Динамика русловых процессов и влияние на нее локальных антропогенных воздействий на реке Аргунь

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

Динамика русловых процессов и влияние на нее локальных антропогенных воздействий на реке Аргунь

Специальность 25.00.36 - Геоэкология

кандидата географических наук

Зима Юрий Владимирович

Хабаровск - 2009

Работа выполнена в лаборатории эколого-экономических исследований Института природных ресурсов, экологии и криологии СО РАН (г. Чита)

Научный руководитель доктор географических наук Махинов Алексей Николаевич

Официальные оппоненты доктор геолого-минералогических наук Подгорная Татьяна Ивановна (Тихоокеанский государственный университет)

кандидат географических наук Гусев Михаил Николаевич (Институт геологии и природопользования ДВО РАН)

Ведущая организация Российский научно-исследовательский институт комплексного использования и охраны водных ресурсов (г. Екатеринбург)

Защита диссертации состоится 10 декабря 2009 г. в 14.00 часов на заседании диссертационного совета Д 005.019.01 при Институте водных и экологических проблем ДВО РАН по адресу: 680000, г.Хабаровск, ул. Ким Ю Чена, д. 65.

Факс (4212) 325-755, E-mail amur21@ivep.as.khb.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института водных и экологических проблем ДВО РАН

Автореферат разослан ноября 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

доктор биологических наук Н.А. Рябинин

русловый аргунь антропогенный деформация

Общая характеристика работы

Актуальность работы. Современные геоэкологические исследования в долинах рек не могут быть достаточными без оценки роли русловых процессов в преобразовании днищ долин, природные комплексы которых являются наиболее динамичными, но в то же время часто используемыми для различных видов хозяйственной деятельности. Вместе с тем локальные антропогенные воздействия оказывают существенное влияние на характер природных процессов в речных долинах, что необходимо учитывать при различных условиях природопользования. Таким образом, изучение русловых процессов является одним из важнейших элементов геоэкологических исследований.

Выявление закономерностей многолетней динамики руслоформиру-ющих процессов рек в различных природных условиях на протяжении многих десятилетий остается одной из актуальных научных проблем. Такие исследования имеют большое теоретическое значение, поскольку позволяет выявить степень воздействия тех или иных факторов в разных условиях их проявления.

Река Аргунь характеризуется разнообразием русловых процессов и активными русловыми деформациями, которые до сих пор остаются малоизученными. Знание условий и особенностей русловых деформаций необходимо для предотвращения нежелательного (с точки зрения жизни и хозяйственной деятельности) развития этих процессов и использования закономерностей их режима при разработке проектов освоения рек и регулирования русел. Одновременно правильный прогноз русловых деформаций и учет их направленности позволит управлять русловыми процессами для получения желаемого эффекта и в наибольшей мере предотвратить возможные неблагоприятные экологические последствия.

Особую значимость исследования русловых процессов имеют для пограничных рек. Вмешательство человека в данные процессы нередко приводит к необратимым изменениям в морфологии русел рек, в результате чего появляется основание для изменения линии границы. Значительные территории могут быть отторгнуты в пользу того или иного из пограничных государств.

Река Аргунь является естественной границей между Россией и Китаем и в последние десятилетия испытывает существенное антропогенное воздействие. В связи с этим исследование русловых процессов Аргуни имеет важное значение, так как интенсивные переформирования берегов, отмирание старых рукавов и образование новых вызывают смещение фарватера, а, следовательно, являются основанием для изменения линии государственной границы.

Цель работы - выявить основные закономерности естественной динамики русловых процессов р. Аргунь и влияние локальных антропогенных воздействий на русловые деформации.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

1. Определить природные факторы, влияющие на русловые процессы р. Аргунь;

2. Выявить основные морфодинамические типы русла р. Аргунь;

3. Определить направленность и интенсивность русловых процессов р. Аргунь;

4. Установить основные виды локальных антропогенных воздействий, влияющих на динамику русла р. Аргунь;

5. Разработать предложения по нейтрализации негативных последствий русловых деформаций р. Аргунь.

Исходными данными послужили материалы многолетних стационарных и экспедиционных исследований Читинского центра по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды с региональными функциями, топографические карты разных лет издания, архивные материалы и другие источники.

Теоретической основой оценки русловых деформаций послужила гидроморфологическая теория руслового процесса, разработанная в Государственном гидрологическом институте Н.Е. Кондратьевым и И.В.Поповым, а также географический подход к изучению русловых процессов, обоснованный научной школой Н.И. Маккавеева и Р.С. Чалова в Московском государственном университете им. М.В. Ломоносова.

Автором организованы и осуществлены экспедиционные исследования р. Аргунь в летний и зимний периоды, проведены стационарные наблюдения за размывом берегов и анализ картографичес-кого материала.

Методы исследования. При сборе и анализе материалов использовались традиционные методы географических исследований. Решение основных задач диссертационной работы основывались на применение сравнительно-географического, картографического, экспедицион-ного, стационарного и других методов исследований динамичных природных объектов.

Научная новизна работы заключается в том, что впервые проведено изучение русловых деформаций пограничной реки Аргунь. На основе собственных и литературных данных выявлены основные морфодинамические типы р. Аргунь и роль физико-географических условий в их формировании. Впервые в результате применения комплекса картографических и стационарных методов оценена интенсивность русловых деформаций на различных участках р. Аргунь. Показана роль локальных антропогенных воздействий, влияющих на перераспределение стока воды по рукавам в условиях ограниченного развития русловых процессов.

Практическая значимость. По результатам проведенных исследований даны конкретные предложения по нейтрализации негативных антропогенных воздействий локального характера. Полученные данные послужат основой для решения разнообразных задач, связанных с деятельностью человека на пограничных реках. Результаты исследований необходимо учитывать при разработке защитных берегоукрепительных мероприятий.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Последовательность изменения русловых процессов по длине р.Аргунь имеет направленность от свободного развития русловых деформаций к ограниченному, что обусловлено геоморфологическим строением территории и составом аллювиальных отложений.

2. Интенсивность русловых деформаций достигает максимума на участках свободного развития русловых процессов в излучинах рукавов в периоды прохождения высоких паводков.

3. Наиболее значимыми факторами антропогенного воздействия на изменение русловых деформаций р. Аргунь являются строительство берегозащитных укреплений, мостовых переходов и водозаборов. Они обеспечивают локальную неустойчивость геоэкологического состояния русла реки.

Личный вклад автора заключается в том, что проведена работа по сбору и обобщению многолетних данных гидрометеорологических наблюдений за период 1897-2002 гг., подбору архивных и современных картографических материалов, сбору материалов в экспедиционных условиях, обработке результатов полевых рекогносцировочных обследований и гидроморфометрических съемок, выполненных автором в течение 2001-2007 гг.

Большой объем фактического материала собран лично автором или при его непосредственном участии во время зимних и летних полевых работ

Публикации и апробация работы. Основные результаты работы докладывались на научных конференциях «Фундаментальные проблемы изучения и использования воды и водных ресурсов» (Иркутск, 2005), «Природные ресурсы Забайкалья и проблемы геосферных исследований» (Чита, 2006), «Природоохранное сотрудничество Читинской области и автономного района Внутренняя Монголия в трансграничных экологических регионах» (Чита, 2007).

По теме диссертации опубликовано 7 работ, в том числе одна статья в журнале, входящем в Перечень ВАК РФ. Результаты работы вошли в отчеты, выполнявшиеся по темам Читинского центра по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды, а также совместного российско-китайского мониторинга пограничных рек.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения и списка использованной литературы из 111 наименований, содержит 138 страниц машинописного текста, включающего 20 таблиц, 26 рисунков, 12 фото.

Автор выражает глубокую благодарность научному руководителю д.г.н, профессору А.Н. Махинову за консультации и помощь в процессе работы над диссертацией.

Содержание работы

Во введении обоснована актуальность темы исследований, сформулированы цель и задачи, показаны научная новизна и практическая значимость работы.

В 1 главе «Природные условия формирования русловых процессов» дана краткая характеристика общих факторов формирования русловых процессов и проведен анализ основных природных условий, влияющих на изменение морфологии русла реки Аргунь.

Русловой процесс представляет собой постоянно происходящие изменения морфологического строения русла, обусловленные сочетанием многих факторов, разделенных на две группы в зависимости от их роли в русловых процессах. К активным факторам относятся сток воды и сток наносов. К пассивным факторам, определяющим форму продольного профиля, гидравлические сопротивления, кинематику потока, его состояние, насыщенность наносами и их крупность и т.д., относятся геологическое и геоморфологическое строение местности, ледовый режим, почвенно-растительный покров, мерзлота, метеорологические условия и др. Степень проявления каждого из названных факторов изменяется в зависимости от размеров бассейна и соотношения с другими факторами.

Специфические природные условия рассматриваемой территории оказывают определяющее влияние на характер русловых процессов р.Аргунь. Типы и интенсивность русловых деформаций р. Аргунь зависят от геологического строения и рельефа, растительного покрова в ее бассейне, а также от климата, обусловливающего гидрологический и термический режимы реки.

Относительная молодость горных сооружений бассейна р. Аргунь, обусловленная активизацией неотектонических движений положительного знака, является основной причиной преимущественно глубинной эрозии по всей длине реки. Однако интенсивность ее неодинакова в пределах различных участков р. Аргунь.

Рыхлые современные отложения, слагающие пойму р. Аргуни, представлены, в основном, песчано-галечными отложениями с прослоями глин, суглинков и илов. Такие породы легко размываются водными потоками и являются существенным фактором неустойчивости русла в пределах пойменных расширений долины.

Русло реки Аргунь на значительном протяжении относится к извилистому и многорукавному типам. Лишь на отдельных участках встречаются небольшие фрагменты прямолинейного русла. В результате деления основного русла на протоки на отдельных участках реки в пределах пойменных расширений отмечается большое количество островов разнообразных размеров и плановых очертаний. По особенностям строения долины выделяется три участка р. Аргунь - верхний с широкой хорошо разработанной долиной и разнообразием типов русловых процессов, средний, имеющий черты как верхнего, так и нижнего участков, и нижний с узкой долиной и ограниченным набором проявлений русловых процессов.

Климат бассейна р. Аргунь суровый, резко континентальный, характеризующийся большими суточными и годовыми амплитудами температуры воздуха, неравномерным распределением осадков в течение года. Климатические условия определяют большую неравномерность стока воды и наносов, продолжительный период ледостава.

По характеру водного режима р. Аргунь относится к дальневосточному типу рек, для которых характерно резко выраженное преобладание дождевого стока (60-80 % годового стока) над снеговым и грунтовым. Во время прохождения паводков пойма находится под водой, глубина затопления различна вследствие неровности поверхности поймы. Для режима реки Аргунь характерно крайне неравномерное распределение стока в течение года. Наибольшая часть годового стока (80 - 85 %) проходит в тёплую часть года (весенне-летний период).

Состав и режим стока наносов р. Аргунь изучены слабо. Суровая малоснежная зима, значительная глубина промерзания, продолжительность затопления паводковыми водами обусловливают интенсивное разрушение поверхностного слоя грунтов, а сильные ветры в весенний период способствует переносу мелких по составу частиц, обеспечивая специфические условия формирования стока наносов [Зима, 2007].

В главе 2 «Основные морфодинамические типы русловых процессов реки Аргунь» рассмотрены различные классификации речных русел, проведен анализ морфологии русла реки Аргунь на протяжении 643 км.

Вопросы типизации речных русел неоднократно рассматривались в отечественной и зарубежной литературе. В разработке существующих отечественных классификаций речных русел, опирающихся на разные признаки, принимали участие такие ученые, как М.И. Львович, М.А. Великанов, Н.И. Маккавеев, С.Т. Алтунин, В.Ф. Талмаза, А.Н. Крошкин, К.И. Россинский, И.А. Кузьмин, И.В. Попов, Н.Е. Кондратьев, Н.А. Ржаницын, Р.С. Чалов и др.

Из рассмотренных в работе различных классификаций, для описания морфологи русла реки Аргунь выбрана классификация ГГИ (И.В. Попов, Н.Е. Кондратьев), учитывающая транспортирующую способность потока, и морфодинамическая классификация МГУ (Н.И. Маккавеев, Р.С. Чалов), в которой развитие русловых деформаций определяется геолого-геоморфологическим строением долин рек.

Отличительной особенностью реки Аргуни является ее "неклассическая" последовательность изменения гидролого-морфологических элементов по длине реки в пределах рассматриваемой ее части. На участке верхнего течения река по характеру близка к равнинным рекам, в среднем течении она имеет характер полугорной и горной реки и в нижнем течении река обладает явно выраженным горным характером. Согласно классификациям ГГИ и МГУ русло р. Аргунь по результатам анализа крупномасштабных топографических карт различных лет съемок разделяется на три крупных морфологически однородных участка, каждому из которых присущи свои типы русловых деформаций.

Первый (верхний) участок реки, протяженностью 300 км от с. Абагайтуй до п. Приаргунск или до впадения р. Гэньхэ, характеризуется широкой поймой (2,5 - 17,0 км); небольшим уклоном водной поверхности (в среднем 0,1 ‰); значительными глубинами (до 5,5 м); небольшими скоростями течения (0,5-0,8 м/с). Берега реки и пойма сложены в основном легко размываемыми песчано-илистыми грунтами пойменной фации аллювиальных отложений. Собственно русловые отложения представлены песчано-илистым или песчано-галечным материалом. Наличие легко размываемых грунтов и длительного затопления поймы в паводки являются причиной активных плановых переформирований речного русла. В результате на верхнем участке наблюдаются свободное меандрирование, незавершенное меандрирование и пойменная многорукавность.

Свободное меандрирование охватывает все действующие второстепенные рукава, на которых наблюдаются излучины различных стадий развития. Незавершенное меандрирование проявляется, в основном, в главном русле р. Аргунь, где повсеместно разрабатываются спрямляющие рукава отдельных излучин или их групп. Отмирание старых рукавов и разработка в пойменном массиве новых определяет развитие пойменной многорукавности.

Характерной особенностью верхнего участка является распространение озёр - соров, образующихся в пониженных частях пойменных массивов как следствие повышения уровней воды в реке, соединенных с руслом Аргуни одним или несколькими рукавами.

Русло реки на втором (среднем) участке, протяженностью 203 км от впадения р. Гэньхэ до с. Горбуново, адаптированное, имеет относительно небольшую извилистость и располагается в узкой долине. Река в отличие от вышерасположенного участка характеризуется значительными уклонами водной поверхности (0,25 ‰ и более). Важной гидроморфологической особенностью водного потока является устойчивая выдержанность по длине реки основных гидрометрических характеристик реки: средняя ширина поймы составляет 3 км, русла - около 200 м, глубина потока - 2,5 м, скорость течения - около 1,0 м/с. Наблюдается постепенное увеличение высоты пойменного берега от 0,3 до 1,0 м и выше в направлении сверху вниз по длине участка. Дно русла на участке сложено песчаными и песчано-гравелистыми отложениями, местами с галечным компонентом. Для данного участка характерно преобладание незавершенного меандрирования, ограниченного в местах сужения поймы склонами долины.

Третий (нижний) участок протяженностью 140 км, расположенный ниже с. Горбуново, характеризуется наибольшими уклонами водной поверхности (0,45 - 0,7 ‰, а в отдельных местах ближе к самому нижнему краю участка более 1,0 ‰). В его пределах практически полностью отсутствует пойма, ширина потока составляет от 200 до 350 м, а скорости течения изменяются от 1,0 до 2,5 м/с. На этом участке река Аргунь протекает в узкой прямолинейной долине. Речное русло врезанное, соответствующее ограниченному развитию русловых деформаций, сложенное трудноразмываемыми горными породами. Руслоформирующие наносы, как правило, представлены галечным или галечно-валунным материалом, что определяет высокую устойчивость русла.

Основной тип деформаций на этом участке - ограниченное меандрирование и русловая многорукавность. Извилистость реки на этом участке определяется главным образом орографическими особенностями рельефа. Руслоформирующая деятельность потока при всех возможных изменениях водного режима (межень-половодье) имеет однонаправленный характер, так как отсутствие поймы, узкая речная долина, в которой дно полностью занимает речной поток, обусловливают сохранение планового положения динамической оси потока при всех режимах в одном и том же положении [Зима, 2005].

Отдельные переформирования русла в виде намыва и размыва островов (русловая многорукавность) наблюдаются в местах незначительного расширения долины, преимущественно в районе устьев впадающих в Аргунь притоков, которые увеличивают поступление наносов в главный поток реки. В результате отложения наилка на островах они постепенно зарастают кустарником.

Проведенные в 2002 г. экспедиционные исследования р. Аргунь от с. Абагайтуй до с. Олочи с целью проведения морфометрических замеров по длине реки, а также визуального обследование состояния поймы и русла подтверждают деление реки на три морфологически однородных участка.

В главе 3 «Направленность и интенсивность русловых процессов р. Аргунь» дана оценка интенсивности русловых деформаций р. Аргунь по результатам совмещения топографических карт различных лет съемок (1950, 1960, 1970, 2000 гг.) и стационарных наблюдений за скоростью отступания бровок берегов с оборудованными постоянными реперами.

Русло р. Аргунь на протяжении всего верхнего участка довольно извилистое, местами разветвленное с развитой пойменной многорукавностью. Наибольшей разветвленностью оно характеризуется на широкопойменном участке, расположенном между с. Капцегайтуй и с.Дурой, где имеется вероятность существенного перераспределения стока воды между рукавами и, соответственно, изменением положения главного русла реки (рис. 1). Повсеместно рукава связаны с проточными или полупроточными озерами. Для самостоятельных рукавов реки типичны такие формы руслового процесса, как свободное и незавершенное меандрирование.

На среднем участке преобладают процессы незавершенного меандрирования, а ограниченного меандрирования - лишь в отдельных местах в пределах сужения поймы. Пойма сложена, в основном, легко размываемыми грунтами, что обусловливает развитие свободного и незавершенного меандрирования (рис. 2).

Рис. 1. Русловые деформации р. Аргунь в районе с. Кайластуй

Рис. 2. Русловые деформации р. Аргунь в районе с. Булдуруй 1-й

Протяженность реки с выраженным ограниченным меандрированием увеличивается в направлении вниз по течению. Деформации отличаются меньшими величинами и частотой деформирующихся участков, чем на выше лежащем участке. В соответствии с этим перераспределение стока воды между рукавами и изменение положения главного русла реки происходит также менее интенсивно. На отдельных участках реки требуются берегоукрепительные работы для исключения вероятности перераспределения стока.

На нижнем участке р. Аргунь пойма имеет незначительную ширину, склоны сложены трудноразмываемыми породами, дно русла представлено галечным или галечно-валунным материалом. Эти факторы обусловливают высокую степень устойчивости реки и незначительные по протяженности и интенсивности масштабы деформаций русла. В самом нижнем течении участка для русловых процессов становятся характерны элементы ограниченного меандрирования русла р. Аргунь (рис. 3).

Рис. 3. Русловые деформации р. Аргунь в районе с. Олочи

Детальное изучение русловых деформаций на р. Аргунь проведено на участке реки в районе Большого острова в пределах распространения пойменной многорукавности. На участке в верхней части Большого острова и в районе нижнего водозабора отдельные излучины существенно изменили свою конфигурацию, длину и шаг (рис. 4). В протоке Прорва русловые деформации проявились менее интенсивно. Несколько повышенная их активность отмечена ниже верхнего водозабора.

В результате совмещения топографических карт съемок 1945, 1961, 1975 гг. установлено, что наиболее интенсивно размываемый участок реки Аргунь расположен в излучине № 3. Размыв вогнутого берега достигает здесь 250 м. Значительным за этот период был также размыв берегов в пределах излучин №№ 4, 6-8. Смещение береговых бровок за 30 лет составило 50 - 80 м. Размыв бровки берега в протоке Прорва произошел также на излучинах №№ 6-8 и составил от 43 до 65 м. Смещение берега на величину от 50 до 75 м установлено для излучин Прорвы №№ 10, 11 ниже водозабора Молоканка.

Рис.4. Плановые деформации русла р. Аргунь Большой остров (цифрами указаны номера излучин)

Сравнительные величины морфометрических характеристик излучин, определенных по картам съёмок 1945 и 1961 гг., показывают, что развитие их происходит разнонаправлено. Так, длина излучин 2, 5, 6, 8 за этот период увеличилась, 1, 3, 4, 7, наоборот, уменьшилась. При этом отмечается чередование излучин по длине реки с разной направленностью в изменении длины. Изменение шага излучин в целом соответствует этой закономерности.

Наибольшая скорость смещения бровки берега для р. Аргунь за 30-летний период составила более 8 м/год, наименьшая - 0,3 м/год, для протоки Прорвы соответственно - 2,5 м/год и 1,1 м/год. В целом в протоке Прорва деформация берегов происходит более умеренными темпами по сравнению с главным руслом р. Аргунь.

Наименьшая скорость развития излучин отмечена для участков русла и проток, на берегах которых произрастает густая кустарниковая растительность. К таким участкам реки относится основное русло р. Аргунь в 3 км ниже начала Большого острова, протока Прорва в 3 км ниже гидрологического поста Молоканка. На данных участках наблюдается увеличение ширины русла, образование значительных песчаных гряд и осередков.

Стационарные исследования русловых процессов р. Аргунь проводились в районе Большого острова (с. Абагайтуй) с 2001 по 2007 гг.). Для проведения многолетних наблюдений были выбраны морфостворы (4 - на р. Аргунь и 5 - в пр. Прорва). На каждом морфостворе производились инструментальные геодезические измерения - расстояние от постоянно закрепленного репера до уступа берега. Осуществлялись также гидрометрические работы, в состав которых входило измерение глубин реки по профилю, расходов воды и др.

Инструментальные наблюдения за деформацией русла р. Аргунь в районе Большого острова показали, что, несмотря на пониженную водность в эти годы русловые процессы были достаточно активны (таблица).

Таблица. Количественные характеристики размыва берегов основного русла р. Аргунь и протоки Прорва (Большой остров)

Годы	Величина размыва берега, м
протока Прорва
2003-2004	2,8
2004-2005	2,2
2005-2006	0,2
2006-2007	0,3
река Аргунь
2001-2004 (февраль)	3
2004 (февр.)-2004 (дек.)	1,4
2004 (декабрь)-2005	0,6
2005-2006	0,3
2006-2007	0,4

Вблизи выхода реки на пограничный участок за период с 2001 по 2007 гг. размыв левого (российского) берега составил 5,7 м. На протоке Прорва только с 2003 по 2007 гг. отступание бровки берега достигло 5,5 м. В таблице представлены количественные характеристики плановых изменений русла р. Аргунь и протоки Прорва по данным стационарных наблюдений [Зима, 2006].

В главе 4 «Основные типы локальных антропогенных воздействий, влияющих на динамику русла р. Аргунь» рассмотрены основные объекты и сооружения, изменяющие направленность и интенсивность русловых процессов р. Аргунь.

В современных условиях трудно найти реку, в той или иной мере не испытывающую на себе хозяйственное воздействие; при этом изменены не только гидрологический режим и качество воды, но и русловые процессы, которые, приобретая иные, чем в естественном состоянии, направленность и интенсивность, обусловливают трансформацию речных русел.

Основными типами локальных антропогенных воздействий, влияющих на динамику русла реки Аргунь, являются:

1. Строительство водозабора и водопровода через пойму, для защиты которых сооружены насыпь и берегоукрепление, изменившие направление пойменного потока в сторону протоки «Старое русло», а основное русло реки Аргунь преобразовалось в старицу протяженностью около 12 км (рис. 5).

Рис. 5. Плановые изменения р. Аргунь а) 1945 г; б) 1961 г.; в) 1975 г.; г) 2001г.; 1-водозабор; 2-насыпь трубопровода; 3) государственная граница

На картах съемки 1945 г. северная часть острова Кручина омывается руслом р. Аргунь, южная - протокой «Старое русло». В 1961 г. река Аргунь омывает указанный остров уже двумя равновеликими рукавами, причем прорыв основного потока реки произошел в Старое русло по новой излучине. В 1975 г. бывшее основное русло реки - уже временный рукав, работающий лишь при высоких уровнях. По результатам полевых изысканий в 2001 г. установлено, что участок бывшего основного русла полностью заполнен наносами на протяжении 1,5-2,0 км [Зима, 2009].

2. Берегоукрепление правого берега р. Аргунь в районе с. Кайластуй в виде каменной мостовой из одного или двух слоев камней, покрытых сверху металлической сеткой, оказало влияние на перераспределение стока воды по рукавам. На этом участке русло реки Аргунь раздваивается на два рукава (левый - русло р. Аргунь, правый - протока Быстрая), образующие остров, который принадлежит КНР. В результате укрепления верхней части острова изменилось направление основного стока реки Аргунь в протоку Быстрая, через которую проходит 52 % от общего стока р. Аргунь (рис. 6). Таким образом, произошло смещение фарватера, а, следовательно, при следующей демаркации изменится положение государственной границы.

Рис. 6. Перераспределение руслового потока р. Аргунь в районе с. Кайластуй в результате защиты приверха острова от размыва

3. В результате строительства мостового перехода в районе с. Олочи (Забайкальский край, РФ) и с. Шивэй (Автономный район Внутренняя Монголия, КНР) ниже по течению от него сформировался осередок, постепенно превратившийся в остров, заросший травянистой растительностью, который понемногу сползает вниз по течению, может привести к перераспределению стока воды между рукавами [Зима, 2008].

В главе 5 «Предложения по нейтрализации негативных последствий на динамику русла р. Аргунь» даны рекомендации по проведению береговых укреплений откосного типа, располагаемых в местах возможного размыва русла, которые позволят сохранить ценные пойменные земли и защитить от разрушения возведенные на берегу сооружения.

Разработка рекомендаций, связанных с предотвращением неблагоприятных проявлений русловых процессов при любых видах хозяйственного использования рек и приречных территорий, должны опираться на материалы космического мониторинга за русловым режимом, стационарных наблюдений за развитием конкретных русловых форм, на результаты совмещения карт за разные годы и за возможно более длительный период времени.

Сопоставление разновременного картографического материала и космических снимков для реки Аргунь позволило определить наиболее проблемные для современной государственной границы участки русла с точки зрения развития русловых деформаций и возможного изменения положения линии государственной границы.

Наиболее интенсивные переформирования русла реки происходят в верхнем и среднем течении реки. В верхнем течении горизонтальные деформации связаны с развитием излучин - их продольным и поперечным смещением. В ряде случаев излучины находятся на завершающей стадии их развития, вследствие чего ожидается их спрямление (при прорыве излучин) и присоединение пойменных массивов к территории КНР. Такие участки распространены на Аргуни выше впадения правобережного притока - р. Ганьхэ (с. Брусиловка, с. Среднеаргунск, с. Богдановка, с. Дурой, п. Приаргунск).

Для среднего течения Аргуни характерно изменение положения линии максимальных глубин в связи с перераспределением стока воды между рукавами в разветвлениях русла. В случае повышения водности правобережных рукавов происходит обмеление или отмирание левобережных, в результате чего фарватер переходит к правому берегу. Такое перемещение линии максимальных глубин приводит, в конечном счете, к изменению положения границы и отходу островных систем к территории КНР. К участкам подобного потенциального изменения положения государственной границы относятся участки разветвления, сформированные островами Бакаканьдао, Лужки, Цзюшандао, Большой.

В целях стабилизации русловых процессов р. Аргунь при выборе оптимального вида берегоукрепления были рассмотрены несколько вариантов конструкций крепления берега, из которых наиболее эффективным является сплошное крепление берега каменной наброской по слою гравийной подготовки, с банкетом. Крепление берега должно выполняться из камня диаметром не менее 20 см по слою гравийно-песчаной подготовки толщиной 20 см. Толщина крепления должна составлять не менее 60 см в нижней части и 40 см - в верхней. Для строительства береговых укреплений следует использовать природные камни изверженных, метаморфических или осадочных горных пород.

При выходе воды на пойму при паводочных расходах выше руслоформирующих в целях предотвращения размыва по верху крепления должно быть предусмотрено сооружение тюфяка из камня крупного диаметра шириной 200 см, переходящего в тюфяк из гравийно-песчаной смеси шириной 300 см.

Примерами сплошного крепления берега откосного типа каменной наброской по слою гравийной подготовки, с банкетом, достаточным для закрепления размыва в основании крепления, могут служить береговые укрепления на таких реках, как Шилка, Нерча, Хилок и Чикой.

Выводы

1. Специфические условия горного рельефа и резко континентального климата рассматриваемой территории оказывают определяющее влияние на характер русловых процессов р. Аргунь.

2. При сопоставлении топографических карт различных лет съемок и использовании материалов экспедиционных обследований на реке Аргунь выделено три крупных морфологически однородных участка, каждому из которых присущи свои типы русловых деформаций. На верхнем участке русло реки широкопойменное, соответствующее свободному развитию русловых деформаций. На среднем участке русло адаптированное, характерно преобладание незавершенного меандрирования. На нижнем участке речное русло врезанное, сложенное трудноразмываемыми горными породами, соответствующее ограниченному развитию русловых деформаций.

3. Для верхнего участка типичны такие формы руслового процесса, как свободное и незавершенное меандрирование, пойменная многорукавность, существует вероятность отторжения больших территорий в пользу Китая. На среднем участке преобладают процессы незавершенного меандрирования, деформации отличаются меньшими величинами и частотой деформирующихся участков, чем на вышележащем участке. На отдельных участках реки требуются берегоукрепительные работы для исключения вероятности перераспределения стока. На нижнем участке формами руслового процесса являются ограниченное меандрирование и русловая многорукавность. Деформации русла происходят в весьма ограниченных масштабах.

4. В результате стационарных наблюдений за деформацией русла р. Аргунь в районе Большого острова за период с 2001 по 2007 гг. отмечено, что, несмотря на пониженную водность в эти годы, русловые процессы были достаточно активны и размыв левого (российского) берега составил 5,7 м.

5. Выявлено, что основными типами локальных антропогенных воздействий, влияющих на динамику русла реки Аргунь, являются:

- строительство водозабора и водопровода через пойму, для защиты которых сооружены насыпь и берегоукрепление, изменившие направление пойменного потока в сторону протоки «Старое русло», а основное русло реки Аргунь преобразовалось в старицу протяженностью около 12 км;

- берегоукрепление в виде каменной мостовой в районе с. Кайластуй, изменившее направление основного стока реки Аргунь в протоку Быстрая, повлекло за собой смещение фарватера, а, следовательно, при следующей демаркации может измениться положение государственной границы;

- в результате строительства мостового перехода в районе с. Олочи - с. Шивэй ниже по течению от него сформировался остров, который может привести к перераспределению стока воды между рукавами.

6. Разработка рекомендаций, связанных с предотвращением неблагоприятных проявлений русловых процессов при любых видах хозяйственного использования рек и приречных территорий, и прогнозов их изменения должна базироваться на материалах мониторинга за русловым режимом, на стационарных наблюдениях за развитием конкретных русловых форм, на результатах совмещения карт за разные годы.

7. Для нейтрализации негативных последствий локальных антропогенных воздействий, влияющих на русло реки Аргунь, предложено проведение береговых укреплений откосного типа, располагаемых в местах возможного размыва русла, которые позволят сохранить пойменные земли и защитить от разрушения сооружения, возведенные на берегу.

Список публикаций по теме диссертации

Статьи в реферируемых изданиях

1. Зима Ю.В. Современные руслоформирующие процессы реки Аргунь // География и природные ресурсы. 2009. №1. С. 162-164.

Статьи в сборниках и материалах конференций

1. Зима Ю.А. Изучение русловых деформаций р. Аргунь // Фундаментальные проблемы изучения и использования воды и водных ресурсов: Материалы научной конференции. - Иркутск: Изд-во Института географии СО РАН. 2005. - С. 77-78.

2. Зима Ю.В. Стационарные русловые наблюдения на реке Аргунь в районе Большого Острова // Природные ресурсы Забайкалья и проблемы геосферных исследований: Материалы научной конференции / Забайкал. гос. гум.-пед. ун-т. Чита, 2006. - С. 177-179.

3. Зима Ю.В. Руслоформирующие процессы реки Аргунь //Природоохранное сотрудничество Читинской области (Российская Федерация) и автономного района Внутренняя Монголия (КНР) в трансграничных экологических регионах: Материалы конференции /Забайкал. гос. гум.-пед. ун-т. Чита, 2007. - С. 129-132.

4. Зима Ю.В. Русловые деформации Аргуни //Регионы нового освоения: экологические проблемы, пути решения. Материалы межрегион. науч.-практ. конф., Хабаровск, 10-12 окт. 2008. Книга 1. Хабаровск: ДВО РАН, 2008. - С. 541-544.

5. Зима Ю.В. Русловая деятельность реки Аргунь // Аргунские просторы. - Чита: Экспресс-издательство, 2009. С. 64-68.

6. Зима Ю.В., Зима Л.Н. Гидрологический режим реки Аргунь // Аргунские просторы. - Чита: Экспресс-издательство, 2009. С. 59-62.

Сдано в производство 23.09.2009

Уч.-изд.л. 1,1

Тираж 100 экз.

Усл.печ.л. 1,0

Заказ №

Институт водных и экологических проблем ДВО РАН

680000, Хабаровск, ул. Ким Ю Чена, д. 65.

РИК ЧитГУ

672039, Чита, ул. Александрово-Заводская, 30

Размещено на Allbest.ru

...