sergeogrИзвестия Российской академии наук. Серия географическаяIzvestiya Rossiiskoi Akademii Nauk. Seriya Geograficheskaya2587-55662658-697510.31857/S2587556623020036sergeogr-1717Research ArticleПриродные процессы и динамика геосистемNatural Processes and Dynamics of GeosystemsДискретные свойства русловых процессов и их отражение в морфодинамике речных руселChannel Processes Disconnectivity in Rivers HydromorphologyЧаловР. С.ChalovR. S.

Москва

Moscow

rschalov@mail.ruЧаловС. Р.ChalovS. R.

Москва

Moscow

Московский государственный университет имени М.В. ЛомоносоваРоссияLomonosov Moscow State UniversityRussian Federation202315042023872234249Copyright © Чалов Р.С., Чалов С.Р., 20232023Чалов Р.С., Чалов С.Р.Chalov R.S., Chalov S.R.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://izvestia.igras.ru/jour/article/view/1717

В статье на основе обобщения материалов по рекам Северной Евразии анализируется дискретность проявления русловых процессов и морфодинамических типов русла. Выделены пять структурных уровней относительно прямолинейных, меандрирующих и разветвленных рек. Процесс разветвления проявляется в существовании на реках точечных, осередковых, русловых (островных), пойменно-русловых разветвлений и раздвоенных русел (в дельтах больших и крупнейших рек – дельтовых разветвлений); процесс меандрирования – в извилистости динамической оси потока, не образующей русловых форм, побочневом русле, излучинах (пологих, развитых и крутых сегментных), сложных петлеобразных и больших излучинах. Из-за неустойчивости прямолинейного движения потока структурные уровни прямолинейных неразветвленных участков русла выделяются по их размерам: плесовые лощины на перекатах, вставки между смежными излучинами и звеньями сопряженных разветвлений, участки между одиночными разветвлениями и плесовые протяженные участки вдоль коренных берегов или во врезанном русле. Каждый структурный уровень генетически связан с предыдущим (осередки и побочни – основа формирования разветвлений и излучин и т.д.), представляют собой последовательности, хотя в ряде случаев это может иметь и иное происхождение (внутрипойменные перехваты, реликты дельтовых разветвлений и др.). На всех уровнях разветвлений и прямолинейного русла проявляются процессы меандрирования (излучины проток и рукавов, огибающих осередки и острова, извилистость рукавов пойменно-русловых разветвлений и раздвоенных русел) и формируются острова на крыльях и в привершинных частях излучин. Развитость той или иной формы проявления русловых процессов и уровней их проявления определяются размерами рек (малых, средних, больших и крупнейших), свободными или ограниченными условиями развития русловых деформаций, шириной поймы реки и ее соотношением с шириной русла, условиями прохождения руслоформирующих расходов воды и рядом местных факторов.

 

The present paper deals with five main structural levels of channel processes and channel patterns due to disconnectivity of f luvial processes. River braiding is related to existence of point, bar, channel (island), anabranching and large distributary channels (located in the deltas of large and largest rivers). Meandering is related to sinuosity of the f low and formation of complex loop and large meanders, the dimensions of which are larger than those corresponding to the water content of the river, and the meanders of the meandering belts. Due to the instability of the straight f low, the structural levels of the straight single channel are distinguished by their size: pool hollows on the riffles, reaches between adjacent bends and segments of braided channel, sections between single branches and stretched stretch areas along the bedrock banks or in the incised channel. Each structural level is related to the previous one forming scaling sequence (middle and side channels are the basis for the formation of branches and bends, etc.), representing genetic series, although in some cases they may have a different origin (intra-floodplain intercepts, relics of delta branches, etc.). The meandering process happens over various scales in both braided and straight channels. The formation of structural levels is governed by river size, geology, effective discharges and local drivers.

 

дискретностьконтинуальностьрусловые процессыструктурные уровниизлучиныразветвленияпрямолинейные руслаdiscontinuitycontinuitychannel processesstructural levelsmeandersbraided channelsstraight channelsИсследование выполнено по планам НИР (ГЗ) кафедры гидрологии суши и научно-исследовательской лаборатории эрозии почв и русловых процессов им. Н.И. Маккавеева (исходные материалы) и при финансовой поддержке РНФ (проект 18-17-00086П – данные по разветвленным руслам). Натурные данные и обобщение – при поддержке проекта РНФ 21-17-00181.The study is supported by Governmental Research subject of Hydrology department and Makkaveev soil erosion and fluvial processes laboratory of MSU and under Russian Science Foundations projects (no. 18-17-00086П–field works at braided rivers, no. 21-17-00181–data on Lower Lena River).ReferencesАлексеевский Н.И. Формирование и движение речных наносов. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1998. 203 с.Alexeevsky N.I., Chalov S.R. Gidrologicheskie funktsii razvetvlennogo rusla [Hydrological Functions of a Branched Channel]. Moscow: Mosk. Gos. Univ., 2009. 240 p.Алексеевский Н.И., Чалов Р.С. Гидрологические функции разветвленного русла. М.: Географ. ф-тет МГУ, 2009. 240 с.Alexeevsky N.I. Formirovanie i dvizhenie rechnykh nanosov [Formation and Movement of River Sediments]. Moscow: Mosk. Gos. Univ., 1998. 203 p.Великанов М.А. Русловой процесс. М.: Госфизматиздат, 1958. 395 с.Baker V.R. Stream – channel response to f loods, with examples from Centlal Texas. Geol. Soc. Am. Bull., 1977, vol. 88, no. 8, pp. 1057–1071.Жила И.М. Натурные исследования побочневого типа руслового процесса // Сб. работ по гидрологии. Л.: Гидрометеоиздат, 1978. № 14. С. 28–37.Chalov R.S., Zavadskii A.S., Kamyschev A.A., Kurakova A.A., Mikhailova N.V., Ruleva S.N. Razdvoennoe ruslo i poimennaya mnogorukavnost’ nizhnei Obi: ruslovaya set; rassredotochenie stoka i mirfodinamika rukavov [Branched Channel and Numerous Branches of the Lower Ob: Channel Network, Dispersion of Flow, and Morphodynamics of Branches]. Makkaveevskie chteniya – 2020, Moscow: Mosk. Gos. Univ., 2021. 6371 p.Знаменская Н.С. Донные наносы и русловые процессы. Л.: Гидрометеоиздат, 1976. 192 с.Chalov R.S. Dynamics of Rifts and Its Quantitative Characteristics. In Voprosy Geografii [Problems of Geography]. Vol. 63., Moscow: Geografgiz, 1963, pp. 100–111. (In Russ.).Иванов В.В., Чалов Р.С. Прямолинейные неразветвленные русла как морфодинамический тип // Геоморфология. 1991. № 2. С. 67–73.Chalov R.S. Bifurcated channels, their place in morphodynamic classification, conditions of formation and occurrence. In Tridtsat’ tpet’e plenarnoe mezhvuz. soveshch. po problemam erozionnykh, ruslovykh и ustevykh protsessov [Thirty-Sixth Plenary Interuniversity Meeting on the Problems of Erosion, Channel and Estuary Processes]. Izhevsk: ID Udmurt. Un-t, 2001, pp. 154–156. (In Russ.).Карасев И.Ф. Русловые процессы при переброске стока. Л.: Гидрометеоиздат, 1975. 288 с.Chalov R.S. Geograficheskie issledovanya ruslovykh protsessov [Geographical Studies of Channel Processes]. Moscow: Mosk. Gos. Univ., 1979. 232 p.Кондратьев Н.Е. О дискретности русловых процессов // Проблема русловых процессов. Л.: Гидрометеоиздат, 1953. С. 34–42.Chalov R.S. Discrete and Continuum Manifestations of Channel Processes in the Morphology and Dynamics of River Channels. Geomorfol., 2006, no. 4, pp. 22–31. (In Russ.).Кондратьев Н.Е. Русловые процессы и деформации берегов водохранилищ. СПб.: Знак, 2000. 258 с.Chalov R.S. Transformation of branched river channels: factors, conditions, causes. Geomorfol., 2020, no. 4, pp. 15–33. (In Russ.).Кондратьев Н.Е., Ляпин Н.Н., Попов И.В., Пиньковский С.И., Федоров Н.Н., Якунин И.И. Русловой процесс. Л.: Гидрометеоиздат, 1959. 372 с.Chalov R.S. Sinuous or braiding Water f lows and formation of meandering and braided river channel. Vest. Mosk. Univ. Ser. S. Geogr., 2021, no. 3, pp. 3–12. (In Russ.).Кондратьев Н.Е., Попов И.В., Снищенко Б.Ф. Основы гидроморфологической теории руслового процесса. Л.: Гидрометеоиздат, 1982. 272 с.Chalov R.S., Chalov S.R. Structaral levels and morpho dynamic classification of channel braiding. Water Resur., 2020, vol. 47, no. 3, pp. 374–386. (In Russ.).Кудряшов А.Ф. Воспроизведение русла побочневого типа в лабораторных условиях // Тр. ГГИ. 1959. Вып. 69. С. 102–130.Chalov R.S., Zavadskii A.S., Panin A.V. Rechnye izluchiny [River Meanders]. Moscow: Mosk. Gos. Univ., 2004. 371 p.Маккавеев Н.И. Русло реки и эрозия в ее бассейне. М.: Изд-во АН ССР, 1955. 347 с.Chalov S.R. Hydrological Functions of a Branched Channel. Extended Abstract of Cand. Sci. (Geogr.) Dissertation. Moscow: Mosk. Gos. Univ., 2007. 25 p.Мартонн Э. Основы физической географии. Т. 2. Геоморфология. М.: Учпедгиз, 1945. 556 с.Chalov S., Alexeevsky N.I. Braided rivers: structure, types and hydrological effects. Hydrol. Resur., 2015, vol. 46, no. 2, pp. 258–275. (In Russ.). https://doi.org/10.2166/nh.2013.023Пахомова О.М. Гидролого-морфологические характеристики и порядковая структура речной сети: Автореф. дис. … канд. геогр. наук. М.: Изд-во Моск. ун-та, 2001. 28 с.Chernov A.V. Geomorfologiya poim ravninnykh rek [Geomorphology of Floodplains of Plain Rivers]. Moscow: Mosk. Gos. Univ., 1983. 198 p.Попов И.В. Деформации речных русел и гидротехническое строительство. Л.: Гидрометеоиздат, 1965. 328 с.Engels F. Dialektika prirody [The Dialectic of Nature]. Moscow: Gospolitizdat, 1969. 260 p.Сидорчук А.Ю. Структура рельефа речного русла. СПб.: Гидрометеоиздат, 1992. 128 с.Erozionno-ruslovye sistemy [Fluvial Systems]. Moscow: INFRA-M, 2017. 702 p.Сидорчук А.Ю., Панин А.В., Чернов А.В., Борисова О.К., Ковалюх Н.А. Сток воды и морфология русел рек Русской равнины в поздневалдайское время и в голоцене (по данным палеоруслового анализа) // Эрозия почв и русловые процессы. М.: Изд-во Моск. ун-та, 2000. Вып. 12. С. 196–231.Ferguson R.I. Channel form and channel changes (Britain). Br. Rivers, 1981, pp. 90–125.Смирнова В.Г. Гидролого-морфологический анализ разветвленных русел рек Алтайского региона: Автореф. дис. … канд геогр. наук. Иркутск: ИГ СО РАН, 2002. 20 с.Fryirs K. (Dis)connectivity in catchment sediment cascades: A fresh look at the sediment delivery problem. Earth Surf. Proc. Land., 2013, vol. 38, no. 1, pp. 30–46.Тарбеева А.М. Формирование и эволюция островов в русле Оби // Эрозионные, русловые процессы и проблема гидроэкологии. М.: Изд-во Моск. ун-та, 2004. С. 202–208.Fryirs K.A., Brierley G.J., Preston N.J., Kasai M. Buffers, barriers and blankets: The (dis)connectivity of catchmentscale sediment cascades. Catena, 2007, pp. 30–46.Чалов Р.С. Динамика перекатов и ее количественные характеристики // Вопросы географии. М.: Географгиз, 1963. № 63. С. 100–111.Ivanov V.V., Chalov R.S. Rectilinear unbranched channels as a morphodynamic type. Geomorphology, 1991, no. 2, pp. 67–73. (In Russ.).Чалов Р.С. Географические исследования русловых процессов. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1979. 232 с.Joyce H.M., Hardy R.J., Warburton J., Large A.R.G. Sediment continuity through the upland sediment cascade: geomorphic response of an upland river to an extreme f lood event. Geomorphology, 2018.Чалов Р.С. Дискретные и континуальные проявления русловых процессов в морфологии и динамике речных русел // Геоморфология. 2006. № 4. С. 22–31.Karasev I.F. Ruslovye protsessy pri perebroske stoka [Channel Processes in the Course of Water Diversion]. Leningrad: Gidrometeoizdat Publ., 1975. 288 p.Чалов Р.С., Завадский А.С., Камышев А.А., Куракова А.А., Михайлова Н.М., Рулева С.Н. Раздвоенное русло и пойменная многорукавность Нижней Оби: русловая сеть, рассредоточение стока и морфодинамика рукавов // Маккавеевские чтения – 2020. М.: Географ. ф-тет МГУ, 2021. С. 63–71.Komar P.D. Shaper of streamlined island on the Earth and Marth: Experiments and analyses of the minimumdrag form. Geol., 1983, no. 11, pp. 651–654. (In Russ.).Чалов Р.С., Завадский А.С., Панин А.В. Речные излучины. М.: Изд-во Моск. ун-та, 2004. 371 с.Kondratev N.E. On the discreteness of channel processes. In Problema ruslovykh protsessov [The Problem of Riverbed Processes]. Leningrad: Gidrometeoizdat, 1953, pp. 34–42. (In Russ.).Чалов Р.С., Чалов С.Р. Структурные уровни и морфодинамическая классификация русловых разветвлений // Водные ресурсы. 2020. Т. 47. № 3. С. 259–271.Kondratev N.E. Ruslovye protsessy i deformatsii beregov vodokhranilitshch [Channel Processes and Deformations of Reservoir’s Banks]. St. Petersburg: Znak Publ., 2000. 258 p.Чалов Р.С. Трансформация разветвленных русел рек: факторы, условия, причины // Геоморфология. 2020. № 4. С. 15–33.Kondratev N.E., Lyapin A.N., Popov I.V., Pinkovskii S.I., Fedorov N.N., Yakunin I.I. Ruslovoi protsess [Channel Process]. Leningrad: Gidrometeoizdat Publ., 1959. 272 p.Чалов Р.С. Извилистость или разветвленность потоков и формирование меандрирующих и разветвленных на рукава речных русел // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 5. География. 2021. № 3. С. 3–12.Kondratev N.E., Popov I.V., Snishchenko B.F. Osnovy gidromorfologicheskoi teorii ruslovykh protsessov [Fundamentals of the Hydromorphological Theory of Channel Processes]. Leningrad: Gidrometeoizdat Publ., 1982. 272 p.Чалов Р.С. Раздвоенные русла, их место в морфодинамической классификации, условия формирования и встречаемость // Тридцать третье пленар. межвуз. координац. совещ. по проблемам эрозионных, русловых и устьевых процессов. Ижевск: ИД “Удмурт. ун-т”, 2021. С. 154–156.Kudryaschov A.F. Reproduction of a problem channel in the laboratory. Tr. GGI, 1959, vol. 69, pp. 102–130. (In Russ.).Чалов С.Р. Гидрологические функции разветвленного русла: Автореф. дис. … канд географ. наук. М.: Изд-во Моск. ун-та, 2007. 25 с.Makkaveev N.I. Ruslo reki i eroziya v ее basseine [River Channel and Erosion in the River Basin]. Moscow: Akad. Nauk SSSR, 1955. 347 p.Чернов А.В. Геоморфология пойм равнинных рек. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1983. 198 с.Martonn E. Osnovy fizicheskoi geografii. Vol. 2. Morfologiya [Basics of Physical Geography. Issue 2. Morphology]. Moscow: Uchpedgiz, 1945. 556 p.Шарашкина Н.С. Роль грядообразного движения наносов в формировании речных русел // Гидравлика сооружений и динамика речных русел. М.: Изд-во АН СССР, 1959. С. 212–223.Martynov A.V. Influence of the Large Flood on the Element Composition of Fluvisols in the Amur River Valley. Geogr., Environ., Sustainability, 2020, vol. 13, no. 2, pp. 52–64.Щукин И.С. Общая морфология суши. М.–Л.–Новосибирск: ОНТИ, 1933. Т. 1. 366 с.Pahomova O.M. Hydrological and Morphodynamic Characteristics of River Channels and the Order Structure of the River Network. Extended Abstract of Cand. Sci. (Geogr.) Dissertation. Moscow: Mosk. Gos. Univ., 2001. 28 p.Щукин И.С. Общая геоморфология. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1960. Т. 1. 616 с.Popov I.V. Deformatsii rechnykh rusel i gidrotekhnicheskoe stroitelstvo [River Channel Deformations and Hydraulic Engineering]. Leningrad: Gidrometeoizdat, 1965. 328 p.Энгельс Ф. Диалектика природы. М.: Госполитиздат, 1969. 260 с.Shcharashchkina K.S. The role of hydroforming sediment movement in the formation of river channels. In Gidravlika sooruzhenii i dinamika rechnykh rusel [Hydraulics of Constructions and Dynamics of Riverbeds]. Moscow: Publ. AN SSSR, 1959, pp. 212–223. (In Russ.).Эрозионно-русловые системы. М.: ИНФРА-М, 2017. 702 с.Shchukin I.S. Obshchaya morfologiya sushchi. Vol. 1 [General Morphology of Land. Vol. 1]. MoscowLeningradNovosibirsk: ONTI, 1933. 336 p.Baker V.R. Stream – channel response to f loods, with examples from Central Texas // Geol. Soc. Am. Bull. 1977. Vol. 88. № 8. P. 1057–1071.Shchukin I.S. Obshchaya geomorfologiya. Vol. 1 [General Geomorphology. Vol. 1]. Moscow: Mosk. Gos. Univ., 1960. 616 p.Chalov S., Alexeevsky N.I. Braided rivers: structure, types and hydrological effects // Hydrol. Resur. 2015. Vol. 46. № 2. P. 258–275.Sidorchuk A.Yu. Struktura rel’efa rechnogo rusla [Relief Structure of the River Bed]. St. Petersburg: Girometeoizdat, 1992. 128 p.Ferguson R.I. Channel form and channel changes (Britain) // British rivers. 1981. P. 90–125.Sidorchuk A.Yu. The f luvial system on the East European plain: sediment source and sink. Geogr., Environ., Sustainability, 2018, vol. 11, no. 3, pp. 5–20.Fryirs K. (Dis)connectivity in catchment sediment cascades: A fresh look at the sediment delivery problem // Earth Surface Processes and Landforms. 2013. Vol. 38. № 1. P. 30–46.Sidorchuk A.Yu., Panin A.V., Chernov A.V., Borisova O.K., Kovalyuh N.N. Stok vody i morfologiya rusel rek Russkoi ravniny v pozdnevaldaiskie vremena i v golotsene (po dannym paleoruslovogo analiza) [Water Flow and Channel Morphology of Rivers of the Russian Plain in the Late Valdai and Holocene (Based on Paleochannel Analysis)]. In Eroziya pochv i ruslovye protsessy [Soil Erosion and Riverbed Processes]. Moscow: Mosk. Gos. Univ., 2000, no. 12, pp. 196–231. (In Russ.).Fryirs K.A., Brierley G.J., Preston N.J., Kasai M. Buffers, barriers and blankets: The (dis)connectivity of catchmentscale sediment cascades // Catena. 2007. Vol. 70. № 1. P. 30–46.Smirnova V.G. Hydrologic and Morphological Analysis of Branching River Channels in Altai Region. Extended Abstract of Cand. Sci. (Geogr.) Dissertation. Irkutsk: Inst. Geogr.. SO RAN, 2002. 20 p.Joyce H.M., Hardy R.J., Warburton J., Large A.R.G. Sediment continuity through the upland sediment cascade: geomorphic response of an upland river to an extreme f lood event // Geomorphology. 2018.Tarbeeva A.M. Formation and Evolution of Islands in the Ob Channel. In Erozionnye ruslovye protsessy i problemy gidroekologii [Erosion, Riverbed Processes and Problems of Hydroecology]. Moscow: Mosk. Gos. Univ., 2004, pp. 202–208. (In Russ.).Komar P.D. Shaper of streamline island on the Earth and Marth: Experiments and analyses of the minimum drag form // Geology. 1983. № 11. P. 651–654.Velikanov M.A. Ruslovoi protsess [Channel Processes]. Moscow: Gosfizmatizdat, 1958. 395 p.Martynov A.V. Influence of The Large Flood on The Element Composition of Fluvisols in The Amur River Valley // Geogr., Environ., Sustainability. 2020. Vol. 13. № 2. P. 52–64.Zhila I.M. In-situ Studies of a Side Type of Channel Process. In Sb. rabot po gidrologii [Collection of Works on Hydrology]. Leningrad: Gidrometeoizdat Publ., 1978, no. 14, pp. 28–37. (In Russ.).Sidorchuk A.Yu. The f luvial system on the East European plain: sediment source and sink // Geogr., Environ., Sustainability. 2018. Vol. 11. № 3. P. 5–20.Znamenskaya N.S. Donnye nanosy i ruslovoi protsess [Bottom Sediment and Channel Process]. Leningrad: Gidrometeoizdat Publ., 1976. 192 p.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.