по бассейнам рек, протекающих на стыке полуостровной и материковой части Камчатского края.

При проведении исследований использовались литературные источники по гидрологии, геологии и геоморфологии Камчатки, а также разнообразные картографические материалы — топографические карты масштаба 1:100 ООО и 1:200 ООО; аэрофотоснимки 1960-х гг., предоставленные институтом Вулканологии и сейсмологии ДВО РАН; космические снимки (ЗшскВш! из архива

Digital Globe и снимки LandSat из архива Global Land Cover Facility, отчеты ВНИРО и КамчатНИРО, съемки русла р. Камчатки, выполненные Сибгипро-речтрансом, данные наблюдений Гидрометслужбы РФ вплоть до 2005 г. Выбирались реки, обеспеченные наиболее продолжительными рядами наблюдений за стоком воды и наносов.

В основу работы легли материалы овместных экспедиций кафедры гидрологии суши географического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова и Всероссийского научно-исследовательского института рыбного хозяйства и океанографии 2003-2008 гг. с непосредственным участием автора в 2005 и 2007 гг. Изыскания проводились на более чем 70 реках в 7 бассейнах полуострова, включая крупнейшие — реки Камчатку и Большую, а также реки и ручьи районов современной вулканической активности (р. Сухая Авачинская, р. Фальшивая, руч. Козельский и др.) и районов добычи россыпной платины (бассейн р. Вывенки). В состав комплексных натурных исследований входили промерные работы и съемка русел, измерения расходов воды и уклонов водной поверхности, картирование морфодинамических типов русел, измерения мутности воды и стока наносов в реках и ручьях, изучение гранулометрического состава руслообразующих наносов, картирование и количественное описание древесных заломов, стационарные наблюдения за режимом вулканических рек.

Для визуализации пространственного распространения факторов русловых процессов и морфодинамических типов русел использованы ГИС-технологии (оболочка ArcGIS).

Научная новизна работы.

2. Выявлены особенности формирования и развития русел рек в районах современной вулканической активности;

4. Применена и уточнена морфодинамическая классификация русел рек в соответствие с природными особенностями региона и впервые составлена карта русловых процессов на реках Камчатки (масштаб 1:1500000). Основные защищаемые положения.

2. Проявления вулканизма находят отражение в режиме стока воды и наносов, в русловых процессах рек, протекающих не только в районах современной вулканической активности, но и за их пределами — в районах распространения пород вулканического происхождения.

3. Ихтиологический фактор русловых процессов выражается в том, что популяции тихоокеанского лосося, заходящего на нерест в реки Камчатки вызывают масштабные переформирования русел рек и последующее изменение стока наносов.

5. На реках полуострова существует 20 разновидностей типов русел, из них 10 формируются в горных районах, 10 — в равнинных. Распространение различных типов подчиняется влиянию основных (общих) и специфических факторов русловых процессов.

6. Реки, формирующиеся в районах современной вулканической деятельности, характеризуются специфическим гидрологическим и русловым режимом, распространением блуждающих русел с осередковыми разветвлениями.

Практическая значимость работы связана с привлечением полученных в работе результатов к решению ряда прикладных задач в области рыбного и водного хозяйства, горнодобывающей промышленности, гидроэнергетики. С 2004 по 2008 гг. автор участвовала в работах по проекту Программы развития Организации Объединенных Наций и Глобального Экологического Фонда «Сохранение биоразнообразия лососевых Камчатки и их устойчивое использование». В рамках проекта с участием автора проведено создание гидролого-геоморфологической основы для рыбохозяйственного районирования бассейна реки Большой.

1) Мониторинг воздействия геологоразведочных работ и разработки россыпной платины на условия воспроизводства и состояние рыбных запасов в бассейне р. Вывенки (Федеральное агентство по рыболовству РФ, КамчатНИРО — ВНИРО), 2006, 2007 гг.;

2) Оценка фактической функциональной эффективности рыбозащитного устройства (РЗУ) на водозаборе подводящего канала Быстринской МГЭС-4 (Федеральное агентство по рыболовству РФ, КамчатНИРО — ВНИРО), 2008 г.;

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались на XXII, XXIII и XXIV пленарных совещаниях Межвузовского научно-координационного совета по проблеме эрозионных, русловых и устьевых процессов (Новочеркасск, 2007; Калуга, 2008, Барнаул-Горно-Алтайск, 2009); на научных семинарах молодых ученых ВУЗов, объединяемых Межвузовским научно-координационным советом по проблеме эрозионных, русловых и устьевых процессов (Волгоград, 2006; Курск, 2008); на научно-практической конференции «Рекреационное природопользование, туризм и устойчивое развитие регионов» (Барнаул, Горно-Алтайск, 2007); на конференции «Маккавеевские чтения-2007» (Москва, МГУ, 2007); на международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых по фундаментальным наукам «Ломоносов-2008» (Москва, МГУ, 2008); на международной конференции «Экологические проблемы в предгорной зоне» (Глухолазы, Польша, 2008); на семинаре летней школы Итало-Российского института (Палермо, Сицилия, 2009).

Результаты исследований опубликованы в 7 научных статьях, из них 2 в реферируемых журналах, рекомендованных ВАК для публикации («Вестник Московского университета». Сер. 5. География», «Геоморфология»), и 7 тезисах докладов.

Автор выражает благодарность сотрудникам лаборатории воспроизводства лососевых рыб ВНИРО за содействие в проведении полевых исследований и дальнейшей обработке материалов — заведующему лабораторией к.б.н. Леману В.Н. и старшему научному сотруднику к.б.н. Есину Е.В., а также научному сотруднику Горину С.Л. за предоставление литературного материала и помощь в сборе данных гидрологических наблюдений; сотрудникам КамчатНИРО, в частности, Улатову А.В. за помощь в организации полевых работ на объектах исследований; сотруднику Института вулканологии и сейсмологии ДВО РАН Тембрелу И.И. Автор благодарна сотрудникам кафедры гидрологии суши и научно-исследовательской лаборатории эрозии почв и русловых процессов географического факультета за постоянное содействие на всех этапах написания диссертации, в частности, старшему научному сотруднику к.г.н. Суркову В.В. за предоставление картографического материала и научному сотруднику к.г.н. Чалову С.Р., принимавшему активное участие в подготовке и проведении исследований.

Заключение Диссертация по теме "Гидрология суши, водные ресурсы, гидрохимия", Ермакова, Александра Сергеевна

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В работе выявлены основные закономерности стока воды и наносов, морфологии и динамики русел рек Камчатского полуострова.

3. Процессы недавнего и современного вулканизма находят отражение в характеристиках стока воды и наносов, особенностях морфологии и динамики русел рек. Вулканические реки отличаются очень сильной внутригодовой, а также внутрисуточной изменчивостью стока воды, повышенной мутностью о более 200 г/м ), меньшей крупностью руслообразующих наносов за счет более интенсивного истирания и дробления сильно пористых пирогенных обломков. В районах современного вулканизма реки имеют блуждающие русла и отличающиеся очень динамичной структурой осередковых разветвлений.

4. Ихтиологический фактор русловых процессов на нерестовых реках Камчатки складывается из совокупности средообразующей роли идущих на нерест и нерестящихся лососей и привноса органического вещества на поймы рек с последующим активным развитием растительности. Установлены масштабы этого воздействия (не менее 5-10 % стока наносов формируется благодаря механическому воздействию рыб на дно русла). Вместе с тем, очевидно, что изучение этих процессов требует дальнейших исследований.

5. Обильная древесная растительность на поймах рек предгорных и равнинных районов, в том числе связанная с обильным поступлением органического вещества, обусловливает широкое распространение древесных заломов в руслах, приводящих к интенсификации русловых переформирований и наносящих существенный ущерб прибрежным населенным пунктам. Наибольшая частота заломов наблюдается на полу горных разветвленных реках (около 50 ед/км).

6. Развитие продольных профилей рек Камчатки как следствие вертикальных русловых деформаций отличается разнообразием в соответствии с изменениями природных факторов (водоносности, геолого-геоморфологических условий, стока наносов). В целом для рек Камчатки характерна невыработан-ность продольных профилей рек, связанная с преобладанием горных районов и резкими их переходами к равнинам.

7. Совокупность общих и специфических факторов русловых процессов определяет существование 20 морфодинамических разновидностей русел, которые при создании карты русловых процессов были объединены в 11 основных типов (4 - на горных, 4 - на полугорных и 3 — на равнинных реках), отличающихся по режиму русловых деформаций. Максимальные переформирования характерны для равнинных меандрирующих рек, пойменных и русловых разветвлений полугорных рек. Наиболее устойчивыми являются горные прямолинейные русла.

8. Тесное соседство горных и равнинных районов обуславливает резкие изменения гидрологических и гидравлических характеристик потоков, что находит отражение в быстрой смене одних типов русел другими. В горных районах преобладают горные меандрирующие русла, значительна доля прямолинейных русел, в равнинных районах — полугорные и равнинные меандрирующие русла при значительной доле полугорных разветвленных русел. Четкая смена типов русел прослеживается по высотным зонам.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата географических наук, Ермакова, Александра Сергеевна, Москва

1. Алексеевский Н.И., Айбулатов Д.Н., Косицкий А.Г. Масштабные эффекты изменения стока в русловой сети территории // География, общество и окружающая среда. Том VI. Динамика и взаимодействия атмосферы и гидросферы. М.: Городец, 2004. С. 345-^12.

2. Алтунин С.Т. Регулирование русел. М.: Сельхозгиз, 1956. 336 с.

3. Белый Б.В., Чалов P.C., Региональные особенности руслоформирующих расходов воды на реках Средней Азии // Изв. АН СССР. Серия географическая. 1984. №5. С. 107-116.

4. Беркович K.M., Чалов P.C., Чернов A.B. Экологическое рсловедение. М.: ГЕОС, 2000.332 с.

5. Болысов С.И. Биогенное рельефообразование на суше // дисс. д-ра геогр. наук. Т.2. 2003.313 с.

6. Брайцева O.A., Краевая Т.С., Мелекесцев И.В. Наземные дельты Камчатки // Геоморфология. №3. 1975. С. 51-58.

7. Васьковский М.Г. Годовой сток рек Камчатки // Труды ДВ НИГМИ, вып. 8, 1959. С. 5-31.

8. Васьковский М.Г. Типизация рек Камчатки и некоторые вопросы изучения их стока // Труды ДВ НИГМИ, вып. 11, 1960. С. 130-153.

9. Виноградов Ю. Б. О селевых явлениях на Камчатке // Труды КазНИГМИ, вып. 33. 1969. С. 139-143.

10. Виноградова H.H., Крыленко И.В., Перов В.Ф. Особенности русловых процессов р. Баксана в условиях активной селевой деятельности // Эрозия почв и русловые процессы. Вып. 15. М., 2005. С. 126-148.

11. Власов Г.М. Новые данные по геологии Камчатки и перспективы ее ру-доносности // Советская геология, №5. 1958. С. 3-18.

12. Власов Г.М., Чемеков Ю.Ф. Основные этапы формирования рельефа полуострова Камчатки в четвертичный период и его геоморфологическое районирование // Изв. ВГО, 1950. Т. 82, вып. 3. С. 262-272.

13. Власов Г.М., Ярмолюк В.А., Жегалов Ю.В. Некоторые основные вопросы тектоники Камчатки // Советская геология, № 6. 1963. С. 32-50.

14. Геологическая карта Камчатки // Объяснительная записка. М.: Изд-во АН СССР, 1940.

15. Геология СССР. Т.31. 4.1, Геологическое описание. М.: Недра, 1964. 733с.

16. Евдотьев Ю.А. Условия формирования и общая характеристика половодья рек Камчатки // Сборник работ Петропавловской ГМО. Вып. 1. С. 16-23.

17. Евсеева Н.С. Современный морфолитогенез юго-востока ЗападноСибирской равнины. Томск: Изд-во HTJI, 2009. 484 с.

18. Ермакова A.C. Водный режим как фактор русловых процессов на реках Камчатки // Общие, экологические и инженерные аспекты изучения гидрологических, русловых и эрозионных процессов. Сборник статей. Москва, 2008. С. 74-80.

19. Ермакова A.C. Опасные проявления развития русловых процессов на реках Камчатки и их учет в различных сферах хозяйственной деятельности // Чтения памяти академика К.В. Семакова. СВНЦ ДВО РАН. Магадан, 2009. (в печати)

20. Ермакова A.C. Продольные профили, вертикальные русловые деформации и их связь с типами русел на реках Камчатки // Геоморфология. 2008. №4. С. 65-75.

21. Ермакова A.C., Чалов С.Р. Оценка стока наносов рек Дальнего Востока ниже открытой разработки россыпей // Природные, социально-экономические и этнокультурные процессы в России. Сборник статей. Часть 1. Казань, 2008. С. 211-214.

22. Есин Е.В. Структура населения и условия обитания рыб типичной малой реки Западной Камчатки // Автореф. дисс. на соискание ученой степени канд. биол. наук. М.: ВНИРО, 2008. 24 с.

23. Есин Е.В., Чалов С.Р. Сообщества лососевых рыб пересыхающих водотоков (на примере р. Китхажинец, западная Камчатка) // Сохранение биоразнообразия Камчатки и прилегающих морей / Материалы VII науч. конф. Петропавловск-Камчатский, 2006. С. 169-171.

24. Земцов A.A., Бураков Д.А. Современные геоморфологические процессы в центральной части Западно-Сибирской равнины // Проблемы геоморфологии и неотектоники платформенных областей Сибири. Т. 3. Новосибирск, 1970. С. 133-142.

25. Золотухин С.Ф., Махинов А.Н. Заломы в нижнем течении р. Гур и их влияние на динамику нерестилищ осенней кеты // Амур на рубеже веков. Ч. III. Хабаровск: ИВЭП ДВО РАН. 1999. С. 74-77.

26. Камчатка, Курильские и Командорские острова. М.: Наука, 1974. 439 с.

27. Кольцов Д.В. Средообразующая деятельность проходных рыб в период нереста (на примере ихтиоцена р. Даги, Северо-Восточный Сахалин) // Вопросы ихтиологии. Т. 15. №1. 1995. С. 75-78.

28. Костенко Н.П. Неотектоника наземных дельт // Доклады АН СССР, нов.сер., т. 99, №4, 1954. С. 597-600.

29. Корчуганова Н.И. Современные структуры Камчатки // Отечественная геология, №12, 1997. С. 24-32.

30. Краевая Т.С. Краткая характеристика селеопасных районов Камчатки // «Труды КазНИГМИ, вып. 33, 1969. С. 144-150.

31. Краевая Т.С. Сухие реки районов Ключевской и Авачинской групп вулканов // Вопросы географии Камчатки, вып. 2. Петропавловск-Камчатский, 1964. 56-62 с.

32. Крашенинников С.П. Описание земли Камчатки. 1755 г. / В изложении по подлиннику и под. ред. Н.В. Думитрашко и Л.Г. Каманина. М.: Географгиз, 1948. 292 с.

33. Крошкин. А.Н., Талмаза В.Ф. Гидроморфометрические характеристики горных рек. Фрунзе, 1968. 254 с.

34. Кузнецов К.Л., Чалов P.C. Русловые процессы и морфология русел горных рек в условиях активной селевой деятельности (на примере рек северного склона Заилийского Алатау) // Геоморфология. 1988. №2. С. 71-78.

35. Курдюков К.В. Строение наземной (субаэральной) дельты // Докл. АН СССР, т. 94, вып. 4, 1954. С. 745-748.

36. Леванидов В.Я. Экосистемы лососевых рек Дальнего Востока // Беспозвоночные животные в экосистемах лососевых рек Дальнего Востока. Владивосток: ДНЦ АНСССР. 1981. С. 3-21.

37. Лодина Р.В. Сортировка аллювия в реках Западной Грузии // Эрозия почв и русловые процессы. Вып. 4. 1974. С. 143-148.

38. Лодина Р.В. Формирование состава и распределение современного руслового аллювия равнинных и горных рек (на примере рек Кавказа, Средней Азии и Сибири) // Автореф. дисс. на соискание учёной степени к.г.н. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1975. 30 с.

39. Лодина Р.В., Хакимов С.К., Чалов P.C. Современный русловой аллювий больших горных рек Западного Тянь-Шаня и их притоков // Геоморфология. 1984. №2. С 67-73.

40. Лодина Р.В., Чалов P.C. О влиянии притоков на состав наносов и деформации русла главной реки // Вестник МГУ, сер. 5, География, №4, 1971. С. 6570.

41. Львович М.И. Вода и жизнь. М.: Мысль, 1989. 254 с.

42. Лю Шугуан, Чалов P.C. Морфодинамические типы русел рек Хуанхэ и Янцзы (нижнее течение) и условия их формирования // Геоморфология. 2000. №1. С. 106-116.

43. Любимова Е.Л. Камчатка. Физико-географический очерк. М., Географгиз,1961.

44. Маккавеев Н.И. Сток и русловые процессы. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1971.114 с.

45. Маккавеев Н.И. Русло реки и эрозия в её бассейне. М.: Изд-во Акад. наук СССР, 1955. 343 с.

46. Маккавеев Н.И., Чалов P.C. Русловые процессы. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1986. 264 с.

47. Мараханов В.И., Потапьев C.B. Структурное районирование Камчатской тектонической области. М.: Наука, 1981. 88 с.

48. Мелекесцев И. В. Рельеф и отложения молодых вулканических районов Камчатки. М.: Наука, 1970. 102 с.

49. Многолетние данные о режим и ресурсах поверхностных вод суши. Т.1. РСФСР. Вып. 18. Л.: Гидрометеоиздат, 1987. 385 с.

50. Нежиховский P.A. Русловая сеть бассейна и процессы формирования стока воды. Л.: Гидрометеоиздат, 1971. 475 с.

51. Олюнин В.Н. Некоторые вопросы геоморфологии Камчатки, связанные с геоморфологическим районированием // Природные условия и районирование Камчатской области. М.: Изд-во АН СССР, 1963. С. 64-68.

52. Пийп Б.И. Ключевская сопка и ее извержения в 1944 1945 гг. и в прошлом // Труды Лабор. вулканологии. 1956, вып. 2. 312 с.

53. Ресурсы поверхностных вод СССР. Т. 20, Камчатка. JL: Гидрометеоиздат, 1973. 367 с.

54. Ресурсы поверхностных вод СССР // Основные гидрологические характеристики // т. 20, Камчатка. JL: Гидрометеоиздат, 1967. 141 с.

55. Ресурсы поверхностных вод СССР // Основные гидрологические характеристики // т. 20, Камчатка. JL: Гидрометеоиздат, 1977. 292 с.

56. Ресурсы поверхностных вод СССР // Основные гидрологические характеристики // т. 20, Камчатка. JL: Гидрометеоиздат, 1980. 276 с.

57. Россинский К.И., Кузьмин И.А. Некоторые вопросы прикладной теории формирования речных русел // Проблемы регулирования речного стока. М.: Изд-во АН СССР, 1947. С. 88-129.

58. Селеопасные районы СССР. Под. ред. Флейшмана С.М. и Перова В.Ф. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1976. 308 с.

59. Симко P.C. Запасы западно-камчатских лососей и их промысловое значение // Известия ТИНРО. Том XLI. 1954. С. 3-10.

60. Тарбеева A.M. Морфология и динамика русел водотоков овражно-балочной сети и малых рек юга лесной зоны Европейской территории России // Автореф. дисс. на соискание ученой степени к.г.н. М.: Изд-во Моск. ун-та, 2007. 24 с.

61. Тихонов В.И. Схема тектоники южной части полуострова Камчатки // Докл. АН СССР, т. 127, №1, 1959. С. 176-179.

62. Чалов P.C. Выработанный продольный профиль и направленные вертикальные деформации речных русел//Геоморфология. №3. 1995. С. 18-24.

63. Чалов P.C. Географические исследования русловых процессов. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1979. 232 с.

64. Чалов P.C. К вопросу о типизации русловых процессов и руслоформи-рующих расходах воды (ответ «опонентам») // Эрозия почв и русловые процессы. Вып. 16. М., 2008. С. 263-274.

65. Чалов Р.С. Русловедение: теория, география, практика. Том 1. Русловые процессы: факторы, механизмы, формы проявления и условия формирования речных русел. М.: Изд-во ЛКИ. 2008. 608 с.

66. Чалов С.Р. Биологический фактор русловых процессов на реках Дальнего Востока // Двадцать третье пленарное межвузовское координационное совещание по проблеме эрозионных, русловых и устьевых процессов. Калуга, 2008. С. 213-215.

67. Чалов С.Р. Гидрологические функции разветвленных русел // Автореф. дисс. на соискание ученой степени канд. геогр. наук. М.: Изд-во Моск. ун-та, 2007. 24 с.

68. Чалов С.Р. Учет русловых процессов при гидротехническом строительстве на реках Камчатки // Общие, экологические и инженерные аспекты изучения гидрологических, русловых и эрозионных процессов. Сборник статей. М.: Изд-во Моск. ун-та, 2008. С. 306-313.

69. Экспериментальная геоморфология. Вып. II. Под ред. Н.И. Маккавеева. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1969. 178 с.

70. Chalov S.R. Impact of placer mining on sediment yield of Koryak plateau rivers (в печати).

71. Comiti F., Andreoli A., Lenzi M.A., Mao L. Spatial density and characteristics of woody debris in five mountain rivers of the Dolomites (Italian Alps) // Geomorphology 78. 2006. P. 44-63

72. Manners R.B., Doyle M.W., Small M.J. Structure and hydraulics of natural woody debris jams // Water Resources Research, vol. 43. 2007. W06432, doi: 10.1029/2006WR004910.

Информация о работе

Ермакова, Александра Сергеевна
кандидата географических наук
Москва, 2009
ВАК 25.00.27

Диссертация

Русловые процессы на реках Камчатки - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы