Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Русловые процессы р. Немана (Нямунаса) и влияние на них антропогенного фактора

ВАК РФ 11.00.07, Гидрология суши, водные ресурсы, гидрохимия

Автореферат диссертации по теме "Русловые процессы р. Немана (Нямунаса) и влияние на них антропогенного фактора"

московский ордена ленина, ордена октябрьской революции

и ордена трудового красного знатени государственны;:

УНИВЕРСИТЕТ км. М,В.ЛОМОНОСОВА Географический факультет

На правах рукописи

ДАРЕУТАС Альфонсас Алексоьич

УД 551.482

русловые процессы р. немана (кл^наса} и влияние на на антрошенного ¿актора

11.00.07 - гидрология сули, водные ресурсы, гидрохимия

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учено:*, степени кандидата географических наук

У .о с к вз - Y/iZ

Работа выполнена на кафедре гидрологии суши Московского государственного университета км.М.В.Ломоносова.

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

Официальные оппоненты: доктор географических наук, профессор Н.Б.Барышников кандидат географических наук, доцент О.А.Борсук

Ведущая организация: Вильнюсски;'; университет

на заседании специализированного гидрометеорологического совета Д-053.05.30 при Московском государственном университете им.М.В. моносова по адресу: 119399, Москва, ГШ-3, Ленинские горы, МГУ, географический факультет, 18-й этаж, отд. 1801.

С диссертацией мокно ознакомиться в библиотеке географичес го факультета ИГУ на 21-ом этаже.

Защита состоится

Автореферат разослан

Ученый секретарь специализирован:-,ого Совета, кандидат географических наук

С.Ф.Алексеев

Актуальность работч. Разнообразное использование рек требует — информации о морфологии и динамике русел на значительных по протяженности участках или по всей их длине. Этим объясняется повышенный интерес к исследованиям русловых процессов на реках, которые смеете с тем позволяют выявить зональные, региональные и местные особенности их проявления. Речные русла, подчиняясь в своем развитии законам гидравлики, но являясь одновременно природными объектами, представляют собой производную совокупности взаимодействия различных физико-географических факторов.'Поэтому несмотря на внешгпоя схожесть фор! русла и руслового рельефа, каядая река индивицуаяька о отношении распределения типов русла, их гидроморфологических характеристик и режима деформаций. Знание их позволяет не только научно обоснованно решать задачи регулирования речных русел, но и осушествлять мероприятия по снижению или нейтрализации возможных неблагоприятных последствия хозяйственной деятельности на реках. С другой стороны, хозяйственные объекты и инженерные сооружения на берегах рек испытывают злиянке русловых процессов, что вызывает необходимость их регулирования.

Подобные проблемы возникают на реке Немане (Ьяыунасе) - главной водной артерии Западной Беларуси и Литвы. В гидрологическом относе-кии Неман (Нямунас) изучен достаточно подробно, за исключением стока влекомых наносов. Однако Еопросн, касающиеся его руслоформирующеЯ деятельности освещены недостаточно. Ограничены сведения (имеющие описательный характер) о морфологии и динамике русла, влияния на них -как природных, так и антропогенных факторов. Практически отсутствуют сведения о хслкчэственгшх характеристиках фор: проявлений русловых процессов, их изменениях по длине реки и связи с гидрологически« режимом, другими факторами руслоформирогания. Вопрос о влиянии Каунасской П5С на русловой ре к им Нямукаса разработан для короткого (15 км) приплотинного участка; воздействие 1'оС на нижнее течение реки, а также участок среднего течения выше водохранилища остается совершенно нз освещенным. Кроме того, на всем протяжении реки морфология и динамика русла развивается в условиях массового проведения выправи-тельных и дноуглубительных работ, разработки карьеров стройматериалов и других видов антропогенного воздействия. Сочетание слабой изученности русла Немана (Нрмунаса) с многообразием форм воздействия на него вызывает необходимость изучения условий и закономерностей русловых процессов, выявления масштабов их антропогенных изменений. Это даст возможность объективно реыать задачи, связанные с регулированием русла н оценкой современного и возможного его состояния.

а

Цель и задачи раооты. Цель работы заключается в разработке ре" гиональной схемы развития русловых процессов на реке Немане (Нямуна-се) и выявления главных закономерностей развития его русла как в естественных условиях, так и под влиянием антропогенных факторов, Длк достижения поставленной цели решались следующие основные задачи; 1) изучение гидрологического регпка Немана (Нямунаса) и геолого-геоморфологического строения его долины с учетом изменений, вызванных хозяйственной деятельностью, как факторов русловых процессов; 2) определение величины стока, форм транспорта руслообразутщих наносов и руслоформирующих расходов воды по длине реки и в завнсшос-ти от природных факторов русловых процессов; 3) типизация форм продления русловых процессов, выявление условий и закономерностей распространения дарфодинамических типов русла по длине реки, определение типичных гидроморфологических зависимостей; 4) установление направленности и интенсивности гэризонтальных и вертикальных русловых деформаций в зависимости от устойчивости русла, его морфодинамическо--го типа, состава руслообразующнх наносов, свободных или ограниченных условий их развития; 5} выявление направленности и характера изменений русловых деформаций под влиянием антропогенных факторов.

Методика исследований. Е основу работы легли принципы географического изучения русловых процессоз» обоснованные Н.И.Маккаваевым и Р.С.Чаловым. В 1989 и 1990 годах были проведены экспедиционные исследования русла Немана (чямунаса) по упрощенной типовой программе, разработанной и.широко используемой в исследованиях русловых процессов на реках разных регионов страны Научно-исследовательской лабораторией эрозии почв и русловых процессов МГУ. Для выполнения руслового анализа проведены расчеты устойчивости русла, неразмывающих скоростей, руслоформирующих расходов по уточненной методике Н.И.Макка-веева, проведено сопоставление лоцманских и топографических карт разных лет издания, аэрофотоснимков, материалов сетевых наблюдений Гидрометслужбы, фондовых, литературных и архивных источников,

Расчеты показателей руслофорлирующей деятельности и гидромор-фологичеслих зависимостей выполнены на ЭВМ БХМ-6 в ВЦ МГУ и персональных компьютерах.

Научная новизна работы.

I. Выполнен для крупной равнинной реки на всем ее протяжении (от истока до устья) комплексный анализ естественных и антропогенных факторов русловых процессов. Для Немана (Нямунаса) исследования русловых процессов проведены впервые.

2. Выявлены обзд<2 и ^гхо^&сы^ закономерности русловых де- __ формаций, особешгости форм лро^влений и их изменение по длине Немана (Нямучаса) в зазпсл-:ости о? устойчивости русла, величина стока наносов, условий прохождения руслоформирующих расходов воды, свободных или ограниченных условий развития.

3. Установлено влияние определяющих факторов на форму продольного профиля, изменения уклонов по длине реки и состав руслосбразую-ких шноооз; получены закономерности изменения состава каносов по длит реки.

4«, Впервые для Немана (Нямунаса) определен сток влекомых (русло-наносов - по методике Н.М.Алексеевского при отсутствии .здкныа сетевых измерений.

3. Установлены темпы и направленность горизонтальных и верти-ки *.^ньгх дофо^'/ацмй на различных участках реки в естественных уело-ьг..-.х Г- их тр1"'сфор:.!сция (в том числе с изменением знака вертикальных оваций) благодаря влиянию Каунасской ПЗС, сплошного выправления рус; . и разработки карьеров.

6. Разработана классификация видов хозяйственной деятельности . на Немане (Нямунасе) по их. соотношению с русловыми процессами, позволяющими определять подход к оценке и учету русловых процессов при решении конкретных практических задач.

7. Установлены скорости и глубина размывов русла, величию пони-кензя ("посадки") уровней как главные факторы, определяющие неблагоприятные экологические последствия хозяйственной деятельности (разрывы русла в нижнем бьефе, выправительны работы в русле, карьеры стройматериалов); выше водохранилища выявлена регрессивная аккумуляция наносов и соответствующее по;.:гзние уровней воды.

Практическое значение работы с-глшочается г "созд':,-:ии научной остовы для решения разнообразных задач, овязанк/.: с использованием 5еки, водных и связанных с ними зеиел:: ых ресурсов на Немане (Няму-íace), определения последствий воздействия антропогенного фактора 1 разработки соответствующих мероприятий.

Апробация. Основные положения и результаты диссертации вошли 5 научный отчет Научно-исследовательсноЛ лаборатории эрозии почв и зусловых процессов МГУ, выполненный по заданию ГКНТ 11990) и научно-¡роизводстгеннЛ отчет лаборатории, переданный в Госкомприроду Лит-:ы, использованы при составлении карты "Морфология и динамика русел >ок Европейской части страны". Материалы исследований опубликованы четырех публикациях. Соксзнио положения диссертации доложены на

1У (Луцк, I9G9), У (Ярославль, 19S0) vi У1 (Ташкент, 1991) меквузов-~~ ских координационных совещаниях по проблеме эрозионных, русловых к устьевых процессов, научной конференции вузоЕ Ллтвы (Каунас, 1987), на-научном семинаре кафедры гидрологии суши Географического факуло-тета ЛГУ (1991).

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав и заключения. Объем работы /¿49 страниц машинописного текс'л включая 39 таблиц, 47 рисунков и 14 страниц приложений. Список литературы включает 112 наименований, в том числе 27 на литовском и немецком языках.

Автор благодарит сотрудников научно-исследовательской лаборатории эрозии почв и русловых процессов и кафедры гидрологии суши Географического факультета MIУ профессора В.Н.Михайлова, доцента Н.И.Алексесвского, вед. научного сотрудника К.М.Ееркоэича, ст.научных сотрудников Р.ВЛодшу, А.В.Чернова, научных сотрудников С.Н.Ру-леву, А.М.Алабяна, В.В.Иванова, мл.научного сотрудника А,В.Панина, инженеров Г.М.Заеца, Л.М. 1'аррисон, Б.В.Суркова за ценные советы или помощь при проведении натурных исследований, а также работников Ия-мунаеского речного пароходства Ллтвы, создавших условия для осущест! ления полевых работ в нижнем течении реки, и 1"родченского техучасткг Ьелводпутк, предоставивших "атериалы русловы) съемок.

СОДЕЕйАНИК ГАВОТЫ

В первой главе содержится анализ эученности и формулируются практические задачи исследований русловых процессов на Неман" (Иямунасе). Первые сведения о русле Немана связаны с использованием реки как сре^.отва сообщения. С начала XIX в. проводятся специальные изыскания для составления точных планов роки. ОбоСщение полученных материалов для нижнего течения было выполнено i'.Ke чером (1У89), для верхнего, среднего и,отчасти,нижнего течения - В.Н.Хел-щевниковым (1У02). Полнее гидрографическое описание Немана (Нямуна-са) было дано МЛ'ригатом (1Уо1). Позднее,при управлениях водных путей, базирующихся в Гродно и Каунасе, создаются изыскательские партии, проводящие рзгулярн з съемки и промеры русла, результаты которых оформляются в виде карт реки, лоцманских карт, планов перекатов

Порвие обобщения данных о стоке и водном режиме реки были осуществлены Г.Келлером (18У9), С.Колупайлой (1927, 1940, 1933), Л.Ми-жутавичусом (1933). Расчетам гидрологических характеристик посвящены монографии М.Ласинскаса и Ю.БурнеПкиса (1961), Ю.Мацявичуса (I9C

1.Яблопскиса (1978), в которых приводятся отдельные сведения о рус-— ге реки и влиянии на него выправительных работ. Некоторые данные о ;орфолог;:и русла и его деформациях содержатся в работах, посвящении проблемам формирования современной долины Немана (Нямунаса): ^.Васаликаса (1955), Ч.Кудабы (1677), Л.Н.Воонкчука и М.А.Вальчика [1978), В.Дварецкаса (1990) и др. Ряд полезных сведений о влиянии за развитие русла геологического строения долины можно найти в работах Л.Мицаса (195У), В.Гудялнса (1973). Р некоторых из нчх содержатся качественные характеристики оусла реки, оценивается распространенность поймы и изменения уклонов.

Специальные работы о русловых процессах Немана (Нпмунасе) очень немногочисленны, хотя первое его исследование в районе Гродно провел еще в конце XIX в. один из оснобсполовников учения о русловых процессах В.М.Лсхтин. 3 дальнейшем исследования русла Немана (Няму-наса), как правило, ограничиваются либо частик.«? задачами, либо небольшими коннрет* ;.!?! участками реки (Рачинскас, Бяцонис, 1970; Римнус, 1986); размывы русла на лриплотинном участке Каунасской ГЭС в первые 10 лет ее эксплуатации изучали А.Б.Векслер и В.М.Доненберг (1933).

Несмотря на столь слабую изученность русловых процессов Немана (Нямунаса), они машли отражение в обобщающих работах по крупным регионам (Пеньковский, 1960; Беркович, Власов и др., 1985; карта "Русловп процессы на реках СССР", 1990; Власов, Чалов, 1991). Зти рабо:.; в настоящее время представляют собой наиболее полную, хотя и очень схематичную характеристику русла.

Река Неман (Нямунас) издавна используется в различных хозяйственных целя;; - транспортных, промышленных, энергетических, служит объектом строительства на берегах многотысячных инженерных сооружений. При этом взаимодействие инженерных и водохозяйственных сооружений и мероприятий с русловыми процессами неодинакозо. Река, испытывая антропогенное воздействие,изменяет морфологию своего русла и в целом русл зой режим. С другой стороны, хозяйственные объекты и инженерные сооружения па берегах реки испытывают влияние русловых процессов, что вызывает необходимость их р-згулирования. Последняя, в свою очередь, в обратной связи вновь Бездействует на ход и направленность руслозых процессов. Ряд мероприятий и сооружений влияет на факторы русловых процессов, что в отдельных случаях (ГЗС) приводит к наиболее глубоким преобразования русла реки, В таблице I приведена классификация видов хозяйственной деятельности на реке и ее связь с русловыми процессами.

Таблица I

Типы взаимодействия инженерных и водого-зяйствецн"х сооружений и мероприятий с русловыми процессами

Виды мероприятий и сооружений

2. Изменяющие факторы русловых процессов

к ГЭС

к Мелиоративные и лесотехнические мероприятия в бассейне реки

к Искусственное обвалование русла

'¿. Влияющие на морфологию русла и его деформации

к Регулирование русла по трассе судового хода (дноуглубительные и выпра-вительные работы)

х Карьеры стройматериалов

х строительство набережных в городах и населенных пунктах

х Регулирование русла на урбанизированных участках и в районах крупных промышленных предприятий

3. Испытывающие влияние X Мостовые переходы

русловых деформаций X Водозаборные сооружения

X Подводные переходы

X Инженерные береговые объекты

X Причальные стенки

ч Мзроприятия по защите берегов от размывов

X Создание рекреационных зон

В 1870-1930 гг. на зк„чительном протяжении реки от ее верховье (выше г.Столбцы) до устья для улучшения условий судоходства были проведены уникальные по объему выпргзительныэ работы. На многих участках реки дамбы и полузапруды сузили русло в 1,5-2 раза, закрепили его берега, обеспечили повышение глубин. В результате последние 60-120 лет русло развивалось в условиях воздействия на него комплекса вмправнтельных сооружений. В 1959 г. на Нямунасе возведена Каунасская ГЭС, влияние которой сказывается как выше, так и ниже по течению Среди других видов хозяйственной деятельности, оказызак щчх воздействие или испытывающих влияние русловых процессов, находятся мелиоратизиые работы на пойме, оообенпо в верхнем течении рез мостовые и другие переходы, набережные, водозаборы, а также разработка русловых карьеров. Последние проводятся в районе Гродно и в нижнем течении реки в объемах, превышающих иногда сток влекомых на-

зсов, причем извлекается из русла не только аллювий, но и подсти-__

ающке его коренные гравкйно-галечние отложения.

Вторая глава посвящена природным факторам русловых роцессов: водному и уровенному ренчму, геолого-геоморДологическому гроению долины, обусловливающему на разных участках реки свободные яи огрпн-лчзьные условия раззития русловых деформаций.

Неман начинается от слияния рек Уссы и Лоши среди осуи:енных бо-зт Столбцовской моренной равнины и гпадает в Куршский залив. Ило-адь бассейна - Ш,2 тыс.км*" длина У37 км. Среднегодовой расход вол изменяется от 14,4 м3/с в верховьях до 615 м3/с у вершины дельты. арастан'-:е характерных расходов воды происходит по прямой зависимос-и по мере увеличения площади бассейна, что связано с особенкостя-л его строения, равномерным распределением и относительно одинако-ул водностью притоков. Основные притоки - Березина, увеличивающая эдпосаь реки более чем в 1,5 раза, Щара - почти на треть и Нярис Зилия). Кол.-j.ecTBO притоков, имеющих площадь водосбора более 100 km'V авно ЬО, причем соизмеримыми с главной рекой являются только Вере-;<на и Нярис. Выыз слияния с Нярис только Щара имеет площадь бассей- . j около 7000 км^. Соотношение площадей бассейнов Щары и Немана (Ня-учаса) вьгле их слияния составляет 0,4. В бассейне насчитывается 24 реки первого порядка, к которым отнесены (Черных, 1971), имею-те длину до 15 км. Если далее принять, что порядок реки изменяется а единицу не только при слиянии того же порядка, но и при впадении нее нескольких рек меньшего порядка, дающий суммарный аффект, авнозначный впадению реки того лее размера, то Неман от слияния с ;сой к Лошей до устья изменяет свой порядок с 2 до 9. Уточнения с ^пользованием связей 0>= f(N) (где N - порядок реки) (по .И.Алексеевскому, 1967) позволяют оценить порядок реки с точностью 5 0,1. В соответствии с этим,порядок Немана изменяется от 2,8 до },Ь. Наиболее земетпее изменение порядка происходит: в верховьях э слияния с Березиной, при слиянии с Щарой, где порядок меняется i 0,7, при слиянии с Нярис на 0,6. Зти данные позволяют принять а гидрологические границы верхнего, среднего и нижнего течения ;тье И'рры (раньае считалось устье Ко^ры) и Нярис. Ото подтвердится тагско особенностями распределения уклонов, геолого-геоморфо-эгическими условиями развития русловых деформаций и характермсткка-л самого русла.

Верхний Неман вплоть до устья Щары характеризуется пободными зловиями развития русловых деформаций и иирокопоРмсшшм руслом, что

связано с формированием русла среди водно-ледниковых и озерно-хеднк— ковых песчаных и песчано-глинистых отложений Столбцовской равнины и Верхненеманской низины. В среднэ-4 течении Неман последовательно 'пересекает зону распространения Днепровской морены (Мостовскоа еу-кение) и несколько Валдайских конечно-моренных гряд - Гродненскую вопзьпенность, Балтийскую и Вейверсхую гряды, разделенные Среднене-манской низиной и Бальберишкиской равниной. Это обусловливает преобладание здесь ограниченных условий русловых деформаций и врезанных типов русла (80% длины участка); в низинах менду грядами сложенных песчаными и песчано-глинистыми осадками Неман (Нямунас) характери-

- зуется местными расширениями долины и имеет широкопоймеиное русло.

В икнем течении до устья Дубисы Нямунас проходит вдоль границы Сред нелитовской фазы Валдайского оледенения. Это определяет относительную суженность долины вплоть до устья Виешвиле, откуда начинается расширение дна долины и русло становился вирокопойменным, формкрую-' димря в супесчаных отложениях* Минуя Вилькишскую моренную гряду, Нямунас выходит в пределы Приморской низменности и вновь становится широкопойменным.

Геолого-геоморфологическое строение определяет форму продольного профиля; в верхнем течении она вогнутая, уклоны уменьшаются вплоть до устья ИЦары. Ниже они-возрастают более чем в 1,5 раза, что

- соответствует пересечению рекой Гродненской возвышенности и Балтийской гряды; продольный профиль становится выпуклы,!. В нижнем течении он вновь приобретает вогнутую форму.

Реним стока Немана 1Нямунаса) определяется условиями его питания: снеговое составляет грунтовое - 35% и докдевое - 25% общего стока. Зто обусловливает переходный тип водного ре;яима не>::ду реками Западной и ВосточноГ Европы. К чертам восточноевропейского типа относится четко выраженное, сравнительно непродолжительно: половодье, приходящееся на вторую половину марта-апрель. Западноевропейские черты режима проявляются в осенних паводках, во время которых урозни и расходы могут достигать, а в отдельные годы превышать таковые весеннего половодья (2660 м3/с). С многочисленными регулярны:«: оттепелями зимой связан повышенный зимний сто ¡с, доля которого в многолетнем плане практически равна стоку за летний период: соответственно I% и X8%. Переходные черты от одного типа режима к другому усиливаются сверху вниз по течению.

Изменчивость годового стока Немана (Ншупаса) невелика, испыты вая тенденции снижения вниз по течению: по участкам последовательно

Су = 0,25, Су = 0,20 и = 0,16-0,17. __

За многолетний ряд наблюдений выделяется два продолжительных (40-45. лет) периода с относительно пониженным (1У50-1930 гг.) и относительно повыщоншм стоком (1931-1955 гг.). 11оследш:е десятилетия, кроме 1930 г., характеризуются преобладанием средних по водности лет. На этом фоне выделяются примерно 5-летние циклы с повышенны.! или пониженным стоком.

Третья глава посзятгена основным фактора/ русловых процессов, обусловленные хозяйственной деятельностью:влиянию Каунасской ПЗС, изменившей гидрологический режим реки, выправптельнкм, дноуглубительным и карьерным работам в русле.

Протяженность участкоз, на которых сказывается влияние Каунасской ГЭС на гидрологи'-.сский режим Нямунасз составляет более 100 км выше и вплоть до устьевой области ниже створа ГсС. Выше водохранилища в зоне регрессивной аккумуляции водный режим реки остается практически неизменным. Анализ кривых функции показывает,

что верхняя граница зоны влияния водохранилища на уровни в настоящее время достигла г/п Нгааюнай, где уровни повысились по сравнению с естественными (1У54 г.) на 15-20 см. Нижняя граница этой зоны расположена у д.Наравай. Границы зоны переменного подпора в отдельные годы могут смещаться: нижняя - до с.Дарсунишкес, верхняя - располагаясь между устьем р.Дробинги и дер.Наравяй. Протяженность зоны переменного подпора, где речные условия периодически сменяются озерными, составляет примерно 50 км. При больших расходах воды, наблюдающихся при прохождении пика половодья, гидрологические условия в это?, зоне близки к естественным, а наибольшая величина подпора имеет место на спаде половодья и в межень. В период наибольшей сработки водохранилища вначале ого заполнения, на участке сопряжения уров:.л воды и водохранилища в нижней части гоны переменного подпора возникает явление, аналогичное гидравлическому спаду, впервые установленное Н.И.Каккавееззым ЦУЬУ) на других водохранилищах. Длина распрост-ра.тл'.чя кривой спада составляет на Каунасском водохранилище 35 км (участок Виршгонас - Дарсунищкес). Уклон при этом достигает 0,247л, что превышает уклоны при оытовом рс :име благодаря распластыванию потока половодья но акватории водохранилища.

В нижнем бьефе водохранилище осуществляет небольшую трансформацию стока: несколько сократился сток в половодье и возрос в начале ¿еженного и предполоводного режима. Ото сказалось в понижении максимальных уровней половодья,, которые стали на 3,1 и 0,45 м ниже

на г/п Каунас, г/п Смалининкай и г/п Советск. Обегал фоном пониже- -ния уровней в нижнем бьефе является размыв русла. Понижение низки/: отметок уровня наблюдается вплоть до г/п Смалининкай, где они меньше, чем на приплотшноы участке почти в 4 раза; на г/п Созетск за-фикслровано'швышение низших меженных уровней на '8 см, что является следствием аккумуляции наносов, поступивших из зоны размывов.

Благодаря рэгхиму попусков, связанны* с суточным и недель ныл регулированием стока, графики колебания ежедневных уровней и расходов воды приобрели пилообразную форму. Их колебания достигают 200 ы3/с и 1,5 м в створе 1ЭС и 1,0 ы в 17 км ниже.

Основным изменением явилось сокращение стока наносов. Влекомые наносы полностью задерживаются водохранилищем. Средняя величина годового расхода взвешенных наносов ниже слияния с Нярис сократилась на '30& и равна 24 кг/с (по данным А.Б.Басаликаса и др., 1977),

Общее количество возведенных выправительных сооружений на Немане (Нямунасе) - более 3IC0: в основном ото полузапруды (буны) из тяжелых грунтов, стесняющие русло. На верхнем Немане они располагаются последовательно то вдоль одного, то вдоль другого берега, создавая полого-извилистый фарватер. На нижнем Нямунасе преобладает двустороннее стеснение русла. Такое выправление приводит к первоначальному подъему уровней на перекате, а затем к размыву дна и вслецствии этого к последующему понижению уровней. В нижнем течении проведено сплосное выправление русла на всем его протяжении.

После 1945 г, основным видом регулирования русла стало землечерпание. Его объемы на перекатах среднего Немана в пределах 13елару сн, в основном в районе гД'родно, составляют примерно 710 тыс.м3/го на нижнем Няк^асе - 2,0 млн.м3/год. В районе г.Гродно извлекаемый ks прорезей галечно-валунный грунт используется для возведения продольных грунтовых дамб, имеющих вид вытянутых вдоль реки осередков. Землечерпательное работы обеспечивают поддерживание гарантированных глубин на перекатах (100 см у Гродно, 115 см на участке Каунас-Орба кас и 150 см - Юрбаркас-устье).

В карьерах по добыче песка и гравия за 30 лет было изъято поч? 30 млн.м3 грунта. С ними связаны существенные понижения уровней воды, которые на нижнем Нямунасе наложились на аналогичный процесс, как следствие размыва русла в нюхнем бьефе. Карьеры, имеющие длину более двух ширин русла и занимающие всю ширину реки, перехватывают сток руелоформирующих наносов. Это оказывается на русловых деформациях ниже карьеров, где поток имеет дефицит наносов.

В перспективе,благодаря наращиванию объемоз добычи,русловые — карьеры_ могут стать определяющим ¿[акторо?.: руслових переформирований, :тЕетствекньк за состояние различных сооружений в руслах и на берегах реки, водных путей, санитарного состояния речной воды.

В четвертой главе дается анализ руслообразующих заносов, устойчивости русла, гидравлических характеристик потока, ;тока влекомых накосов и руслофор/ирующих расходов воды, как основных юкэзателей определяющих условия формирования русла Немана (Нямуьаса).

По составу руслообразующих наносов Неман (Нямуиас) кс^но разде-шть ма несколько участков: I - соответствует верхнему течению реки; 1реобладают мелко- и среднезернистые пески; 2 - устье 1£ары - устье £отры; в расширениях - мелко-, средне- л крупкозер;мстые лески, в ¡умениях - гравелистые пески и гравий; 3 - устье Котры - устье Гожей; галька и гравий, местами галечно-валунный материал; 4 - устье "ояки - у~гье Мяркиса; в расширениях - крупнозернистые и гравелистые пески, в сужениях - галечно-валунный материал; 5 и 6 - устье {яркиса - водохранилище; крупнозернистые и гравелистые пески, много самней-одинцов и каменистых гряд, крупность наносов вниз по течению уменьшается в два раза. Таким образом, 1 участок, отличаясь одпород-юстью условий руслофор.лирования, характеризуется мелко- среднезер-шетым составом наносов, не меняющихся по длине реки. Участки 2-6 „среднее течение), отличаясь сложным строением долины, имеет повы-:енную крупность накосоз л характеризуются существенными измекения-ш их оостава и крупности по длине; собственно руслообразующими нз-шются гравелистые пески и гравий. Галечные и галечно-валунные отло-сения представляют собой коренные породы, выстилающие дно и слагайте берега реки. 7 учаг эк является приплотиннкм, состав наносов преобладают гравийные) определяются размывом русла. Участок 8 -гстье Нярис - устье Виешвиле, преобладают крупнозернистые пески; ) - устье Виешвиле - Советск, мелкосреднезернистые пески; 10 - Со->етск - устье, уменьшение наносов по крупности вплоть до илистых, .'аким образом, в нижнем течении реки происходит закономерное умень-зение вниз по течению русл образующие наносов по крупности по длине >еки. На всем протяжении Немана наблюдаются волновые колебания круп-гасти, связанные с местными источниками поступлений наносов из при-юков, при размыве берегов, а такяе благодаря чередованию сужений и ¡аскирений, изменению типа русла и его форм, влиянию гчпразительных ¡оорулений. В частности,установлено, что на относительно пологих ¡ялучннах (г>2В? ) наносы по крупность равномерно распределяются

по живому сечению. На крутых излучинах ( г<2Вр ) отчетлива диффе-. ренциацил наносов от вогнутого берега к выпуклому. В первом случае■ соотношение <1мг./Аьш. на большинстве излучин ® I и лишь на отдельных равно 1,25; во втором слуиае ода всегда существенно меньше единицы.

Для оценки роли наносов в русловых деформациях был проведен расчет неразмывающих к размывающих скоростей по В.Н.Гончарову и выполнено их сравнение со средними скоростями потокз в характерные фазы режима (табл. 2).

Таблица 2

Критические скорости Скорости потока при Гидропост ~ характерных расходах

V„,M/C Vp,H/c Q. меж а9 0.МА

1д<ш,м/с 1> Уср,м/с V, м/с V, М/С

Столбцы 0,13-0,26 0,18-0,36 0,42-0,58 0,21 0,23 0,41

Ьелица 0,24-0,32 0,35-36 0,34-0,53 0,48 0,59 0,63

Мосты 0,24-0,26 0,34-0,37 0,49-0,55 0,61 0,66 0,70

Гродно U,55-0,59 0,78-0,84 0,41-0,74 0,62 1,00 1,20

Друскининкай 0,53-0,59 0,82-0,84 0,44-0,78 0,69 0,88 0,98

Н;зла«онай - - - 0,82 0,88 1,04

Лампэдкяй 0,31-0,45 0,44-0,64 0,74-0,88 0,72 0,73 0,80

Сиалининкай 0,29-0,31 0,41-0,44 0,72-0,78 0,72 0,74 0,73

•^Примечание: Va»h приведены по динным натурных исследований автора

В меченный период на всем верхнем течении реки, а также в начале среднего течения от Щары до Котры донные скорости потока по лсему ¥ииому сечении русла превышают в 2-3 раза неразмывающие ско-.-роста и до 1,7 раза размывающие скорости. Таким образом, в ме:-;;ень на всей площади русла происходит массовое влечение руслообразующих наносов. На остальном протяжении среднего течения донные скорости .'фактически разни или лишь немного превышают неразмывающие скорости и, как правило, меньсте размывающих скоростей. Там, где русло высти-лаотсд галечно-валуннымц грунтами, денные скорости на порядок величины меньше неразмывающих скоростей. В никнем течении реки соотноае-ние фактических дошшх с критическими (размывающими и неразмыв^ющим! скоростями такое же, как в верхнем течении.

При руслсформирующих расходах и на пике половодья средние по кнвому сечению потока скорости в 2-2,5 раза в верхнем и нижнем и в

1,5-2 раза в среднем течении превышают критические скорости для _ руслообраэующих каносоз. В тоже время для гатечнпх' и галецно-валуи-5шх грунтов коренного происхождения они намного ни.же иеразмигтацих: для гальки,размером I см - Ун = 1,04 м/с, 2 см - У» = 1,34 м/с, 10 см - V« = 2,33 м/с, для валунов в 20 см Ун -- 2,68 м/с, ЬО см - Ун = 3,70 м/с.

При воздействии на галечно-валуннуга тоету, песок и гравий вымывается, причел, песчаные частицы уносятся даже во время межени. В итоге формируется галечно-валунная отыостка, типичная для среднего течения Немана (Нямунаса),

Судя по данным о гранулометрическом составе взвешенных наносов по гидропостам Гродно и Нямаякан, во время половодья большая часть песчан-лх наносов перемещается во взвешенном состоянии, у дна происходит массовое влечение гравийных частиц. В результате,на участке среднего течения реки с относительно повьяенньии уклонами, врезан-ныг.! руслом и галечно-валунной отыосткой песчаные наносы во время половодья транзитом проходят вниз по течению и аккумулир} лея в Кау-_ насском водохранилище.

Для оценки устойчивости русла Немана (Нямунаса) использовались число Лохтина Л и коэффициент стабильности Кс. Поскольку оба показателя испытывают масштабное искажение, был проведен анализ связи их с площадью бассейна, показавший отсутствие таковой. Следовательно на всем протяжении роки может применяться единая схема классификации по степени устойчивости с применением этих показателей (табл. 3)«

Таблица 3

Тип Dvcia Показатели Участки русля

¡.пи pyu.ia устойчивости j ру--"*

Л Кс

Устойчивое >6 >40

Относительно устойчивое 6-4 40-20

Слабоустойчивое 4-2 20-10

Неустойчивое <2 <10

Устье LJnpn - водохранилипе (кгоме широкопо.-.мэкнцх участков), ltC -устье Нярис

Слияние Уссы с Лощей - устье Дитвы

устье Сары устье '1кльчяте

Устье ¿!итгш - устье Сары устье пяр-лс - устье '1кльжяле С'иро ко поименные отрезки русла по

участкам : УС

устье гожкп - устье .v..-фккса

устье Цари - устье Лотры 1ожкп - устье .'.'.яркие

В целом по длине Немана (Нямунаса) изменение показателе;'! устой-

чивости повторяет изменения руслообраэующих наносов по крупности. _

При этом, как и по другим условиям формирования русла, отчетливо выделяются участки верхнего течения (низкие значения показателей), среднего течения (повышенные-значения показателей и колебания в сужениях и рс зирениях дна долины), приплотинный участок'(высокие показатели за счет размыва русла) и шинее- течение (низкие значения показателей). При этом изменение коэффициент Кс более слоено благодаря влиянии ка его величину ширины русла. В целом связь между шириной русла и показателями устойчивости дифференцируется как по длине роки, так и в зависимости от типа русла и условий его формирования. Кривые связи на графиках располагается слева направо в следующей последовательности: I - верхнее течение выла устья Березины, широкопойменное русло; 2 - верхнее течение между устьями Березины и Щары, отдельные расширения в среднем течении, широкопойменное русло; 3 - нижнее течение, адаптированное, широкопойменное русло; 4 и 5 - среднее течение, врезанное русло; б - приплотинный участок.

Наряду с этим ширина ¡уела изменяется соответственно нарастанию водности реки и зависит от врезанного или широкопойменного его характера. Для широкопойменного русла действительны связи: для межени Вр = 10,5 0.м53 , для половодья Вр = 9,5 "йп , Врезанное русло в среднем течении всегда зачетно уже, чем широкопойменное; наибольшее сужение его -'в районе гЛрсднс где

Вр = 96 м, что более чем в И раза меньше, чем в смежных расширениях долины ( Вр = ?.00 м). Врезанные русла характеризуются наиболг шими скоростями течения во вез фазы водного режима. Коэффициент шероховатости колеблется в среднем 0,0^0-0,040 независимо от песчаного или галечно-валунного состава наноссв. Очевидно, грядовая и зернистая шероховатость уравновешивают друг друга на разных участках.

В таблице 4 приведены результаты расчета стока взвешенных наносов Немана (Нямунаса) по данным гидропостов.

Годовой сток взвешенных наносов возрастает от верховьев до среднего течения реки более, ч'ч в 30 раз. На протяжении среднего точения увеличение' его незначительно (меньше ЮХ). Р нижнем течении несмотря на Каунасское водохранилище, сток взвешенных наносов на г/п Смалишнкай возрастает вдвое по сравнении с участком выше водохранилища -(Нямаюнзй). Если учитывать пзрэхват значительной части взвешенных наносов водохранилищем, то увеличение его стока в нижнем

течении оказывается еще больше. При этом вынос наносов из Нярис сравнительно невелик и составляет меньше половины увеличения стока взвешенных наносов меяду г/п Нямавнай и г/п Смалининкай, т.е. без учета водохранилища.

Таблица 4

Гидропосты Период Средний Средний

наблюдений годовой годовой

расход сток взве-

взвешенных шенных

ианосов, наносов,

кг/с 'тыс.г

Столбцы 1973- 1Ш7 0,15 4,7

Гродно 1У52-1У60 8.1 2Ь0

Нямаюнай 1У70-1Ш5 5,4 Г'О

Смалининкай

а) до пуска ГЭС 1УЬ0-1УЬУ 24 750

б) после пуска ГЭС- I960-IS89 13 400

Неман (Рагайне) 1У76-1У7У 4,5 140

1риток Немана - Нярис, 1964-19»9 2,8 90

г/п Иокава

Сток влекомых наносов зкого по формуле:

W0

определен по методике Н.И.Алексеев-

Ws = Wm + Wn -(365 - Т„) I Gi *Т„ I Gt ,

¡'Д

?де Wm h Wn - сток влекомых наносов в межень и в половодье; Тп - продолжительность половодья; Gi - частные расходы влекомых иносов- определяемых по грядам Б, Б, Г, Д; Ga • расход влекомых 5ЭНОСОЗ для крупных гряд А. Расход влекомых наносов, обусловленный ¡мощением i -го типа гряд, определяется по выражению

Gi =khriСГ1 В*б* , •де К - коэффициент, К = 0,6; hn - высота гряды; Cri. - скорость :мещения гряды; В л - ширина зоны влечения наносов; б* - плотность >ечнь'х отложений. Для оценки высоты h ri и скорости смещения Cri 'уяд используются формулы Н.И.Алексеевского, увя: .шающие эти пара-етры с порядком водотока, а для скорости смещения гряд - и со коростями потока в данную фазу режима. Результаты расчетов приве-ены з табл. 5 для характерных створов.

верхнем течении происходи последовательное увеличение стока лекомых наносов (годовой сток - в 5 раз). В среднем течении оно неелико, причем при пересечении Гродненской возвышенности и Балтийской

гряды наблюдаются местные его понижения. На этом не участке реки _ происходит резкое возрастание стока взвешенных наносов, замена песчаных руЬлообраэукэдих наносов коренными галечно-валунными вплоть до .образования отмостки. По-видимому^ эти соотношения свидетельствуют о том, .что в среднем течении реки во врезанном стесненном русле вле комые наносы переходят во взвешенные, что отражается в уменьшении стока первых и увеличении вторых. В нижнем течении, вплоть до дельтового разветвления, годовой сток влекомых наносов почти удваиваете в основном за счет увеличения стока влекомых наносов в половодье. Это находится в обратном соотношении со стоком взвешенных наносов, который ниже г/п Смалининкай уменьшается. Таким образом, здесь сток влекомых наносов'возрастает вследствии аккумуляции взвешенных частиц. Характерной особенностью переноса влекомых наносов являются примерные равенства или даже преобладание стока наносов в меженный период по сравнению'с половодьем. Зтр связано с тем, что фактически . скорости потока в межень существенно превышают неразмывающке скорое ти при большой продолжительности фазы пониженного стока. За период половодья проходит от 25^ до 5СЙ стока влекомых наносов. Сравнение данных о стоке взвешенных и влекомых наносоз показывает, что их величины примерно одинаковы.

Таблица 5

Средний сток влекомых наносов, Створ тыс.т/год_

Межень Половодье Год

Устье Березины 43,3 29,8 73,1

устье Щары 64,1 Ь0,0 134,1

устье Мяркиса 170,9 109,2 280,1

устье Нярис 167,9 92,1 260,0

Ниае устья Нярис I 235,9 156,7 ЗЭЗ,б

2 6У,0 64,6 133,6

Ниже устья 1ры I 284,1 228,6 512,7

2 116,2 136,5 2Ь2,7

Устье 1 112,0 76,0 188,0

2 61,9 50,7 112,6

Примечание: I - до регулирования стока, 2 - в условиях регулирован: После возведения Каунасской ГЭС на приплотинном участке нижне го бьефа сток влекомых наносов оказывается нулевым. Ниже впадения

Нярис сток влекомых наносов увеличивается менее чем в 2 раза, оста--ваяоь почти в 2,5 раза меньше, чем он был в естественном состоянии.

руслоформируюшие расходы на Немане (Нямунасе) были определены по методике Н.И.Макказеева по

01,-тая {КбЭР)} ,

где 0»1 - средняя величина расхода вода в пределах интервалов на которое, разбивается весь диапазон расходов в данном створе, Р -в.йрояадоозд. расходов каждого интервала; Э - средний уклон для каядйГЗ: интервала; б - коэффициент, зависящий от ширины разлива ред^к ги- показатель степени зависящий от состава донных (влекомых) наносога.* Параметр т устанавливался по логарифмической анаморфозе кривых связи расходов §одц и наносов по данным гидропостов, на которых производится измерение стока взвешенных наносов с учетом вьше приведенных данных о стоке влекомых наносов. В результате для расчетов &<р величина т принималась равной: для верхнего течения - 1,7; среднего - 2,3; нижнего, где наносы песчано-гравийные -2,12 и для низовьев (песчанке наносы) - 1,7.

Для верхнего и среднего течения Немана характерным является эдин руслоформирущий расход, проходящий в широкопойменном русле в тойыеккых бровках. В нгахнчм течении Нямунаса руслоформирукщий расход 1роходит в ДЕа этапа: в пойменных бровках и при затопленной пойме, ■фичем последний имеет с-зень малую обеспеченность (0,1%) и соответ-:твует экстремальные половодьям. Напротив, руслофоршрующие расходы • фоходящпе в бровках поймы на Есем Немане характеризуются очень высокой обеспеченностью (25-75%), это соответствует большой величине :тока влекомых наносов в меленный териод и превышению в мекень фак-ических скоростей потока над неразмывающими. Высокая обеспеченность >услсформирующего расхода в среднем течении реки обусловливает, преоб-адание процессов размыва и выноса за пределы участка песчаного ма-ериала.

Регулирование стока в никнем бьефе Каунасской ГЭС практически е сказалось на форме шпоры и обеспеченности руслоформирующих расхо-ов.

В пятой главе рассматривается изменение мор^одинами-зских типов русла до длине рекп, их гидроиорфологические характе-лстики, а также основные особенности руслового рельефа. В зависимом от природных условий руслоформирования выделены 10 участков 5мана (Нямунаса) (табл. 5), отличающихся по распространению корфоди-хмических типов русла (в соответствии с классификацией Р.С.Чалова).

Таблица б

' Широкопойыен-' Адаптирован- Врезанное ное

Участки русла

кое

, (

ь. Я 0 1

сГ м £ о. с:

£-| ч

О т о

й к к

ю л ^

<й § 0> <0 £-. В

ж ЕС я х

Д о о а

ч чэ о о

¿г о к к

ю ь к

и О Ч

1 о

. СГ 8 >, Ч о л

о о а> га • Я к & 0) с о о

§ г X о о о о X ё

й) 05 СЗ X 0) Л а

ч СП к л о ч ч

« о а ч о § ь о о о

в о. о. С) о о Е- О н

<Ц х сг Ъ X к К X ш

Р) кг; о ч о^ я

п о о я к о о Е X ГЗ

& СЗ X О X о а £3

сц д-3 3 •в? и £ X к С?4 <3 о. о .•а а.

114' 44 ' 3 ■ 3 ' • •

27 2 2

22 27 1 9 _

37 Ж> г Т5

18 •46 6 И

22 57 7 15

154 Л7 Ю 23

-иг "33 ~3 ~8

23 17 II 5 8 12 1

зи г? Б 10 ТЕГ т 1

12 27 3

29 М 7

ь 3 4 24 37 2

7 Ъ зг 3

26 40 8

35 5? ТТ

9 34 1

НТ 77 ¿V

23 22 11 8 4 79 150 15

~7 ~7 3 Т

6 9

4П 60

23 22 11 8 _ 4 85 159 15

~7 ~7 2 I 25

9 90 13

- В ГО 12

4 30 г

ТГ из ъ

3 56

95

7 86 и 90 13

3 "5

.134 225 21 42 90 17 85 159 1Ь

"27 ~3 "5 II ~г 'Ш *Т -2

Слияние Уесьг к Лв^и - устье Березины

Устье Березины -устье Дитвы

Устье Дитвы -устье Щары

Итого верхнее течение

Устье Шары -устье Котры

Устье Котры -устье 1'ожки

Устье Гожки -устье Мяркис

Устье Мяркнс -устье Пуняле

Устье Дуняле -"стье Дробинги V водохранилище)

От Щары до водохранилища

ГХ - устье Нярис

164 59 в!

304 77 4г .75 74 44

312 15

Устье Нярис -устье Виешвиле

Устье Виешвиле -устье Тильжяле

Устье Тильжяле -Куршский залив

Итого нижнее течение

Итого по длина реки (без водохранилища)

Итого среднее течекие327

112

35

59

20?

838

Примечание: числитель - в км, знаменатель - в % длины.

Верхний Неман до слияния Уссы с ЛохэЯ в мелиоративных целях канализирован. Вниз по течении по мере увеличения размеров реки к относительного сужения дна долины происходит уменьшение доли свободных излучин и увеличение доли относительно прямолинейного русла, которое становится преобладающа» типом, к вынужденных из..учин. Ниле устья чары в расширениях преобладает свободные излучины и прямолинейные отрезки, на врезанных - прямолинейны*»; на втором несте - врезанные излучины. В целом здесь преобладает извилистое русло. Для этого хе участка характерна наибольшая среди других доля разветвлений. Низе устья Котры вплоть до водохранилища основным является прямолинейный тип русла, но доля его сниглется благодаря появление отдельных сироког.оймсннух отрезков ка участке мсяду усть.ч'и Гок : и Мяркиса, где такге велика доля прямолинейных русел. Участок от ГЭС до устья Нярис вселяется особо из-за максимального антропогенного пресса на реку; русло здесь врезанше прямолинейное. Н—*,е устья Нярис преобладает прямолинейное адаптированное, а н;ме устья В;:е-:ви-ле - иирокопой.менное русло. Таким образом, в целом вниз по течению по мере увеличения размеров реки происходит г.сс-едсоятельнсс» с небольшими колебаниями, увеличегае дол:; прямолинейного и уменьшение доли извилистого русла. Среднее течение отличается п^зиму-»стЕеюлз« развитием врезанного русла.

Одновременно вниз по точению происходит закономернее к.'.кеконие гидроморфологаческих характеристик русла» Параметр.: свободш.х изду-чин изменяются з соответствии с нарастанием е^:;.мос;и рек/, последовательно увеличиваясь ссерху вниз по течет:* с? участка к участку. Вьае устья.Керезнны показатель степени лх развитости - отнэсекио длины русла на излучине t к ее сагу и колеблется в пределах 1,6-2,0, в среднем составляя 1,7 и прешшая критическое значение, по Н.И.Маккавееву (1'-ЬЪ), равное 1,6. устья Ь'ерезиш и вплоть до впадения И^ры среднее зкччекие соотношения Г/I. у сгободных излучин пгактическ/. постоянно и всегда меньве критического. Сгг:и и лучины располагается сери.1.!!;;, завершаясь обычно крупными икиужден.чт? излучинами (на подходе к коренному берегу), характеризующимся крутоЛ формой.

Связь радиусов кривизны и пагов излучин йирокоаейкенного русла аппроксимируются уравнениями:

Г = 3,4 31,6 (коуМицнснт корреляции - 0,944) Ь = Ь,6 С1<р 39,6 (коэффициент корреляции - 0,£С7) Вынувдмшые и адаптированные излучины отличается большим разнообра-

зием параметров, определяемых конкретными местными условиями и стацией формирования. Для них характерно отсутствие закономерных изменений по длине реки. Следовательно, параметры врезанных излучин не зависят от главного фактора - руслофорлирующего расхода, определяясь внешними по отношению к реке условия:.«*. Прямолинейные отрезки русла ( 1,15), подобно излучина:/, также увеличивают сзо* размеры (длину) вниз по течению, но с большей интенсивностью.

Для широко пойменных участков с помощью корреляционного анализа оценена связь между параметрами излучин и определяющими факторам: (руслофордирутаими расходами, площадью бассейна), уклона!.«1 и ширине русла (табл. 7), а также между морфометричесними характеристиками русла и руслоформирующим расходом.

Таблица 7

У X Параметры• уравнения регрессии Руслофор- Площадь мирующии бассейна расход р км2 й«р, м /с Уклон 0 , %о Ширина русла Вр» м

Радиус г , м а £ К0э<р. кор. з,за 31,65 0,944 0,021 30 97 0.У44 387,1 168 33 0,09 3,15 6,У7 0,У35

Шаг 1 , м а 6 |СОЗ<р. КО?. 5,5У 39,64 0.У67 0,034 36,72 0,967 400,6 28.., 3 0,07 5,06 9,02 0,У30

Ст рела ь, прогиба м а 6 хоэф. кор. 1,85 31,52 0.У4В 0,011 31, 3 ■ 0,947 -80,33 148,8 -0,03 1,56 ' 29,37 0,64У

Длина 1 , м а в *С0ЭФ. кор 7,40 110,04 0, У72 0,0447 108,86 0,972 212,10 500,У9 0,02 б.ье 77 37 0, У20

Получены высокие значения коэффициентов корреляции дня всех видов связи, кроме уклона и глубины русла. Величина уклона на Нема не (Пямунасе) полностью определяется геолого-геоморфслогкческими условиями и поэтому не отражает работу водного потока; глубины рус мало изменяются по длине реки. Особенно постоянны средние глубины на верхнем участке Немана выке устья Березины, где они не зависят формы русла, дифференцируясь только по переката1, и плесовым лощина. Ниже устья Березины средняя глубина русла снижается на прямолинеен отрезках (до 1,3 м) при одновременном 4-5 кратном увеличении его ш рины. Одновременно растет амплитуда колебаний отметок дна русла и, соответственно, глубины. По-видимому, в прослом глубины на прямоли нейныч широкопойменпых отрезках были еще меньше. Однако, стесненно роки на значительном прот.^кенпи двусторонними или односторонней р

ами привели к сужению русла до трети его первоначальной щирпны. !е:эдамбовые пространства в настоящее время эаполнеьъ! накосами я месте с самими, соорукегаями заросли кустарником, образуя новую бе-©говую линия.

Во врезанном русле ширина реки уменьаается до двух раз-по срп.в-гзнию с вые и ни::-:е лежащими участками, что является следствием лияния литологии и увеличения уклонов. 3 то же время глубина здесь целом больше, чем в широкопойменпом, растут ее максимальные оначо-мя, особенно на врезанных излучинах.

По всему руслу Немана (Нямунаса) развиты грядовые макрефсгмн ельефа - перекаты. На врезанных участках их распространение не яв-яется закономерным. Транзитный характер стока руслообразукщих нано-ов обусловливает преобладание случайных факторов в их образовании, .еровноctj' дна русла связаны, главным образом, с скоплениям:: гедечнс-алукного материала, образующимися при размыве моренных и флквиогля-иальных отложений. На широкопсймепных участках шаг перекатов зависит т ширины русла и водоносности реки. Первая зависимость аппроксики-уется уравнением

А = 5,9 Вр .

Аналогичный резулгтат получен для Оки И,В.Поповы;' (19УЗ). Зави-имость шага перекатов от руслсформиругцего расхода описывается фор-удой

А = 28, коэффициент корреляций - 0,96).

В связи с тем, ' что руслсформируу.щне расходы рассчитаны для гид-остворов, практическое значение имеет зависимость Л = O.íi'cíF6'7 де F - площадь бассейна.

Глава □ е с т а я поевяг;ена анализу русловых де^о'рмацнй ак в естественных условиях, так и под вяплаксм гидротехнического троительства и и.ч^нерных мероприятий в русле. Направленные сериальные деформации в естественных условиях проявлчътся во врезании уела в верхнем и среднем течении. Оно устанавливается ríe анализу ривых функций Q=f(H) за многолетний период. И верхнем течении, лагодаря врезании,меженные уровня ?оди за период 1-00-1907 гг. по-изились на 20-25 см (г/п Столбцы); вниз по течений зт;<. тендегция роявляетея менее отчетливо. Но-видимому, повышенная интенсивность резания связана с осушительными мелиораци;:.;:; в бассоГке верхнего емана.

Наибольшие скорости грезания характерны для герхноЛ «ас? к сред-его течения (г/п Кости »: г/п 1£од:ю). Согласно совмещению продоль-

- -

них профилей, составленных в 1939 и 1989 гг. и приведенных к едино--. му проектному уровню, отметки дна ниже устья Щары понизились-от 10 см до 1,0 м. В районе Гродно меженные уровни за период 1925-1987 г понизились на 0,5 м. При этом за первые 30 лет, когда данный участок нэ' удился в естественном состоянии - всего на 10 см. В последующие годы посадка уровней определялась разработкой здесь русловых карьере:

В нижнем течении Нямунаса до ГЭ60 г. отмечалось повышение отметок цна русла, т.е. происходила аккумуляция наносов (по данным С.Колупайлы, Л.Мингауды, М.Ласкнзкаеа). Создание ГЭС, водохранилище которой перехватило сток чуслообразующих наносов, сплошное выправление русла, особенно ниже Ирбаркаса, и разработка карьеров привели к. изменению направленности вертикальных деформаций на нижнем Нямунасе. В настоящее время здесь происходит понижение отметок дна русла вследствии его размыва, сопровождающаяся посадка;,га уровней. Наиболее существенно это проявляется у г.Каунаса на приплотиннсм участке, где посадка уровней составила 1,5-2,0 м. В районе г/п Смалининкай прои-' зошло понижение отметок дна в пределах 2,5 м, однако посадка уровней составила всего 35" см. Это связано с компенсирующим влиянием на уровни воды выправительных сооружений, обеспечивших..двустороннее стеснение русла, сужение его в 2 раза и развитие подпорных явлений в потоке.

Выше водохранилища происходит аккумуляция наносов в зоне переменного подпора, распространяющаяся регрессивно вверх по течении. На г/п Нямаюнай за период 1970-1988 гг. уровни всу,ы, благодаря этом^ повысились на 5-10 см. Таким образом, регрессивная аккумуляция проявляется на участке длиною не менее 30 км.

Горизонтальные г,зформации определяются морфодинамическим типоу. и устойчивостью русла. Врезанное русло среднего течение устойчиво и горизонтальные деформации практически не проявляются. Берега реки здесь не размываются, бичезники покрыты галечно-вадунной или валунной отмосткой и на большом протяжении реки зарастают.

В условиях свободного меандрирования в русле верхнего Немана погнутые берега излучин отступают со скоростью до 1,0 м/год вы-ле устьг Гсрезины, 1,5-2,0 ы/год на участке устье Березины - устье Днт] г. оолое 3,0 м/м ниже устья Дзтвы. Вьше усть.*: Есрззпиы преобладание петлеобразных излучин обусло&чивсот преимущественно продольно-поперечное их смещение к спрямление лищь при сужении шпоры благодаря встречному размыву берегов на их крыльях. Ниже устья Березины до впадения Цар:' сегментная форма пологих излучин обусловливает их про-

,ольное перемещение, поэтому спрямление излучин здесь происходит ___

чень резко. Более распространено спрямление вынужденных излучин, оторые замыкают серии свободных при подходе реки к коренному бере-у. Спрямление русла иногда происходит путем перемещений пояса меанд-«рсвапия, охватывающего несколько излучин, составляющих серию и акже завершающихся вынужденной излучиной в конце расширения.

Прямолинейные широкопойменные рус.;°. деформируются за счет оме-ения побочкей перекатов, отклоняющих поток к противоположноау бе-¡егу и вызывающих тем самым его размыв. Однако за последние 50 лет сдобные деформации перестали широко проявляться из-за сплошного ылравления русла. В юанем течении Нгмунаса русло является слабо-стойчивьм, однако благодаря сплошному выпразлению русла размывы бе-1егов имеют очаговый характер, будучи прпуроче.яычи к тем местам, 1де полузапруды (буны) разрушены. Между устьем Нярис и г.Ербаркасом, ■де преобладает адаптированное русло, имеются лишь отдельные очаги лабого размыва бе.згов до 1,5 м/год. Ниже г.Юрбаркаса скорость >азмыва берегов достигает 1,5-3,0 м/год; при этом наблюдается продоль-:ое перемещение излучин.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Установлено, что на Немане (Нямунасе) среди естественных фак-оров формирования русла первостепенное значение принадлежит изменено водности реки вниз по течению и геолого-геоморфологическим усло-иям, определяющим закономерную смену свободного (верхнее течение), грани энного (среднее течение) и адаптированного (нижнее течение) азвития русловых деформаций. При этом обоснованы границы участков ерхьего, средне*о и нижнего течения реки, соответствующие сущест-¡енным изменениям размеров р'"и, ее гидрологического режима, факто->ам русловых процессов, распространению морфодинамических типов рус-:а и особенностям русловых деформаций.

2. Наиболее существенными факторами антропогенного влияния на деловые процессы Немана (Нямунаса) являются водохранилище Каунас-:кой ГЭС, выпр.вление русла, дноуглубительные работы на перекатах, |уеловые карьеры стройматериалов. Разработана .¿лассифихация видов :озяйственной деятельности на Пемаке (Няиунасе) по их соотношению

: русловыми процессами, которая позволяет определить тот или иной юдход к оценке и у^ету руслофор.шрующей деятельности реки при ре->ении конкретных практических задач.

3. Установлено распределение по длине реки" руслообразующих на-юсов: песчаные наносы верхнего Немана в среднем течении сменяются

галечно-валумгым. Здесь происходит транзит во взвешенном состоянии песчаных наносов, формируется галечно-валунная отмостка. Ниже слияния с Ннрис русло крупкопесчансе, вниз по течению происходит закономерное уменьшение крупности наносов на фоне некоторых колебаний в зависимости от формы русла, впадения притоков и других местных факторов.

4. /Для песчаного русла характерно превышение фактических скоростей над неразмывавщими на 20-30$ как в межень, так и в половодье Этому соответствует преобладание здесь слабоустойчивого и неустойчк вого ^илов русл?. Врезанное русло среднего течения реки является устойчивым: здесь скорости потока не превышают в половодье неразмы-вающих скоростей. Для условий Немана (Нямунаса) предложена уточненная шкала значений Л и Кс в классификации русла по степени устойчивости, выделены участки, относящиеся к тому или иному типу по уста' чиво-ти русла.

5. lio методике Н.И.Алексеевского для неизученных рек впервые для Немана (Нямунаса) \н расчет стока влекомых наносов. На припло тинном участке ниже ГЭС сток влекомых наносов практически отсутствует; в нижнем течении основным его источником .является Нярие. Во врезанном русле среднего течения наблюдается уменьшичие стока влек мых наносов за счет транзитно. ) перемещения во : )веси поступающих сюда, сверху песков. Установлено, что доли стока влекомых наносов г-межень и в половодье соизмеримы из-за превышения фактической скорс тв потока в межень неразм: 'зающих скоростей для песчаьых наносов и ч-ольшоЯ продолжительности меженного периода. Ото же обуславливает небольшое различие в сто"е взвешенных и влекомых наносов.

6. Для определения руслоформир^ощих расходов воды Немана (Ня наса) но методчке Н.И.Маккавеева было произведено уточнение показ толей степени m в расчетном произведении 60. ЗР . Установлено что ведущую роль в русловых деформациях играет руслоформирующин расход, соответствующий расходам средней и высог'ой межени, имеющи обеспеченность 25-7&7э, что совпадает с данными о внутригодовом рг роделонш! стока влекомых наьосов.

7. Выполнена морфодинимическая типизация русла Немала (Няму? и установлено закономерное изменение преобладающего типа русла в зависимости от определяющих факторов. На верхг^м Немане свободное ыоин/цшропап'ла по мере снижения устойчивости русла заменяется oti с;.тель!ю прямолинейном руслом. В среднем течении преобладают upe нг.о относительно прямолинейные русла; в нижнем течении - сначала

каптированное русло, затем - широкопойменное, в обоих случаях - __

гносительно прямолинейное.

8. Для_каждого типа русла установлены связи его параметров с пределяющими факторами. Установлены высокие значения коэффициентов зрреляции в зависимости параметров свободных излучин от руслофор-ирующего расхода и ширины русла. В то же время отсутствует связь зжду н«»и и уклонами. Глубина рею; маю изменяется по длине верхне-э и на шкрокопойменкых участках среднего течения при одновременном -5 кратном увеличении его ширины. В нижнем течении глубина возрас-ает, увеличиваются также колебания их величин. Во врезанном русле лубина в целсм больше, растут ее максимальные значения и амплитуда зменений,

9. Выявлены закономерности распространения перекатов в русле змака (Нямунаса) и их связь с формами русла. Во врезанном русле ни носят случайный характер. В кирокопойменном русле их размеры ависят от шир -ни русла, руслоформирувщего расхода воды и площади ассейна.

10. Впервые для Немана (Нямунаса) дана характеристика естест-энных русловых деформаций. Установлено, что в верхнем и среднем те-зкии река врезается. Темпы горизонтальных деформаций (размывы и на-ащивание берегоз) и формы их развития изменяются в зависимости от лпа русла и его устойчивости.

Л. Фактором, ограничивающим горизонтальные деформации на нема-г:е (Нямунасе), увеличивающим устойчивость русла и приводящим к силению врезания реки и инверсии вертикальных деформаций в нижнем эчении Iаккумуляция сменилась врезанием), является сплошное выпраз-зние русла.

12. Создание водохранилища ГОС привело к регрессизной аккумуля-ли вьше по течению. В нижнем бьефе 1'ЭС развивается глубинная эро-ия, которая вместе с разработкой русловых карьеров привела к пони-знию отметок дна и уровней.

13. Полученные результаты могут быть основой для разработки роектов и схем использования водных ресурсов Немана (Нямунаса) и денки влияния русловых процессов на инженерные и водохозяйственные 5ъекти.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

I. Связь типа русловых процессов с показателем устойчивости руса. - Научные труды Лит. НИИ гидротехники и мелиорации ЛСХн, т. ХУ1, 387, с.17-19 (в соавт. с З.В.Римкусом) (на литовском языке).

2. Исследование влияния хозяйственно": деятельности на русло Няиунаса (Немана). - 3 сб.: Шестое межвузовское координационно: совещание по проблема!.: эрозионных, русловых и устьевых процессов. Ташкент, 1991, с.22-23.

3. Морфология и динамика русел рек бассейна Няыунаса (Немана). - В сб.: Срозионные и русловые процессы. Луцк, 1991, с.69-79 (соавторы - З.В.Римкус, Р.С.Чалов).

4. Морфодикачическиэ типы русла верхнего Немана, условия их формирования и гидроморфологические характеристики. - Геоморфологи* 1991, ,V- 3, с.72-79'(соавт р - P.C.Налов).

5. Изученность русловых процессов р.Неман. - В сб.: Исследование русловых процессов на реках и в устьях рек и разработка методог их учета для различных отраслей народного хозяйства, Материалы

Ш координационного совещания вузов соисполнителей темы плана НИР Минвуза СССР. Горький, ноябрь 29S3 г, (в печати).