Характеристика продольных профилей русел в бассейнах рек Карай и Карачан

В статье рассмотрены продольные профили русел и продольные уклоны в бассейнах двух притоков реки Хопёр — рек Карай и Карачан.

Ключевые слова: донской бассейн, Хопёр, Карай, Карачан, продольный профиль реки, падение реки, продольный уклон.

Резко возросшая за последние десятилетия хозяйственная деятельность человека оказывает прямое влияние на окружающую среду, в том числе на воды суши. При современном природопользовании водные ресурсы испытывают значительную антропогенную нагрузку.

Всесторонние исследования и мониторинг водных объектов в наше время являются крайне актуальными задачами [1].

Поверхностные водные объекты имеют ряд параметров, называющихся морфологическими и морфометрическими характеристиками, что позволяет систематизировать их изучение. Эти характеристики дают достаточно полное представление о характере, форме, размерах, протяжённости, площади водосбора и других физико-географических особенностях водных объектов [2].

Последние несколько лет группой авторов проводятся гидрологические исследования рек в Донском бассейне. Изучается широкий круг аспектов: гидрометрические и гидробиологические характеристики [3] гидротермический режим [4], продольные уклоны [5].

Построение продольного профиля русла реки, его описание, а также вычисление уклонов речной поверхности являются одними из аспектов гидрометрических исследований. В ходе такого вида исследований можно получить представление о характере русловых процессов и особенностях рельефа территории речных бассейнов.

Продольным профилем реки называется кривая, показывающая изменение высоты дна или водной поверхности реки по мере удаления от истока к устью. Высотные отметки реки рассматриваются относительно какой-либо плоскости сравнения, как правило, это уровень моря [6]. Следует отличать продольный профиль дна реки и профиль её водной поверхности. Только при крутом падении реки можно при рассмотрении продольного профиля в мелком масштабе пренебречь разницей между обоими профилями [7]. В данной статье описываются продольные профили водной поверхности.

Продольный профиль реки характеризует изменение уклонов её дна и уклонов поверхности вдоль по течению. Уклон выражается отношением разности отметок дна или водной поверхности в начале (h₁) и в конце (h₂) рассматриваемого участка, называемой падением, к длине (L) этого участка. Разность отметок истока и устья составляет полное падение реки [6].

(1)

В настоящей работе объектами изучения стали бассейны рек Карай и Карачан — двух правых притоков реки Хопёр. Были построены продольные профили наиболее крупных рек данных бассейнов, в горизонтальном масштабе 1:500000 и вертикальном –1:400. Это реки: Карай, его притоки: Студеновка, Щербедина, Сухой Карай; а также Карачан и его самый крупный приток Сухой Карачан (нижний). Отрисовка проводилась в графическом редакторе CorelDRAW. На продольном профиле обозначались высотные отметки истока реки, её устья, а также высотные отметки устья каждого притока. Затем было посчитано полное падение данных рек, вычислених средний уклон, а также определён тип продольного профиля.

Классификация продольных профилей на основе распределения уклонов по длине реки наиболее распространена в литературе [6].У исследованных рек встретилось два типа профилей. Плавновогнутый продольный профиль типичен для равнинных рек, где крутые уклоны характерны для истоков реки, а наиболее пологие — для нижнего течения. Прямолинейный профиль наблюдается обычно у малых рек и характеризуется относительно равномерными уклонами на всём протяжении речного русла.

Результаты вычислений и анализа продольных профилей приведены в таблице 1.

Таблица 1

Результаты вычисления среднего уклона рек ианализ профилей

Однако уклон реки величина средняя, дающая слабое представление о рельефе и эрозионно-аккумулятивных процессах в речном бассейне. Мы изучили уклоны более детально, поделив каждый изучаемый профиль на участки длиной 10 км. Затем были посчитаны уклоны всех участков по отдельности. Вблизи устья всегда имелся остаток, не равный 10 км. Если он составлял меньше 5 км, то причислялся к последнему участку, если же больше 5 км, то считался как отдельный участок. Результат представлен на рисунке 1.

Рис. 1. Распределение десятикилометровых участков по величине продольного уклона

Общая статистика показывает, что наибольшая доля (41 %) принадлежит участкам с уклонами от 0,5 до 1 ‰, 28 % участков имеет уклон более 1 ‰, уклон 0,25–0,5 ‰ имеет 18 % участков, а наименьшую долю (13 %) составили участки с уклонами менее 0,25 ‰.

Рис. 3. Продольные профили русел р. Студеновка, Щербедина и Сухой Карай

Рис. 4. Продольные профили русел р. Карачан и Сухой Карачан

В заключение можно сказать, что у исследованных рек полное падение колеблется от 64 до 93 метров, средний уклон — от 0,6 до 2,1 метра на 1 километр течения. Показана зависимость процентного соотношения участков той или иной категории от протяжённости русла реки. Так самые малые уклоны менее 0,25 ‰ встретились только у реки Карай в её нижнем течении, в то время как у наиболее малых рек:Студеновки, Сухого Карая и Сухого Карачана не наблюдались уклоны меньше 0,5 ‰.

Формы продольных профилей изученных рек, и, следовательно, их уклоны, типичны для малых и средних рек Окско-Донской равнины. Карай, будучи средней рекой, обладает наиболее вогнутым, выработанным профилем. Остальные пять малых рек имеют либо слабовогнутый, либо прямолинейный тип профиля. Стоит подчеркнуть, что формирование продольного профиля реки это довольно сложный и динамический процесс, зависящий от множества факторов, в том числе антропогенных. Деятельность человека (сооружение плотин, водохранилищ, углубление перекатов и т. д.) заметным образом влияет на процессы эрозии, переноса и аккумуляции в речных системах.

Литература:

1. Чернова М. А. Каталог рек Тамбовской области как инструмент учета водных ресурсов / М. А. Чернова, М. Е. Буковский // Социально-экономическая география в XXI веке: региональное развитие (к 125-летию со дня рождения А. А. Смолича): реф. Межвуз. респ. семинара, Минск, 17–18 нояб. 2016 г. — Минск: Изд. центр БГУ, 2016. — С. 168–170.
2. Руководство по определению гидрографических характеристик картометрическим способом. Ред. Л. А. Чепелкина. — Л., Гидрометеоиздат, 1986, 93 с.
3. Буковский М. Е., Коломейцева Н. Н. Естественные условия протекания и таксономический состав донных беспозвоночных реки Вороны // Научные ведомости Белгородского государственного университета. Серия: Естественные науки. 2012. Т.19. № 9. С.82–89.
4. Дудник С. Н. и др. Динамика гидротермического режима в реках донского бассейна на территории Тамбовской области / С. Н. Дудник, М. Е. Буковский, А. В. Можаров, К. С. Колкова, М. А. Чернова, И. В. Суровикина // Вестник Тамбовского университета. Серия: Естественные и технические науки. 2014. Т. 19. № 5. С. 1404–1409.
5. Кузьмин К. А., Чернова М. А. Характеристика продольных профилей русел в бассейне реки Матыры// Экологические проблемы. Взгляд в будущее: сб. трудов VIII Международной научно-практической конференции — Ростов-на-Дону; Таганрог: Издательство Южного федерального университета, 2017. С. 242–246.
6. Чеботарев А. И. Общая гидрология (воды суши). Учебное пособие. Ленинград. Гидрометеоиздат. 1975, 530 с.
7. Маккавеев Н. И. Русло реки и эрозия в ее бассейне. М.: Географический факультет МГУ. 2003.– 355 с.