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"

3 Ч %

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ШУЛА, ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО З&ШЕНй ГОСУДАРСТВЕННА УНИВЕРСИТЕТ км. М.В.ШЛОНСШЗА

Географический факультет

На правах рукописи

ДАРЕУТАС Альфонсас Алексоьич

У.СК 551.432

РУСЛОВЫЕ ПР01?ССЫ р.НЕКАНА (КЯ\1УНАСА) и ВЛИЯНИЕ НА НИХ ШРОДОШШОГО ¿ШОРА

II.00.О? - гидрология суши, водные ресурсы, гидрохимия

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учено?", стопени кандидата географически наук

Уасква -

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

Научный руководитель: доктор географических наук, профессор P.C.Чалов "

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

Ведущая организация: Вильнюсский университет

¿ацита состоится ц " .. 1У92 г. в 1

на заседании специализированного гидрометеорологического совета Д-053.05.30 прл Московском государственном университете им.К.В.. моносова по адресу: I19899, Москва, ГСП-3, Ленинские горы, МГУ, географический факультет, 18-й этаж, отд. 1Б01.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке географичес го факультета МГУ на ¡¿1-ом этаже.

Автореферат разослан «AS - .

Ученый секретарь специализированного Совета, кандидат географических наук

и.Ф.Алексеевг

Актуальность работч. Разнообразное использование тек требует — информации о морфологии я динамике русел на значительных по протяженности участках или по всей их длине, Зткм объясняется повьгеннкй интерес к исследованиям русловых процессов на реках, которые вмести с тем позволяют выявить зональные, региональные и пестике 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 внешнюю схожесть фор« русла и руслового рельефа, каяцая река индивидуальна в отношении распределения типов русла, их гидромор^ологических характеристик и ре.ти-ма деформаций. Знание их позволяет не только научно обоснованно решать задачи регулирования речных русел, но и осуществлять мероприятия по снижении или нейтрализации возможных неблагоприятных последствий хозяйственной деятельности на реках. С другой стороны, хозяйственные объекты и инженерные сооружения на берегах рек испытывает злияше русловых процессов, что вызывает необходимость их регулирования.

Подобные проблемы возникают на реке Немане (Ьямунасе) - главкой водной артерии Западной Беларуси и Литвы. В гидрологическом относе-кии Неман (Иямунас) изучен достаточно подробно, за исключением стока влекомых наносов. Однако вопросы, касающиеся его руслоформирутацеЯ деятельности освежены недостаточно. Ограниче(Ш сведения (имеющие описательный характер) о морфологии и динамике русла, влияния на них как природных, так и антропогенных факторов. Практически отсутствуют сведения о количественных характеристиках фор:! проявлений русловых процессов, их изменениях па длине реки и связи с гидрологически» режимом, другими факторами руслофоркирОЕания. Вопрос о влиянии Каунасской ГЭС на русловой реким Нямунаса разработан для короткого (15 км) приплотинного участка; воздействие !сС ка nit'нее течение реки, а также участок среднего течения выае водохранилища остается совершенно не освещенным. Кроме того, на всем протяжении реки морфология и динамика русла развивается в условиях массового проведения внправи-телькых и дноуглубительных работ, разработки карьеров стройматериалов и других видов антропогеыого воздействия. Сочетание слабой изученности русла Немана (Нямунаса) с многообразием форм воздействия на него вьгзьвает необходимость изучения условий и ззкокомерко'стей русловых процессов, выявления иеслтабов их антропогенных изменений. Зто даст возможность объективно реиать задачи, связанные с регулированием русла и оценкой современного и возможного ого состояния.

~ а -

Цель и задачи раоотн. Цель работы заключается в разработке ре~ гиональшй 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.

Для достижения поставленной цели решались следующие основные задачи: Í) изучение гидрологического режима Немана (Нямунаса) и геолого-геоморфологического строения его долины с учетом изменений, вызванных хозяйственной деятельностью, как факторов русловых процессов; 2) определение величины стока, форы транспорта руслообраз^вдих наносов и руслоформируюс/их расходов воды го длине реки и в завнол. ти от природных факторов русловых процессов; 3) типизация фору «гх.-з-лепия русловых процессов, выявление условий и закономерностей распространения корфодинамических типов русла по длине реки, определение типичных гидроморфологических зависимостей; 4) установление направленности и интенсивности горизонтальных и вертикальных русловых деформаций в зависимости от устойчивости русла, его морфодинамнческо-го типа, состава руслообразуицих наносов, свободных или ограниченных условий их развития; 5) выявление направленности и характера изменений русловых деформаций под влиянием антропогенных факторов.

Методика исследований. В основу работы легли принципы географического изучения русловых процессов, обоснованные Н.И.Маккавеевым и Р.С.Чаловым. В 1939 и 1990 годах были проведены экспедиционные исследования русла Немана (чямунаса) по упрощенной типозой программе , разработанной и.широко используемой в исследованиях русловых процессов на реках разных регионов страны Научно-исследовательской лабораторией эрозии почв и русловых процессов М1У. Для выполнения руслового анализа проведены расчеты устойчивости русла3 неразмывающих скоростей, руслоформирующих расходов по уточненной методике Н.И.Макка-веева, презедено сопоставление лоцманских и топографических кара' разных лет издания, аэрофотоснимков, материалов сетевых наблюдений Гидрометслукбы, фондовых, литературных и архивных источников.

Расчеты показателей руслоформирукщей деятельности и гидромор-фологичсслих зависимостей выполнены на ЭВМ ЮСМ-6 в ВЦ МПУ и персонажных компьютерах.

Научная новизна работы.

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

2. Выявлена об^з и регкй^злыц'г закономерности русловых де- — формаций, особенности форм проявлена* и и,1: изменение по длине Немана (Няму'-гдеа) в зазг-с.^ос^и от устойчивости русла, величина стока наносов, условий прохождения руслоформируощих расходов воды, свободных или ограниченных условий развития.

3. Установлено влияние определяющие факторов на форму продольного профиля, изменения уклонов по длине реки и состав руслообразую-щих наноооэ; получены закономерности изменения состава наносов по дликэ реки.

4. Впервые для Немана (Нкмунаса) определен сток влекомых (руслэ-разуто^::х) наносов - по методике Н.И.Алексеевского при отсутствии

дш&ж сетевых измерений.

5. Ус/ановлены темпы и направленность горизонтальных и верти-к_,"тькь'х де^ор/ац^й на различных участках реки в естественных уело;: их тргг'ефорыоция (в том числе с изменением знака вертикальных

дофоваций) £-;агодаря влиянию Каунасской ГЭС, сплошного выправления русла и разраоогки карьеров.

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

7. Установлены скорости и глубина размывов русла, величины пони-жеедя ("посадки") уровней как главные факторы, определяющие неблагоприятные эхологические последствия хозяйственной деятельности (размывы русла в нижнем бьефе, выправигельньр работы в русле, карьеры стройматериалов); выше водохранилища выявлена регрессивная аккумуляция нанооов и соответствующее попззние уровней воды.

Практическое значение работы заключается в создании научной основы для решения разнообразных задач, связанных с использованием реки, водных и связанных с ними земелшых ресурсов на Немане (Нямунасе), определения последствий воздействия антропогенного фактора и разработки соответствующих мероприятий.

Апробация. Основные положения и результаты диссертации вошли в научный отчет Научно-исследовательской лаборатории эрозии почв и русловых процессов МГУ, вьгполнешыЯ по заданию ГККТ (1990) и научно-производстЕеннЛ отчет лаборатории, переданный в Госкомприроду Литвы, использованы при составлении карты "Морфология и динамика русел рек Европейской части страны". Матори&пы исследований опубликованы е четырех публикациях. Оопозньв пояснения диссертации доложены на

1У (Луцк, I2Q9), У (Ярославль, 1990) и У1 (Ташкент, 1991) мешзузов-— скик координационных совещаниях m проблеме эрозионных, русловых к устьевых процессов, научной конференции вузов Литвы (Каунас, 1S87), на-научном сьмикаре кафедры гидрологии суши Географического факуло-тета ЛГУ (1991).

Структура и объем диссертации. Дюсертация состоят из введения, шести глав и заклочения. Объем работы «¿49 страниц машинописного текс'-1 включая 39 таблиц, 47 рисунков и 14 страниц приложений. Список литературы включает 112 наименований, в том числе '¿7 на литовском и немецком языках.

Автор благодарит сотрудников научно-исследовательской лаборатории эрозии почв и русловых процессов и кафедры гидрологии суши Географического факультета М1У профессора В.Н.Михайлова, доцента Н.'Л.Алексссвского, вед. научного сотрудника К.Марковича, ст.научных сотрудников Р.Ь. Лодшу, A.B.Чернова, научных сотрудников С.Н.Ру-леву, А.М.Алабяна, В.В.Иванова, ыл.научного сотрудника А.В.Панина, инженеров Г.М.Заеца, Л.М.Гаррисон, В.В.Суркова за ценные советы или помощь при проведении натурных исследований, а также работников Ня-иунасского речного пароходства Литвы, создавших условия для осуществления полевых работ в нижнем течении реки, и 1"род¡ейского техучаегка Ьелводпут»', предоставивших "атеркалы русловы> съемок.

содашдш РАБОТЫ

В первой .главе содержится анализ эученности и формулируются практические задачи исследований русловых процессов на Неман" (Нямунаое). Первые сведения о русле Немана связаны^ исполь-зовашем реки как средства сообщения. О начала XIX в. проводятся специальные изыскания для составления точных планов роки. Обобщение получзпкых материалов для нижнего течения было выполнено Г.Ке чером (1Ш9), для верхнего, среднего и,отчасти,нижнего течения - В.Н.Хся-щевниковым (1УСК). Полнее гидрографическое описание Немана (Нямуна-са) было дано М.1"ригатоы (1У31), Позднее, при управлениях водных путей, базирующихся в lpoflno и Каунасе, создаются изыскательские партии, проводящие рзгулярн з съемки и промеры русла, результаты которых окрыляются в виде карт реки, лоцманских карт, планов перекатов.

Первые обобщения данных о стоке и водном режиме реки были осуществлены Г.Келлером (1889), С.Колупайлой (192?, 1940, 1933), Л.Ми-жутавичусом (1933). Расчетам гидрологических характеристик посвящены монографии М.Ласинскаса и Ю.Бурнепкиса (1961), Ю.Мацявичуса (1263)

1.Яблонскиса (1978), в которых приводятся отдельные сведения о рус-_ :е реки к влиянии на него выправительных работ. Некоторые данные о .¡орфологии русла и его деформациях содержатся в работах, посвященных проблема!.! формирования современной долины Немана (Нямунаса): И.Басаликаса (1955), Ч.Кудабы (1977), Л. Н.Вознячука и М.А.Вальчика (1978), В.Дварецкаеа (1930) и др. Ряд полезных сведений о влиянии на развитие русла геологического строения долины можно найти в работах Л.Мицаса (1959), В.Гудялнса (1973). Р некоторых из них содержатся качественные характеристики пусла реки, оценивается распространенность поймы и изменения уклонов.

Спецкаль'тые работы о русловых процессах Немана (Нямунасе) очень немногочисленны, хотя первое его исследование в районе Гродно провел е^е в конце XIX в. один из основ?половников учения о русловых процессах В.М.Лсхтин. 3 дальнейшем исследования русла Немана (Няму-наса), как правило, ограничиваются либо частными задачами, либо небольшими конкретк ли участками реки (Рачинскас, Бяцокис, 1У70; Ршкус, 1986); размывы русла на лрищготинном участке Каунасской ГЭС в первые 10 лет ее эксплуатации изучали А.В.Векслер и В.М.Дэненберг (1983).

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

Река Неман (Нямунас) издавна ислользуетсл 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 неодинаково. Река, испытывая антропогенное воздействие,изменяет морфологию своего русла и в целом русл эоЯ режим. С другой стороны, хозяйственные объекты и инженерные сооружения на берегах реки испытыьаат влияние русловых процессов, что вызызает необходимость их регулирования, Последняя, в свою очередь, в обратной связи вновь воздействует на ход и направленность русловых процессов. Ряд мероприятий и сооружений влияет на факторы русловых процессов, что в отдельных случаях (ПЕС) приводит к наиболее глубоки;.: преобразования русла реки. В таблице I приведена классификация видов хозяйственной деятельности на реке и ее связь с русловыми процессами.

б -

Таблица I

Типы взаимодействия инженерных и воцохо-зяйственн,тх сооружений и мероприятий с русло-вши процессами

Виды мероприятий и сооружений

1. Изменяющие факторы русловых процессов

к ПЭС

к Мелиоративные и лесотехнические мероприятия в бассейне реки

к Искусственное обвалование русла

И. Влияющие нз морфологию русла и его деформации

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

* Карьеры стройматериалов

к строительство набережных в городах и населенных пунктах

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

3. Испытывающие влияние * Мостовые переходы

русловых деформаций X Водозаборные сооружения

X Подводные переходы

к Инженерные береговые объекты

X Причальные стенки

ч Мзроприятия по защите бет-^гов от размывов

к Создание рекреационных зон

В 1870-1930 гг. на зь-чительном протяжении реки от ее верховье! (вше г,Столбцы) до устья для улучшения условий судоходства были проведены уникальные по объему выпргзигельныэ работы. На многих участках реки дамбы и полузапруды сузили русло в 1,5-2 раза, закрепили его берега, обеспечили повышение глубин. В результате последние 60-1И0 лет русло развивалось в условиях воздействия на нзго ломплекса виправнтельных сооружений, В 1959 г. на Ияыунасе возведена Каунасская 1ЭС, влияние к~торол сказывается как выше, так и ниже по точонир Среди других видов хозяйственной деятельности, оказывающих воздействие или испытывающих влияние русловых процессов, находятся мелиоративные работы на пойме, оообенно в верхнем течении рек: мостовые и другие переходы, набережные, водозаборы, а такке разработка русловых карьеров. Последние проводятся в районе Гродно и в нижнем течении реки в объемах, превьппзюашх иногда сток влекомых на-

носов, причем извлекается из русла не только аллюзий, но и подсти-__

лающие его коронные гравнйпо-галечные отложения.

Вторая глава посвящена природным факторам русловых процессов: водному и уровенному рекчму, геолого-геоморДологическому строению долины, обусловливающему на разных участках реки свободные или ограппчзкные условия развития русловых деформаций.

Неман начинается от слияния рок Уссы и Леши среди осушенных болот Столбцовской моренной равнины и впадает в КуршскиЯ залив. Площадь бассейна - Ш,2 тыс.км^ длина У37 км. Среднегодовой расход води изменяется от 14,4 м3/с в зерховьях до 615 мэ/с у вершины дельты. Нарастан"е характерных расходов воды происходит по прямой зависимости по мере увеличения площади бассейна, что связано с особенностями его строения, равномерным распределением и относительно одинаковой водностью притоков. Основные притоки - Березина, увеличивающая водность реки более чем в 1,5 раза, Щара -почти на треть и Нярис _ • (Билия). Кол..-!ество притоков, кмэющих площадь водосбора более 100 км^, равно ЬО, причем соизмеримыми с главной рекой являются только Березина и Нярис. Выаз слияния с Нярис только И^ра имеет площадь бассей- . на около 7000 км*1". Соотношение площадей бассейнов Щары и Немана (Ня-муиаса) выше их слияния составляет 0,4. В бассейне насчитывается 424 рзки первого, порядка, к которым отнесены (Черных, 1971), имеющие длину до 15 км. Если далее принять, что порядок реки изменяется на пциницу не только при слиянии того же порядка, но и при впадении г нее нескольких рек меньшего порядка, дающий суммарный аффект, равнозначный впадению реки того же размера, то Неман от слияния с Уссой к Лощей до устья изменяет свой порядок с 2 до У. Уточнения с использованием связей {(М) (где N - порядок реки) (по Н.И.Алексеевскому, 1967) позволяют оценить порядок реки с точностью до 0,1. В соответствии с этим,порядок Немана изменяется от 2,8 до 10,Ь. Наиболее заметнее изменение порядка происходит: в верховьях до слияния с Еарезиной, при слиянии с Щарой, где порядок меняется на 0,7, : при слиянии с Нярис на 0,6. Зти данные позволяют принять за гидрологические границы верхнего, среднего и нишего течения устье Щары (раньше считалось устье Ко^ры) и Нярис. Ото подтверждается тагсхо особенностями распределения уклонов, геолого-геоморфологическими 'условиями развития русловых деформаций и характеристиками самого русла.

Верхний Неман вплоть до устья Е|ары характеризуется свободными условиями развития русловых деформаций и цирокопойменным руслом, что

связано с формированием русла среди водно-ледниковых и озерно-ледниковых песчаных и песчано-глинистых отложений Столбцовской равнины и Ворхненеманской теины. В среднем точении Неман последовательно персе "<ает зону распространения Днепровской морены (Мостовское сужение) и несколько Валдайских конечно-моренных гряд - Гродненскую возвышенность, Балтийскую и Вейверскую "-ряды, разделенные Сроднено-манско? низиной и Бальберяшкиской равниной. Это обусловливает, пре'об-ладакко здесь ограниченных условий рус.чозих деформаций и врезанных типов русла (80% длины участка); в низинах между грядши сложенных песчаными и пеечано-глинистыми осадками Неман (Нямунас) характеризуется местными расширениями дог.шы и ю.;с5Т широкопойменное русло. В нижнем течении до устья Дубис;> Нямунас проходит вдоль границы Сред-нелитовской фазы Валдайского оледенения. Это определяет относительную суженноуть долины вплоть до устья Виеивиле, откуда начинается расширение дна долины и русло становится широко пой;, генным, формирующимся в супесчаных отложениях. Клнуя "Вилькишскую моренную гряду, Нямунас выходит в пределы Приморской низменности и вновь становится широкопойыеннш.

Гео лого-геоморфологическое строение определяет форму продольного профиля: в верхнем течении она вогнутая, уклоны уме- ыиаются вплоть до устья Щары. Ниже они возрастают более чем в 1,5 ра:_а, что соответствует пересечению рекой Гродненской возвышенности и Балтийской гряды; продолььый профиль становится выпукгым. В никнем течении он вновь приобретает вогнутую форму.

Режим стока Немана (Нямунаса) определяется условиями его питания: снеговое составля г 40Й, грунтовое - 35& и дождевое - 25;» общего стока. Это обусловливает переходный тип водного реаша между реками Западной и Восточной Европы. К чертам восточноевропейского типа относится четко выраг.енное, сравнительно непродолжительное половодье, приходящееся на вторую половину марта-апрель. Западноевропейские черты режима проявляются в осенних паводках, во время которых уровни и расходы могут достигать, а в отдельные годы превышать таковые весеннего головойя (2650 мэ/с). С многочисленными регулярными оттсполяш зимой связан повышенный зимний сток, д-.£я которого в многолетнем птанэ практически равна стоку за летний период: соответственно 1% и Переходные черты от одного типа режима к другому усиливаются сверху вниз по течению.

Изменчивость годового стока Немала (Нямунаса) невелика, испытывая тенденции снижения вниз по'течению: по участкам последовательно

с

Су = 0,25, Су = 0,20 иС, = 0,16-0,17.

За многолетний ряд наблюдений выделяется два продолжительных (40-45, лет) пери,ода с относительно гэн;г,-:ешым (1В90-1Э30 гг.) и относительно повилоним стоком (1931-1955 гг.). Последние десятилетия, кроме 1930 г., характеризуются преобладанием средних по водности лет. На этом фоне выделяются примерно 5-летние циклы с повышенным или пониженным стоком.

Третья глава посзягена основным факторам русловых процессов, обусловленные хозяйственной деятельностью:влиянию Каунасской ГЗС, измекпесей гидрологический режим реки, выправптельнкм, дноуглубительным и карьерным работам в русле.

Протяженность участков, на которых сказывается влияние Каунасской ГЭС на гидрологический рехиы Нянушса составляет более 100 км выше и вплоть до устьевой области нп::<е створа ГсС. Выше водохранилища в зоне регрессивной аккумуляции водный режим реки остается практически неизменным. Анализ кривых функции а-ПН) показывает, что верхняя граница зоны влияния водохранилища на уровни в настоящее время достигла г/п Няиекнай, где уровни повысились по сравнению с естественными (1У64 г.) на 15-20 см. Нижняя граница этой зоны расположена у д.Наравай. 1р)аницы 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 этой зоне близки к естественным, а наибольшая величина подпора имеет место на спаде половодья и в межень. В период наибольшей сработхи водохранилища вначале „то заполнения, на участке сопряжения уров.чл воды и водохранилища в никней части сони переменного подпора возникает явление, аналогичное гидравлическому спаду, впервые установленное Н.И.Маккавеевьм (1УЬУ) на других водохранилищах, ¿¡дина распрост-ргГсгния кривой спада составляет на Каунасском водохранилище ЗЬ км (участок Бирагонас - Дарсунпиакес). Уклон при этом достигает 0,242>о, что превышает уклоны при бытовом ре ;име благодаря распластыванию потока половодья по акватории водохранилища.

В ни;.и:ем бьефе водохранилище осуществляет неболычу» трансформацию стока: несколько сократился сток в половодье и возрос в начале кекенкого и предполоЕодного реяша. Сто сказалось в »нииении максимальных уровней половодья,, которые стали на 3,1 и 0,4'о м ни:хе

на г/п Каунас, г/п Смалининкай и г/п Советск. Обцкм фоном пониже- -кия уровней в никнем бьефе является размыв русла. Понижение низших отметок уровня наблюдается вплоть до г/п Смалининкай, где они меньше, чем на приплотшном участке почти в 4 раза; на г/п Созетск за-фикс:,;роваш~повьшение низших меженных уровней на'8 см, что является следствием аккумуляции наносов, поступивших из зоны размывов.

Благодаря режиму попусков, связанных с суточным и недельньм регулированием стока, графики колебания ежедневных уровней и расходов воды приобрели пилообразную форму, rix колебания достигают 200 ы3/с и 1,5 м в створе 1ЭС и 1,0 м в I? км ниже.

Основным изменением явилось сокращение стока наносов. Влекомые наносы полностью задерживаются водохранилищем. Средняя величина годового расхода взвешенных накосов ниже слияния с Нярис сократилась на 30Х 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 это полузапру.ды (буны) из тяжелых грунтов, стесняющие русло. На верхнем Немане они располагаются последовательно то вдоль одного, то вдоль другого береге, создавая полого-извилистый фарватер. На ткнем Нямукасе преобладает двустороннее стеснение русла. Такое выправление приводит к первоначальному подъему уровней на перекате, а эатеы к размыву дна и вследствии этого к последующему понижению уровней. В нижнем течении проведено сплошное выправление русла на всем его протяжении,

После 1945 г. основным видом регулирования русла стало землечерпание. Его объемы на перекатах среднего Немана в пределах Беларуси, в основном в районе г. 1'родно, составляют примерно 710 тыс,ы3/год на нижнем Някунасе - 2,0 ылн.м3/год. В районе г.Гродно' извлекаемый HS прорезей галечно-валуяный 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-1!рбар кзс и 150 см - Юрбаркас-устье).

В карьерах по добыче песка и гравия за 30 лет было изъято почти 30 млн.и3 грунта. С ними связзны существенные понижения уровней воды, которые на никнем Нямунасе наложились на аналогичный процесс, как следствие размыва русла в низшем бьефе. Карьеры, имеющие длину более двух ширин русла и занимающие всю ширину реки, перехватывают сток руслоформирущих наносов. Уто сказывается на русловых деформациях ниже карьеров, где поток имеет дефицит наносов.

В перспектива благодаря наращиванию объемоз добычи,русловые — карьеры,могут стать определяющим фактором русловых переформирований, ответственных за состояние различных сооружений в руслах и на берегах реки, водных путей, санитарного состояния речной воды.

В четвертой главе дается анализ руслообразусщих наносов, устойчивости русла, гидравлических характеристик потока, стока влекомых каносоз и руслос^ор-нрующих расходов воды, как основных показателей определяющих "оловия формирования русла Немана (Нямуьаса).

По составу руслообразующих наносов Неман (Иямунас) кся;но разделить ча несколько участков: I - соотЕатствует верхнему течению реки; преобладают мелко- и среднезернистые пески; 2 - устье 1Дары - устье Котры; в расширениях - мелко-, средне- крушозер::истые пески, в сужениях - гравелистые пески и гравий; 3 - устье Котры - устье Гож-ки; галька и гравий, местами галечно-валунный материал; 4 - устье Гожи - у.тье Мяркиса; в расширениях - крупнозернистые и гравелистые пески, в сужениях - галечно-валунный материал; 5 и 6 - устье Мяркиса - водохранилище; крупнозернистые и гравелистые пески, много камней-одинцов и каменистых гряд, крупность накосов вниз по течению уменьшается в два раза. Таким образом, 1 участок, отличаясь однородностью услосий руслофорлирования, характеризуется мелко- среднеэер-нистым составом наносов, не меняющихся по длине реки. Участки 2-6 переднее течение), отличаясь слохсным строением долины, имеет повышенную крупность наносов л характеризуются существенными изменениями их оостава и крупности по длине; собственно руслообразующими являются гравелистые пески и гравий. Галечные и галечно-валунные отложения представляют собой коренные породы, выстилающие дно и слагающие берега реки. 7 учас эк является лриплогиннкм, состав наносов (преобладают гравийные) определяются размывом русла. Участок 8 -устье Нярис - устье Виешвиле, преобладают крупнозернистые пески; 9 - устье Виешвиле - Советск, мелкосреднезернистые пески; 10 - Совете? - устье, уменьшение наносов по крупности вплоть до илистых. Таким образом, в никнем течении реки происходит закономерное уменьшение вниз по течению русл образующие наносов по крупности по длине реки. На всем протяжении Немана наблюдаются волновые колебания крупности, связанные с местными источниками поступлений наносов из притоков, при размыве берегов, а такке благодаря чередованию сужений и ра-ширсний, изменению типа русла и его форм, влиянию гчпразительных сооружений. В частности,установлено, что на относительно пологих '«лучинах (г>2Вр ) наносы по крупность равномерно распределяются

по живому сечению. На крутых излучинах ( г^2Вр ) отчетлива диффе-. ренциацит наносов от ьогнутого берега к выпуклому. В первом случае• соотношение ¿»«./¿»ьл. на большинстве излучин и I и лишь на отдельных равно 1,25; во втором случае ода всегда существенно меньше единицы.

Для оценкч роли наносов в русловых деформациях был проведен расчет неразмывающих и размываазих скоростей по В.Н.Гончарову и выполнено их сравнение со средними скоростями потока в характерные фазы режима (табл. 2),

Таблица 2

Коитические скорости Скорости потока при Гидропост " характерных расходах

0. мгж а? 0.МЛХС

VH.M/C Vp ,«/«■ , м/с Vcp,"/c V, М/С V, м/с

Столбцы 0,13-0,26 о.ю-о.зь 0,42-0,58 0,21 0,23 0,41

Ыл ица 0,24-0,32 0,35-36 0,34-0,53 0,4Й 0,59 0,63

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

Гродно 0,55-0,59 0,70-0,H-î 0,41-0,74 0,62 1,00 1,20

Друскининкай 0,50-0,59 0,02-0,84 0,44-0,78 0,69 0,88 0,93

Нйлрвдай - - - 0,82 0,88 1,04

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

Оиалининкай 0Г29-0,ЗГ С,41-0,44 0,72-0,78 0,72 0,74 0,73

^Примечание: У&»н приведены по данным натурных исследований автора

В межентл! период на всем верхнем течении реки, а также в начале среднего течения от Щары до Котры донные скорости потока по ясему уивому сеченим русла просыпают в 2-3 раза неразмываэдне скорости и до 1,7 раза размывающие скорости. Таким образом, в ме:;;ень на всеН апо:цади русла происходит массозое влечение руслообразувдих шнпсов. На остальном протяжении среднего течения донные скорости .•фактически разны или лишь немного превышают неразмывающие скорости и, как правило, меньше размывающих скоростей. Там, где русло выстилается галечно-валушгьг.п: грунтами, денные скорости на порядок величины меньше поразмывающих скоростей. В нижнем течении реки соотнесение фактических дошшх с критическими (разливающими и иеразыьтазедшг скоростями такое же, как в верхнем течении.

При руслофорлирукщцх расходах и на пике половодья средние по живому сечен;!» потока скорости в 2-2,5 paon в верхнем и нижнем и в

1,5-2 раза в среднем теченш превышают критические скорости для — руслообразующих г.аносоз. В токе время для гатечных' и галечно-валун-ных груыгов коренного происхождения оггл намного ни.ке неразмываетих: для гальки .размером I см - Ун - 1,04 м/с, 2 см - У» = 1,34 м/с, 10 см - Ун =2,33 м/с, для валунов в 20 см Ун = 2,88 м/с, ЬО см - V« = 3,70 м/с.

При воздействии на галечко-валунную толт.у, песок и гравий вымывается, приче.».. песчанке частицы уносятся даме во время межени. В итоге формируется галсчко-валунная отмостка, типичная для среднего течения Немана (Нямунаса).

Судя по данным о гранулометрическом составе взвешенных наносов по гидропостам ^одно и Нямаянай, во время половодья больаая часть песчан-ж наносов перемещается во взвешенном состоянии, у дна происходит массовое влечение граэиГшых частиц. В результате,на участке среднего течения роки с относительно повышенными укло!!ами, врезанным руслом и га':ечш~валунноГ: отмосткой песчаные наносы во Бремя половодья транзитом проходят вниз по течению и аккумулир! )тся в Кау-_ насском водохранилище.

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

Таблица 3

Тип русла Участки русла

Л ' к0

Устойчивое >6 >40 Устье !.';аш - водо::ранил!п;е (к г оме широяопоГ.матшх участков), 1сС -

устье Нярис

Относительно устойчивое О-4 4С-20 Слияние Уссы с Досей - устье /'ктсы

Слабоустойчивое 4-2 ИС-Ю Устье ¿'лгзы - устье ü'apu

устье пярнс - устье "ильчрле С'ирокопо.'.монные отрезки русла по участкам: устье Цары - устье Котри устье I о:.:к>! - устье Мяркпса

Неустойчивое <2 <10

В целом по длине Немана (.Нямунаса) изменение показателей устой-

чиэости повторяет изменения руслообразувщих накосов 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 рг дирениях дна долины), приплотинный участок (высокие показатели за счет размыва русла) и нижнее течение (низкие значения показателей). При этом изменение коэффициент-. Кс более сложно благодаря влияний на его величину ширины русла. В целом связь между шириной русла и показателями устойчивости дифференцируется как по длине роки, так и в зависимости о™ типа русла и условий его формирования. Кривые связи на графиках располагаются 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 ^усла 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,& ч1п

Врезанное русло в среднем течении всегда заметно уже, чем широкопойменное; наибольшее .сужение его -'в районе г.1 "редис где

Вр = 96 м, что более чем в И раза меньше, чем в смежных расширениях долины ( Вр = 200 м). Врезанные русла характеризуются наиболь пиши скоростями течения во вез фазы водного режима. Коэффициент шероховатости колеблется в среднем 0,0^0-0,040 независимо от песчаного или галечно-валунного состава наносов. 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, чр:1 в 30 раз. На протяжении среднего течения увеличение' его незначительно (меньше 10.6). В нижнем течении, несмотря на Каунасское водохранилище, сток взвешенных наносов на г/п Смалининкай возрастает вдвое по сравнению с участком выше водохранилища (Нямаюнай). Если учитывать перзхват значительной части взвешенных наносов водохранилищем, то увеличение его стока в никнем

течении оказывается еще больше. При отом вынос наносов из Нярис сравнительно невелик и составляет кекьше половины увеличения стока взвешенных наносов ые;;;ду г/п Някашкш и г/п Смалиншкай, т.е. без учета водохранилища.

Таблица 4

Период Средний Средний

Гидропосты наблюдений годовой годовой

расход сток взве-взвешенных шзнных

наносов, наносов,

г:г/с тыс.т

Столбцы 1973-1987 ОДб 4,7

Гродно 1У5И-1У60 8,1 250

Нямаюнай 1970-1935 5,4 Г70 Смалининкай

а) до пуска IX 1УЬ0-1УЬУ 24 750

б) после пуска ГЭС 1960-1939 13 400 Неман (Рагайне) 1У76-1У7У 4,5 140

Приток Немана - Нарис, 1964-1Ш9 2,8 90 г/п Ионава

Сток влекомых наносов W0 определен по методике Н.И.Алексеев-.ского по формуле: + % ^ ^ g" ^ £ ^ ^

¡'Л <*А

где Wm it* Wn - сток влекомых наносов в ыехсень и в половодье; Тп - продолжительность половодья; Gi - частные расходы влекомых наносов- определяемых по г рядам Б, В, Г, Д; G а ■- расход влекомых наносов для крупных гряд А. Расход влекомых наносов, обусловленный смещением i -го типа гряд, определяется по Еытажению

Gi^khaCriB»*» , где К - коэффициент, К = 0,6; hri - высота гряди; Сп - скорость смещения гряды; В* - ширина зоны влечения наносов; 6* - плотность речных отделений. Для оценки высоты hri и скорости смещения Cri. гряд используются формулы Н.И.Аиексеевского, увяс лающие эти параметры с порядком водотока, а дня скорости смещения гряд - и со скоростями потока в данную фазу режима. Результаты расчетов приведены з табл. 5 для характерных створов.

:>> верхнем течении происходи последокатетьное увеличение стока влекомых наносов (годовой сток - в 5 раз). В среднем течении оно невелико, причем при пересечении Гродненской возвышенности и Балтийской

гряды наблюдаются местные его понижения. На этом же участке реки _

происходит резкое возрастание стока взвешенных наносов, замена песчаных руйлообразующих наносов коренными галечно-валунными вплоть до ..образования отмостки. По-видимому? эти соотношения свидетельствуют о том, .что в среднем течении реки во врезанном стесненном русле влекомые 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 удваивается в основном за счет увеличения стока влекомых наносов в половодье. Это находится в обратном соотношении со стоком взвешенных наносов, который ниже г/п Смаяишнкай уменьшается. Таким образом, здесь сток влекомых наносов'возрастает вследетвии аккумуляции взвешенных частиц. Характерной особенностью переноса влекомых наносов являются примерные равенства или даже преобладание стока наносов в меженный период по сравнению'с половодьем. Зтс связано с тем, что фактические . скорости потока в межень существенно превышают неразмывающие скорости при большой продолжительности фазы пониженного стока. За период половодья проходит от 25% до 50?о 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,Ъ 29,8 73,1

устье Щары 84,1 50,0 134,1

устье Мяркиса 170,9 109,2 280,1

устье Нярис 167, У 92,1 260,0

Няне устья Нярис I 235, У 156,7 393,6

г 6У,0 64,6 133,6

Ьияе устья Юры I 284,1 228,6 Ы2,7

2 116,2 135, Ь 2Ь2,7

^стье 1 112,0 76,0 188,0

2 61,9 50,7 112,6

Примечание: I - д.о регулирования стока, 2 - в условиях регулирования

После возведения Каунасской ГХ на приплотинном участке нижнего бьефа сток влекомых наносов оказывается нулевым. Ниже впадения

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

Руслоформирующие расходы на Немане (Нямунасе) были определены по методике Н.И.Ыакказеева по , '

йф-тах{Кбй7ЭР)} ,

где - средняя величина расхода вода з пределах интервалов на которое- разбивается весь диапазон расходов в данном створе, Р -вероятно с.т.ь. расходов кахдого интервала; д - средний уклон для кааддуа. интервала; б - коэффициент, зависящий от ширины разлива рещп, показатель степени зависящий от состава донных (влеко-

мых} наяееод.. Параметр гл устанавливался по логарифмической анаморфозе кривых связи расходов воды и наносов по данным гидропостов, на которых производится измерение стока завешенных наносов с учетом выле приведенных данных о стоке влекомых наносов. 3 результате для расчетов С1ф величина т принималась равной: для верхнего течения - 1,7; среднего - 2,3; нижнего, где наносы песчано-гравийные -2,12 и для низовьев (госчаные наносы) - 1,7.

Для верхнего и среднего течения Немана характерным является один руслофорыирующий расход, проходящий в широкопойменном русле в пойменных брошах. В нпжнчм течении Нямунаса руслоформирующий расход проходит в два этапа: в пойменных бровках и при затопленной пойме, "причем последний имеет очень малую обеспеченность (0,1%) и соответствует экстремальным половодьям. Напротив, руслоформирующие расходы ■ проходящие в бровках поймы на всем Немане характеризуются очень высокой обеспеченностью (25-75%), это соответствует большой величине стока влекомых наносов в неженный :ериод и превышению в мекень фактических скоростей потока над неразмываюшими. Высокая обеспеченность руслоформирувщего расхода в среднем течении реки обусловливает преобладание процессов размыва и выноса за пределы участка песчаного материала.

Регулирование стока в никнем бьефе Каунасской ГЭС практически не сказалось на форме зп;оры и обеспеченности руслоформирующих расходов.

В пятой главе рассматривается изменение мор*одинами-ческих типов русла до длине реки, их гидромортояогические характеристики, а так"е основные особенности руслового рельефа. В зависимости от природных условий руелоформпрования выделены 10 участков Немана Шямунаса) (табл. 6), отличающихся по распространении морфодк-наыических типов русла (в соответствии с классификацией Р.С.Чалова).

Таблица 6

Шлрокопойыен-' Адаптирован- Врезанное ное

Участки русла

ное

£ § ' о 5

« к е

а к & р. с <0

ь <ч о

о ст о §

« к £

« л ч ф ч

05 § о (1) а

на н

И ее к а о

К о о« о

5 о о о о X к га £8

и ь к Оч

о о ч

• I

я

V

к >, ч

а> о •

эк

X

X <1>

Сй 3

£0 Я

О к

а к

Ж

о

к л

Ч О о о

н к ««

о а

О 3

к я

(О

о

о §

ь о и га сЗ Он

о о в о

к д

к о .•а

I

о

о. с

л

4

о о н о

5 X огг о о Ж к

о о

й о

О Я

о

£

Слияние Уссы V: Лолк - устье Верезины 164 114' ~Б9 44 27 ' 3 2 • 3 " 2 - - - - -

Устье Березины -устье Дитвы 59 22 37 27 т 1 2 9 ТО - - - - -

Устье Дитвы -устье Щары В1 18 22 •46 57 6 7 11 Т5 - - - - -

Итого верхнее течение 304 154 ~5Г 117 "33 10 ~3 23 ~8 - - - - -

Устье Щары -устье Котры 77 23 за 17 22 II Т5 5 Б - - 8 10 12 те 1 1

Устье Котры -устье Гожки 42 12 29 27 т 3 7

Устье Гожки -устье Мяркис ' .75 - 5 7 - 3 - 4 24 Ш 37 39 2 3

Устье Мяркис -устье Пуняле 74 - - - - - - 26 Зо 40 5? 8 ТГ

Устье Пуняле --стье /фобинги ч водохранилище) 44 9 21 34 77 1

От Щары до водохранилища 312 23 22 ~7 II 8 - 4 I 79 25 150 15

ГХ - устье Нярис 15 6 40 9 60 -

Итого сроднее течение327 23 ~7 22 ~7 II ~3 8 2 - 4 I 85 25 159 15 ~5

Устье Нярис -устье Виеивиле 112 - - - 9 В 90 Ш 13 12 - - -

Устье Виеивиле -устье Тилыияле 33 4 ТТ 30 53 - 2 - - - - -

Устье Тильжяле -Куршский залив 59 3 56 95

Итого шпнеэ течение 207 7 3 86 чг - II 90 Ш 13 ■■ - -

Итого по длине реки (без оодохр,ыг/л»гда5 азо т 225 ~22 ~~27 21 42 "5 90 ТГ 17 ~2 85 ■щ 159 "1 15 ~2

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

Верхняя Неман до слияния Усси с У.охгй в мелиоративных целях . -канализирован. Вниз по течении по кере увеличения размерог реки к относительного сужения дна долины происходит уиеньсенко доли свободных излучин и увеличение доли отнссителью прямолинейного русла, которое становится преобладаем:^ тилем, и вынужденных кз-;учми. 1Ь*ле усть? 1^ары з расширениях преобладает свободные излучины и прямолинейные отрезки, на врелакльгх - прямолинейны*; на втором кесте - врезанные излучины. В целом здесь преобладает извилистое русло. Дяя этого ке участка характерна наибольшая среда других доля разветвлений. Низе устья Котры вплоть до водохранилища основным является прямолинейный тип русла, но доля его снижается благодаря появление отдельных Еироког.оЯмсншх отрезков на учг.стке кежсу устьгмй Гох : г. и Мяркиса, где так.?.е велика доля прямолинейных русел. Участок от ГЭС до устья Нярис выделяется особо из-за «аксиального Б1г?ро по генного пресса на реку; русло здесь врезанное прямолинейное. Н-ле устья Нярис преобладает прямолинейное адаптированное, а ниже устья Впе-зи-ле - ЕгирокопоГменное русло. Такта образом, в целом вниз по течение по мере увеличения размеров рек;: происходит последовательное, с небольшими колебаниши, увеличение дол:; прл»олинеЯного и уиендонкв доли извилистого русла. Среднее течете отличается примухс? г е I в&я развитием врезанного русла.

Одновременно вниз по-течение происходит захокемгрное иг^:е»;от:е гидроморфологачссхих характеристик русла» Параметр.' сйободт;« колу-чин нзменявтея з соответствии с капаск.ннгм рем', последо-

вательно увеличиваясь сеерху вниз по течет« о? участка к участку. Выше устья.Березины показатель степени их развитости - отковеккс длины русла на излучине I к ее сагу и колеблется в яре-.елах 1,6-2,0, в среднем составляя 1,7 я презиапя критическое значение, по Н.Юоккавееву (1-ЬЪ), равное 1,6. ¡пег.е устья &резиии н вплоть до впадения Сдри среднее зкччение соотношения (¡К. у свобод1!ык излучин пг^ктическ/. постоянно и всегда кеньае критического. Сгм;; и лучины располагаются сериями, зчвер^аясь обычно крупными вынужденнши излучинами (на подходе к коренному берегу), хьрпкторизуетг.имся крутой формой.

Сьязь радиусов кривизны н шагов излучин йирокопойхенного русла аппроксимируются уравнениями:

Г = 3,4(331,6 (ко^Мициент корреляции - 0,544) I. = 5,6 0.ф н 39,6 (коо;<; ифген? корреляции - 0,£67) Вынуздешке пчастся больссим разнообра-

зием параметров, определяем к конкретны«! местными условиями и ста-.

дио? формирования. Для них характерно отсутствие закономерных изменений :;о длине рекг,. Следовательно, параметры врезанных излучин не зависят от главного фактора - руслофорлируощего расхода, определяясь внешними по отноше.'пгю к реке условиями. Прямолинейные отрезки русла ( 1,15), подобна излучинам, такие увеличивают езои размеры (длину) вниз по течению, но с больаей интенсивностью.

Для широкопойменных участков с помощью корреляционного анализа оценена связь меяду параметрами излучин и определяющими факторам:" (руслоформируыщимк расходами, площадью бассейна), уклонами и шириноГ русла (табл. 7), а также между морфометрическими характеристиками русла и руслоформируюсдим расходом.

Таблица 7

V X Параметры уравнения регрессии У = as + & ■ Руслофор- Площадь мируздил бассейна P?tX0\ F , кмН Q<p, м /с Уклон д , %0 Пурина русла ВР. м

Радиус г , м в 1 коз<г>. кор. з.за ai,65 0.У44 0,021 30,97 0,У44 ЗУ 7,1 168,33 0,09 3,15 6,У7 0.У35

Шаг L , м а 6 ИО>ф. кор. 5.5У 39,64 0.У67 0,034 38,72 0,967 480,6 2 Вч.,3 0|07 5,06 У, 02 О.УЗО

Стрела прогиба h , м а в КОЭф кор. 1,85 31,52 0.У48 0,011 31, 3 0,У4<7 -80,33 148,8 -0,03 1,Ь5 ■ 29,37 . 0,64У

Длина е , ы а в К01Ф- кор 7,40 110,04 0,У72 0,0447 10в,У6 0,У72 212,10 Ь00,У9 0,02 б.ье 77) 37 0, У20

Получены высокие значения коэффициентов корреляции дня всех видов связи, кроме уклона к глубины русла. Величина уклона на Немане (Нямунасе) полностью определяется геолого-геоморфологическими условиями п поэтому не отрхяает работу водного потока; глубины русл? мало изменяются по длине реки. Особенно постоянны средние глубины на верхнем участке Немана выше устья Березины, где они не зависят от <}орми русла, дифференцируясь только по переката, и плесовым лощинам. (|ихе устья Березины средняя глубина русла снижается на прямолинейных отрезках (до 1,3 м) при одновременном 4-5 кратном уьеличонии его ширины. Одновременно растет амплитуда колебаний отметок дна русла и, соответственно, глубины. По-видимому, в прошлом глубины на прямолинейных шпроколоймешшх отрезках бичи еще ыеньое. Однако, стеснение реки на значительном прог.^кешп двусторонними или односторонней да!

баки привели к сужению русла до трети его первоначальной ширины. __

Мзждамбовыо пространства в настоящее время заполнены наносами и вместе с самйли сооружениями заросли кустарником, образуя новую береговую линии.

Во врезанном русле ширина реки уменьшается до дзух раз по сравнению с выше и ниже лежащими участками, что является следствием влияния литологии и увеличения уклонов. В то же время глубина здссь б целом больше, чем в широкопойменном, ргстут ее максимальные значения, особенно на врезанных изл> -¡инах.

Но всему руслу Немана (Няыунаса) развиты грядовые макроформы рельефа - перекаты. На врезанных участках их распространен! - не является закономерным. Транзитный характер стока руслообразующих наносов обусловливает преобладание случайных факторов в их образовании. Неровности дна русла связаны, главным образом, с скоплениями галечпо-валуниого материала, образующимися при размыве моренных и флювиогля-циальных отложений. На широкопойменных участках шаг перекатов зависит от ширины русла и водоносности реки. Первая зависимость аппроксимируется уравнением

А = 5,9 Вр .

Аналогичный результат получен для Оки И.В.Ноповым (1983), Зависимость шага перекатов от руслоформируощего расхода описывается формулой "

^ fcF

А = '¿8,ВЦ коэффициент корреляций - 0,У6).

В связи с тем, что руслсформирующие расходы рассчитаны для гид-рпстворов, практическое значение имеет завгзимооть А = 0,661 F0,7 где F - площадь бассейна.

Глава шестая посвящена анализу русловых деформаций как в естественных условиях, так и под влиянием гидротехнического строительства и инженерных мероприятий в русле. Направленные вертикальные деформации в естественных условиях проявляются во врезании русла в вепхнзм и среднем течении. Оно устанавливается по анализу кривых функций a-f(H) за многолетний пентод. В верхнем течении, благодаря врезанию,мекеннке уровни воды за период I26Ö-I9B7 гг. понизились на 20-Ü5 см (г/п Столбцы); вниз по течению эта тенденция проявляется менее отчетливо. По-видимому, повышенная интенсивность врезания связана с осушительными мелиорациями в бассейне, верхнего Немана.

Наибольшие скорости зреэагшя характерны для верхней части среднего течения (r/ь Мосты и г/п Гродно). Согласно совмещению продоль-

- гг -

них профилей, составленных в 1939 и 1989 гг. к приведенных к едино-_ му проектному уровня, отметки дна ни»е устья Цари понизились от 10 см до 1,0 м. В районе Гродно ые,к.енние уровни за период 1925-1987 г понизились на 0,5 м. При. этом за первые 30 лет, когда данный участок на" одился в естественном состоянии - всего на 10 см. В последующие годы посадка уровней определялась разработкой здесь русловых карьеров

В нижнем течении Нямунаса до ЮоО г. отмечалось повышение отметок цна русла, т.е. происходила аккумуляция наносов (по данньы С.Колупайлы, Л.Мингауды, М.Ласинскаса). Создание 1'ЭО, водохранилище которой перехватило сток пуслообразувдих наносов, сплошное выправление русла, особенно ниже ^рбаркаса, и разработка карьеров привели к изменений направленности вертикальных деформаций на нижнем Нкиунгсе. В настоящее время здесь происходит понижение отметок дна русла вследствии его размыва, сопровождающаяся, посадками уровней. Наиболее существенно ото проявляется у г.Каунаса на приплотиннсм участке, где лосадка уровней составила 1,5-2,0 м. В райоке г/п СмалиникхаЯ произошло понижение отметок дка в пределах 2,5 м, однако посадка уровней составила всего Ь5сы. Это связано с компенсирующим влиянием на уровни воды выправительных сооружений, обеспечивших, двустороннее стеснение русла, сужение его в 2 раза и развитие подпорных явлений в штоке.

Выше водохранилища пропоходит аккумуляция наносов в зоне переменного подпора, распространяющаяся регрессивно вверх по течении. На г/п Нямаганай за период 1970-1983 гг. уровни вс.;ы, благодаря этому, повысились на 5-Ю см. Таким образом, регрессивная аккунулщия проявляется на участке длиною не менее 30 км.

Горизонтальные , .зформацни определяются морфодинамическим типо... и устойчивостью русла. Врезанное русло среднего течзни:; устойчиво к горизонтальные деформации практически не проявляется. Еерегз реки здесь не размываются, бичевники покрыты галечно-ваяуниой или в&чун-ной отыосткой и на большом протяжении реки зарастают.

В условиях свободного ыеандрирования в русле верхнего Немана погнутые берега излучин отступают со скоростью до 1,0 м/год вьае усть." Гсреоиш, 1,5-2,0 м/год на участке устье Березины - устье и более 3,0 ы/м ннке устья Дптвы. Вьшо усть.т Березины преобладание петлеобразных излучин обуслоативаог преимущественно продольно-попо-речше их смещение и спрямление лгаь при селении шпоры благодаря встречному размыву берегов на их крыльях. Яи;:;е устья Березины до впадешя Цзрч сегментная форма пологих излучин обусловливает их про-

дольное перемещение, поэтому спрямление излучин здесь происходит _

очень резко. Более распространено спрямление вынужденных излучин, которые замыкают серии свободных при подходе реки к коренному берегу. Спрямление русла иногда происходит путем перемещений пояса меанд-рировапия, охватывающего несколько излучин, составляющих серив и также завершающихся вынужденной излучиной в конце расширения.

Прямолинейные широкопойменнке руелт деформируются за счет смещения побочкей перекатов, отклоняющих поток к протигополояноиу берегу и вызываацих тем самым его размыв. Однако за последние 50 лет подобные деформации перестали широко проявляться из-за сплошного выправления русла. В нижнем течении Нгмунаса русло является слабоустойчивым, однако благодаря сплошному выправлению русла размызы берегов имеют очаговый характер, будучи приурочен ¡нкми к тем местам, где полузапруды (буны) разрушены. Между-устьем Нярис и г.Крбаркасом, где преобладает адаптированное русло, имеются лишь отдельные очаги слабого размыза бе;егов до 1,5 м/год. Ниде г.Юрбаркаса скорость размыва берегов достигает 1,5-3,0 м/год; при отом наблюдается продольное перемещение излучин.

основные вывода

1. Установлено, что на Немане (Нямунасе) среди естественных факторов формирования русла первостепенное значение принадлежит изменению водности реки вниз по течении и reoлого-геоморфологическим уело- ' виям, определяющим закономерную смену свободного (верхнее течение), ограни энного (среднее течение) и адаптированного (нижнее течение) развития русловых деформаций. При этом обоснованы границы участков ьерхьего, сроднено и нижнего течения реки, соответствующие существенным изменениям размеров р~чи, ее гидрологического режима, факторам русловых процессов, распространению морфодинамических типов русла и особенностям русловых деформаций.

2. Наиболее существенными факторами антропогенного влияния на русловые процессы Искана (Нгмунаса) являются водохранилище Каунасской ГЭС, выправление русла, дноуглубительные работы на перекатах, русловые карьеры стройматериалов. Разработана .¿лассификация видов хозяйственной деятельности на 1Ьма;«з (Нямунасе) по их соотношению с русловыми процессами, которая позволяет определить тот или иной подход к оценке и у;зту руслоформирукцей деятельности реки при решении конкретных практических задач.

3. Установлено распределение по длине реки' руслообразувдих наносов: песчаные наносы верхнего Немана в среднем течении сменяются

галечно-валушим. Здесь происходит транзит во взвешенном состоянии _ песчаных наносов, формируется галечно-валушая отыостка. Ниг.е слияния с Нярис русло ирупкопесчансе, вниз по течению происходил 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 неразкываицими на 20-3® как в межень, так и в половодье. Этому соответствует преобладание здесь слабоустойчивого и неустойчивого "чипов русла. Врезанное р>^ло 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 устойчивости русла.

5. Но методике Н.н.Алексеевскою для неизученных рек впервые дли Немана (Нямунаса) гк расчет стока влекомых наносов. На прппло-тшпюм участке ниже ГЭС сток влекомых наносов практически отсутствует; в нижнем течении основным его источником является Нярис. Во врезанном русле среднего течения наблюдается уменьшение стока влекомых наносов за счет транзитно. •> перемещения во : ;взси поступазгих сюда сверху песков. Установлено, что доли стока влекомых наносов в ме:..знь и в половодье соизмеримы из-за превышения фактической скорости потока в мекень норазм;>эающих скоростей для песчаных наносов и vOЛьшoй продолжительности меженного периода. Ото же обуславливает небольшое различие в сто"э взвешенных и влекомых наносов.

6. Для определения руслоформирутада расходов воды Немана (Нямунаса) по методике Н.ИЛаккавеева было произведено уточнение показателей степени т в расчетном произзедении бОГЗР . Установлено, что ведущую роль б русловых деформациях играет руслоформирующпй расход, соответствующий расхода?.! средней и высокой меаени, имеющий обеспеченность что совпадает с данными о внутригодовом распределении стока влекомых наносов.

7. Выполнена шрфодиникнческая типизация русла Немана (Ншунасг и установлено закономерное изменение преобладающего типа русла в зависимости от определяющих факторов. На верхнем Немане свободное ыоандрировапие по мере снижения устойчивости русла заменяется относительно прямолинейно руслом. В среднем течении преобладают врезан ныо относительно прямолинейные русла; в нижнем течении - сначала

адаптированное русло, затем - м'рокопоженное, в обоих случаях - ___

зтносительно прямолинейное.

8. Для ка-лдого типа русла установлены связи его параметров с эпределяьдцими факторами. Установлены высокие значения коэффициентов корреляции в зависимости параметров свободных излучин от руслофор-¿ирующего расхода и ширины русла. В то же время отсутствует связь иеяду ними и уклонами. Глубина рек.; маю изменяется по длине верхнего и на пирскопсймепыых участках среднего течения при одновременном 1-5 кратном увеличении его ширины. В нк:ыем течении глубина возрастает, увеличиваются таю-::е колебания их величин. Во врезанном русле глубина в целом больше, растут ее максимальные значения и амплитуда изменений.

У. Выявлены закономерности распространения перекатов в русле Немана (Нямунаса) и их связь с формами русла. Во врезанном русле они носят случайный характер. В шнреколоккеныом русле их размеры зависят от иир нн русла, руслоформирующего расхода воды и площади бассейна.

10. Впервые для Немана (Нямунаса) дана характеристика естественных русловых деформаций. Установлено, что в верхнем и среднем течении река врезается. Темпы горизонтальных деформаций (размывы и наращивание берегез) и формы кх развития изменяются в зависимости от типа русла и его устойчивости.

Л. Фактором, ограничивающим горизонтальные деформации на Нема-

(Нгалунасз), увеличивающие устойчивость русла и приводящим к усилению вреззиия реки и инверсии вертикальных деформаций в нианем течении (аккумуляция сменилась врезанием), является сплошное выпраз-ленке русла.

12. Создание водохранилища ГЭС привело к регрессивной аккумуляции вьке по течению. В Iлинем бьефе АХ развивается глубинная оро-зия, которая вместе с разработкой русловых карьеров привела к понижению отметок дна и уровней.

13. Полученные результаты могут быть основой для разработки проектов и схем использования годных ресурсов Немана (Нямунаса) и оценки влияния русловых процессов на гашперные и водохозяйственные объекты.

а

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

'I. Связь тана русловых процессов с показателем устойчивости русла. - Научные труды Лит. НИИ гидротехники и корпорации Мл, т. ХУ1, 1ЗД7, с.17-19 (в соавт. с З.В.Рчмкусом) (на литовском языке).

2. Исследование влияния хозяйственно:": деятельности на русло Нямунаса (Немана). - 3 сб.: Шестое ме;.:вузовское координационное совещание по проблемам эрозионных, русловых и устьевых процессов. Ташкент, 19'Л, с.22-23.

3. Морфология и дина1,:ика русел рек бассейна Нямунаса (Кем?на). - В сб.: Зрозионные и русловые процессы. Луцк, 1991, с.69-79 (соавторы - З.В.Римкус, P.C.Чалов).

4. Морфодинамическим типы русла верхнего Немана, условия их формирования к гидроморфологичсские характеристики. - Геоморфология 1991, ?,- 3, с.72~79'(соавт ? _ P.C.Чалов).

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

Ш координационного совещания вузов соисполнителей темы плана НИР Минвуза ССОР. Горький, ноябрь 1983 г, (в печати).