Часть 2. Типы рек

Часть 2. Типы рек

Материал нашел и подготовил к публикации Григорий Лучанский

Источник: Отчет "Передвижение по рекам". Типы рек.
 

 В нашей стране большое количество рек, по которым можно плавать на туристских судах. Все они непохожи друг на друга и в то же время имеют общие признаки, позволяющие объединять их в типы. Туристами-водниками разработаны по крайней мере пять классификаций. Их применение позволяет правильно решить задачу, которую ставит перед собой каждая туристская группа, выбирая маршрут; куда пойти, когда пойти и для чего пойти.

Эта классификация отражает прежде всего характер реки в зависимости от рельефа географического района, где она протекает. По этой классификации реки делятся на равнинные, горно-таежные (иногда их называют предгорными) и горные.

Равнинные реки. Равнинных рек на территории России очень много. Они имеют широкие долины, с незначительной глубиной и крутизной склонов, небольшие уклоны, русла их, как правило, извилисты и сложены из мягких осадочных материалов (песка и глины), скорость течения воды в русле невелика, как правило, не более 1 м/с, берега чаще всего покрыты лесом или кустарником. Скальных пород в русле обычно нет, препятствия представлены песчаными отмелями и перекатами, а также завалами из подмытых или принесенных водой деревьев. Наиболее ярко представляют этот тип рек большие реки европейской части страны - Волга, Днепр, Западная Двина и их притоки, например Ветлуга, Десна, притоки нижнего течения Оби, например Ляпин.

Однако в руслах рек европейской части, протекающих через возвышенности и горные кряжи, встречаются участки, где выходят на поверхность коренные породы, образующие пороги. Наиболее известны затопленные ныне Днепровские пороги, Мигейские пороги на р. Южный Буг, Опеченские пороги р. Мсты. В большом количестве встречаются пороги на реках Севера европейской части. Пороги чередуются с длинными спокойными, почти без течения плесами. Эти реки относят к особому карельскому типу, например р. Охта в Карелии, р. Кожа в Архангельской области.

Горно-таежные реки. К этому типу принадлежат реки старых горных районов, например Урала или сравнительно низких горных систем Саян, Восточной Сибири и Дальнего Востока. Реки часто текут в скальных берегах, образуя пороги, шиверы, водопады, щеки. Встречаются на них и завалы, а также отмели и перекаты из крупной гальки и булыжника. Уклоны горно-таежных рек достигают 10 м/км, скорость течения в порогах — 4 м/с. Горно-таежные реки имеют, как правило, достаточно разработанные ущелья и долины, порожистые участки прерываются довольно длинными плесами и быстринами. Типичными горно-таежными реками можно считать р. Кожим на Урале, р. Кантегир в Саянах, р. Витим в Забайкалье.

Горные реки. К ним относят реки высокогорных районов Кавказа, Тянь-Шаня, Памиро-Алая, Памира, Алтая. По сравнению с горно-таежными они имеют еще более крутое падение (до 20 м/км), совсем мало плесов, пороги переходят один в другой часто без перерыва, скорость течения в порогах достигает 6—7 м/с. Долины горных рек расположены на значительной высоте и часто слабо разработаны. Примеры горных рек—Обихингоу и Муксу на Памире, Зеравшан на Памиро-Алае, Нары на Тянь-Шане, Шавла на Алтае. К этому же типу принадлежат некоторые крутопадающие реки Карпат, например истоки Черемоша, Прута.

Необходимо отметить, что границы между типами горной и горно-таежной реки несколько размыты. Кроме того, одна и та же река может принадлежать трем или двум типам обычно соответственно в верхнем, среднем и нижнем течении. Так, Чулышман почти на всем своем протяжении—горная река, Бия, являющаяся как бы продолжением Чулышмана ниже Телецкого озера,— горно-таежная река, а Обь, одним из истоков которой является Бия,—равнинная река. Косью, приток Усы,— в верхнем течении горно-таежная река, а в нижнем течении—равнинная. Имеются примеры и обратного чередования. Так, Ципа, приток Битима,—в верхнем течении, в пределах Баунтовской котловины, равнинная река, в нижнем течении—горно-таежная.

 

ВЕЛИЧИНА РЕК И ВОДНОСТЬ

К большим рекам относят реки, протекающие в пределах нескольких географических зон и имеющие площадь бассейна более 50000 км², например Волга, Днепр. Средние по величине реки протекают в пределах одной географической зоны и имеют площадь бассейна от 2 000 до 50 000 км², например реки Кемь, Мета, Сакмара, Обихингоу, Чулышман. К малым относят реки с площадью бассейна от 1 000 до 2 000 км²,   например, реки Сандалаш, Улуг-О.

Реки с высоким весенним половодьем. К этому типу относятся большинство рек нашей страны, протекающих в районах с обильным снежным покровом (Восточно-Европейская равнина, Западно-Сибирская низменность, Урал). Весеннее половодье, вызванное таянием снега, дает до 40—60%, а иногда и больше всего годового стока. Половодье переходит в летний меженный уровень, который может быть низким в сухое лето, средним в среднее по количеству осадков лето и высоким в дождливое лето. Меженный уровень очень устойчив и меняется медленно.

Реки с умеренным весенним половодьем и летними дождевыми паводками. Это реки Карпат, западных предгорий Кавказа и Закавказья, гор Южной Сибири. Довольно высокое весеннее половодье, обязанное таянию снегов, растягивается до начала лета из-за высоты бассейнов над уровнем моря. Обильные летние дожди вызывают дождевые паводки. Из-за узости долин и крутых склонов дождевая вода быстро стекает в реки. Поэтому весеннее половодье практически без перерыва переходит в летние паводки, которых бывает 8—10 за лето. Тем самым доля летнего стока увеличивается, а доля весеннего падает до 30—40%.

Реки с низким весенним половодьем и преобладанием летних паводков. К этому типу относятся реки высокогорий Кавказа и гор Средней Азии и реки, расположенные в восточных районах страны с муссонным климатом (большая часть Восточной Сибири и Дальний Восток). На реках высокогорий устойчивый летний паводок вызывается таянием ледников, на реках Восточной Сибири и Дальнего Востока—муссонными дождями. Удельный вес весеннего стока падает до 20—30, доля летнего возрастает до 50—60%.

Эта классификация является чисто туристской. Она содержится в «Перечне классифицированных туристских маршрутов» и пересматривается один раз в четыре года в связи с появлением новых судов, развитием техники водного туризма, появлением новых средств и способов обеспечения безопасности. Она может изменяться также в зависимости от расхода воды в реке (при большом расходе воды в период половодья или паводка сложность прохождения реки обычно возрастает). Эта классификация зависит также от класса применяемых судов: для байдарок река, как правило, сложнее.

Все равнинные реки по своей технической сложности не превосходят первой категории, то есть не содержат препятствий, имеющих индивидуальный характер и требующих индивидуального подхода (порогов и шивер). Исключение составляют реки карельского типа с маршрутами до третьей категории сложности включительно.

Наиболее характерные препятствия на реках первой категории сложности—мели, перекаты и завалы, а также искусственные препятствия — низкие мосты, плотины и т. п. Однако эти же реки представляют повышенную опасность в период весеннего половодья.

Большие реки интересны для водного туризма, как правило, в верхнем течении, существенно выше начала судоходства. На средних и малых горно-таежных и горных реках возможны маршруты от второй до шестой категории сложности. Маршруты по рекам высокогорья безопаснее совершать весной до начала летнего паводка или осенью после его завершения.

Реки – это естественные значительные и непрерывные потоки воды, питающиеся в основном атмосферными осадками (дождями, талыми снеговыми водами, ледниковыми водами), образуются везде, где местность имеет хотя бы незначительный уклон. Река сама формирует русло, по которому течет, и этим она отличается от искусственных водотоков. Соединение рек между собой, совокупность всех рек, изливающих свои воды в одно озеро или море, называется речной системой. В каждой речной системе различают главную реку и ее притоки, которые, в свою очередь, могут принимать притоки второго, третьего порядка и т. д.

Каждая речная система собирает поверхностные и подземные воды с занятой ею территории, которая называется водосборной площадью, или бассейном реки. Бассейны соседних рек отделяются друг от друга водоразделами, проходящими обычно по самым возвышенным местам района. Изредка встречаются бифуркации, то есть разделение рек на два потока, один из которых вливается в реку другого бассейна.

Место, где вода, образующая реку, впервые принимает вид поверхностного потока, называется истоком. Река может начинаться родником, вытекать из озера, болота, брать начало от языка ледника.

Некоторые реки образуются от слияния двух, обычно близких по водности рек, например, Обь начинается от слияния Бии и Катуни, Северная Двина — от Сухоны и Юга.    В этом случае при определении длины реки за исток принимают более длинную из составляющих рек.

Конечный участок реки в месте впадения ее в море, озеро или другую реку называется устьем. В устье скорость течения воды замедляется и большая часть переносимых водой частиц осаждается напротив устья в виде отмели.

Долина реки – это узкие и вытянутые в длину, большей частью извилистые полые формы рельефа, образованные в результате деятельности речного потока. Долины ограничены береговыми склонами, или бортами.

Рис. 1. Элементы речной долины:

1 - бровка; 2 и 3 - левый и правый склоны (борта); 4 - пойма; 5 - уровень в половодье 6 -уровень в межень; 7 - высота берега; 8-ширина реки в половодье; 9 - ширина реки в межень; 10-терраса; 11- ширина долины

Самая низкая точка долины называется дном, верхний край берегового склона — бровкой. Ложе реки, по которому она течет в меженный уровень, называется руслом. Во время половодья, то есть с подъемом воды, река выходит из русла и затопляет дно долины — пойму.

Склоны речной долины имеют вид уступов или ступеней с более или менее горизонтальными поверхностями, которые называются террасами. Террас может быть несколько. Каждая речная терраса—это след древнего, более высокого дна долины.

Классическая форма речной долины с полным набором ее элементов встречается только на равнинных реках. На горных реках зачастую отсутствует пойма и русло реки занимает все дно долины и подходит вплотную к коренному берегу.

В горных и горно-таежных местностях реки протекают зачастую в глубоких узких долинах с крутыми склонами — каньонах, которые в зависимости от твердости скальных пород могут быть той или иной формы. Скалистые, обрывистые высокие берега реки (в горно-таежных районах) называются щеками (сибирское название). Щеками называют также утесы, расположенные друг против друга по обе стороны реки. Отвесная скалистая стена высотой более 5 м в узком месте речной долины или мыс, вдающийся в реку и затрудняющий путь по берегу, называется бомом.

Поперечное сечение русла реки редко бывает симметричным, особенно несимметрично оно на поворотах, где возникает циркуляция воды по поверхности от выпуклого берега к вогнутому, а у дна наоборот. Поэтому вогнутый берег на поворотах размывается, приближаясь постепенно к борту долины, где достигает в конце концов коренного берега, сложенного более древними породами.

Наиболее высокая, крутая и обрывистая часть коренного берега называется яром. Верхняя по течению реки часть яра, соединяющаяся с прямолинейным участком берега, называется верхним плечом яра, а нижняя по течению часть яра, соединяющаяся с прямолинейным участком берега, — нижним плечом.

Продукты размыва вогнутого, или внешнего, берега переносятся донным течением и откладываются у выпуклого, или внутреннего, берега, образуя низкую пологую песчаную отмель. Глубина русла от выпуклого берега к вогнутому (яру) нарастает медленно. Сразу за концом яра песок становится обрезным, то есть берег имеет вид невысокой стенки с достаточной для всех туристских судов глубиной у самого берега. В непосредственной близости от яра и отрезного песка проходит стрежень — линия наибольших скоростей воды в потоке. За нижним плечом яра стрежень переходит к противоположному берегу, поэтому у ярового берега скорость течения замедляется и за нижним плечом яра формируется побочень — подводная песчаная отмель небольших сравнительно размеров.

Все речные долины, а тем более русла извилисты, то есть состоят из чередующихся поворотов, или меандр. Меандры с близко сходящимися началом и концом называются лукой. Характерный пример—известная Самарская лука на Волге в районе г. Куйбышева, заключающая в себе Жигулевские горы. Путь по реке между началом и концом Самарской луки более чем в 7 раз превышает кратчайшее расстояние между ними по суше.

В начале Самарской луки в Волгу впадает р. Уса, протекающая очень близко к концу луки у с. Переволоки. Это сделало возможным известный кольцевой водный маршрут с небольшим волоком первой категории сложности «Жигулевская кругосветка».

Русло реки часто меандрирует в пределах долины. Пологие меандры русла в пределах долины называются излучинами, крутые и короткие – коленами. Меандры речного русла в пределах долины часто изменяются, река промывает новое русло, образуется остров, омываемый двумя протоками. Более короткая и прямая протока становится главной, более длинная протока, которая ранее была излучиной или коленом, закрывается наносами сначала на выходе, а затем и на входе, образуя вытянутое пойменное озеро – старицу. Старица в половодье соединяется с рекой.

Рис. 2. Повороты русла и долины реки:

1 - извилина; 2 - граница долины; 3 - излучина; 4 - лука

ПРЕПЯТСТВИЯ НА РЕКАХ

Перекат. Сложное образование из двух отмелей, растущих с противоположных берегов навстречу друг другу. Перекаты часто существуют в местах смены направления поворотов русла, то есть в местах перехода стрежня потока от одного берега к другому. Перекаты длительное время существуют на одном и том же месте русла. Различают три типа перекатов: нормальный (рис. 3), сдвинутый и россыпь. Все перекаты состоят из верхней и нижней кос или отмелей, между которыми находится гребень переката, где глубина наименьшая, а скорость течения наибольшая. В гребне переката имеется корыто – канал с наибольшими глубинами. Сверху, к гребню переката ведет напорный скат с постепенно падающей глубиной, сразу за гребнем вниз по течению расположено подвалье переката с резким увеличением глубины.

Части русла, расположенные выше и ниже гребня переката, называются верхней и нижней плесовой лощиной.

На равнинных реках все элементы песчаного переката легко выделить на реке по цвету воды – более глубокие места темные, на более мелких просвечивает желтый песок. На горных и горно-таежных реках также встречаются перекаты, отмели и другие описанные выше элементы, сложенные продуктами размыва русла, они могут быть сложены как песком, так и галькой разного размера, вплоть до булыжников.

Сдвинутый перекат (рис. 4) отличается тем, что верхняя и нижняя плесовые лощины сильно заходят друг за друга, продолжаясь каждая вдоль своего берега, при этом гребень

Рис. 3. Нормальный перекат: 1 и 2 – верхняя и нижняя плесовые лощины, 3 и 4 – верхняя и нижняя ко­сы; 5 – гребень; пунктиром показан судовой ход

Рис 4. Сдвинутый перекат: 1 и 2 –  верхняя и нижняя плесовые лощины; 3 и 4 – верхняя и нижняя косы; 5– гребень; 6 – подвалье; 7 – направление главной струи; 8 – направление свальных течений; пунктиром обозначен судовой ход

переката может быть направлен по продольной оси реки или даже так, что направление течения в корыте будет составлять угол более 90° с направлением течения реки. В сдвинутом перекате появляются свальные течения через гребень помимо корыта, которые Могут ввести туриста в заблуждение и затянуть судно на мель. Перекаты-россыпи имеют несколько гребней, нечетко выраженные корыта и косы, расположенные в русле без видимой закономерности, поэтому они особенно трудны для прохождения.

Туристская лоция классифицирует элементы русла и водного потока, не встречающиеся на судоходных реках и свойственные в основном малым и средним рекам, на которых проводятся спортивные туристские походы.

Порог. Участок русла реки с резким возрастанием уклона и скорости течения относительно участков выше и ниже порога. Пороги образуются в местах пересечения рекой скалистых гряд, морен, выходов трудноразмываемых коренных горных пород, скоплений валунов, продуктов горных обвалов и селей, последствий человеческой деятельности, например взрывных работ при прокладке дорог (искусственные или взрывные пороги). Перед локальными порогами с особенно крутым падением иногда образуются участки спокойной воды (плесы), возникающие из-за подпруживания реки порогом.

Характерными элементами порога являются водосливы, водяные ямы, или бочки, и стоячие волны.

Водосливы. Делятся на водопадные (угол падения более 45°), водоскаты (угол падения около 45°) и просто сливы (угол падения менее 45°). Сливы пологие обычно имеют форму треугольника, образованного линией наибольшего перегиба продольного профиля русла реки и косыми струями от скал, ограничивающих слив у основания. Сходящиеся косые струи приводят к появлению стоячей волны или дорожки стоячих волн за вершиной треугольника. Крутые сливы, водоскаты и водопады образуют обычно сразу за сливом водяную яму, или бочку, – область обратного течения по поверхности, а за ней систему стоячих волн. Треугольника в этом случае не образуется. В пороге может быть один слив во всю ширину реки, он может быть также разделен выступающими скалами и камнями на несколько сливов различной ширины и мощности.

Порог может состоять также из нескольких последовательных сливов. Если в пороге один слив или последовательные сливы порога идут один за другим с интервалом, не превышающим длину судна, порог называют одноступенчатым. Если между последовательными сливами порога судно может свободно осуществить маневр по переходу от одного берега к другому, порог называют многоступенчатым. Если между двумя последовательными сливами можно причалить к берегу на плоту, эти сливы целесообразно считать относящимися к разным порогам. Если линия наибольшего перегиба продольного профиля русла реки в сливе перпендикулярна к направлению течения воды, то слив называют прямым. Слив называют косым, когда угол между линией перегиба продольного профиля и течением острый. Иногда в узком косом сливе на линии перегиба продольного профиля глубина русла у берегов сильно отличается, тогда слив будет крученым, или винтовым.

Стоячие волны, или валы. Образуются при движении воды в сливах из-за сложения продольных, поперечных и обратных местных скоростей воды в потоке, возникающих при встрече воды с неоднородностями в сечении русла. Стоячая волна образуется ниже той неоднородности, которой она обязана своим рождением. Волны называются стоячими потому, что они неподвижны относительно берегов в отличие от подвижных ветровых и приливных волн. Высота стоячих волн доходит до нескольких метров и зависит от расхода воды в реке, скорости течения, глубины реки и рельефа дна.

Стоячие волны, гребни которых перпендикулярны направлению течения воды, называются прямыми, волны, гребни которых расположены под острым углом к потоку, называются косыми. Источниками прямых стоячих волн являются, как правило, искажения сечения потока у дна реки, например гряда подводных камней. Косые стоячие волны образуются чаще всего из-за искажений береговой черты, например у выступов берега. Стоячие волны возникают также при слиянии двух потоков, например при впадении крупного притока. В таких местах иногда возникает система множества крутых точечных стоячих волн—толчея. Важной характеристикой стоячей волны является длина ее ската, которая сравнивается с длиной туристского судна. Волны бывают крутыми, или короткими, когда скат меньше половины длины туристского судна, и пологими, или длинными, когда скат волны равен или больше длины туристского судна. Очень короткие стоячие волны имеют обратный гребень, как бы водяной козырек, направленный против течения.

Водяные ямы, или бочки. Образуются за очень мощными и крутыми сливами (рис. 5). Они характеризуются сильным обратным течением воды на поверхности. Бочку можно считать малой, если ее размер меньше половины длины судна, и большой, если больше. Вода в бочках часто содержит много воздуха, поэтому имеет меньший удельный вес и хуже держит судна.

Шивера. Каменистый участок русла реки с быстрым течением, небольшими глубинами и беспорядочно разбросанными в русле подводными и выступающими из воды камнями. На шиверах из-за высокой скорость течения в потоке возникают стоячие волны, обратные течения, иногда водяные ямы (бочки). В отличие от порогов шиверы не имеют чистых мощных сливов, в шивере сливы локальны, плохо прослеживается связь последовательных сливов друг с другом, поэтому трудно выделить линию преимущественного стока воды — струю. Протяженность шивер колеблется от нескольких десятков метров до нескольких километров. Шиверами часто начинаются и заканчиваются пороги.

Рис. 5. Течения в водосбросе, водяной яме, или бочке

Шиверы могут образовываться так же, как и пороги, в результате размыва рекой завалов, селевых выносов и т.п., а могут быть образованы выносом в реку крупнообломочного материала, например притоком.

Прижимы. На реках с быстрым течением часто образуются прижимы, то есть навалы воды на отвесный, чаще всего скальный, внешний берег поворота реки под действием центробежных сил. Прижимы образуются на очень крутых поворотах, так как на поворотах стрежень потока располагается близко к внешнему берегу поворота, на него наваливается значительная масса воды, и непосредственно у берега создаются различные распределения скоростей поперек потока. Если водность реки значительна, а поворот очень крут, у самого берега образуются отбойные валы. Распределение течений в прижиме в этом случае будет иметь вид, представленный на рис.6б. При высокой водности реки, но на менее крутом повороте, а также при отрицательной крутизне берега под водой отбойный вал может не возникать. Тогда распределение течений в прижиме будет иметь вид, приведенный на рис. 6 а. Аналогичная картина возникает в прижиме на достаточно крутом повороте в потоке с малым расходом воды. Прижимы с отбойным валом легко распознаются на реке по отбойному валу, прижимы без отбойного вала распознать гораздо сложнее, а подсос к берегу в них гораздо сильнее.

Уловы.  На реках с быстрым течением могут образоваться противотоки в плоскостях, параллельных дну реки,—уловы (рис. 7).   Возникновение их связано с отрывом течения от 

Рис. 6. Течения в прижиме: 1 – без  отбойного  вала;   б – с  отбойным валом

Рис. 7. Течения в улове

берега по тем или иным причинам (выступ берега, впадение притока и т. п.). Уловы создаются у прижимов, вблизи перекатов, при резких расширениях русла, на отмелях и при резких ускорениях отдельных частей потока (струй), например при слиянии двух проток. Из улова бывает иногда трудно выбраться, так как нужно успеть уйти из струи, образующей улов, пересекая ее за короткое время.

Граница противоположных течений или течений с разными скоростями. Возникает при впадении притоков в реку (особенно если притоки сравнимы по расходу воды с основной рекой), при обтекании потоком крупных надводных препятствий (камни, скалы, плиты). Эти границы очень малы по протяженности (иногда длина перехода от одной скорости к другой составляет 30—50 см) и опасны тем, что туристское судно, имеющее скорость одного потока, внезапно отдельными своими частями попадает в поток с другими скоростями, мгновенно испытывая действие разнообразных сил. Чтобы избежать переворота судна при пересечении границы противоположных течений, необходимо использовать разнообразные технические приемы.

Завал или залом. Характерные препятствия, свойственные равнинным рекам таежной зоны и горно-таежным рекам, образуются стволами деревьев, нанесенными на приверх острова, на вход в малую протоку, на внешний берег поворота реки. В половодье завалы сносит, но на спаде воды они вновь возникают, возникают и во время летних паводков, а на малых и узких таежных речках они могут существовать и увеличиваться годами. Завал—очень опасное препятствие, его трудно распознать, так как издали он кажется частью берега и только в непосредственной близости начинает ощущаться сильное течение, подсасывающее под завал. На горно-таежных реках большую опасность представляют расположенные на внешних подмываемых берегах поворотов реки частично подмытые, но еще не упавшие низко наклоненные над водой деревья. Особенно опасны такие деревья для судов со сравнительно высоко расположенными гребцами— плотов и катамаранов.

На реках, протекающих в населенной местности, встречаются искусственные, то есть созданные людьми, препятствия.

Мосты. Часто встречаются транспортные и пешеходные мосты и мостики. Мосты устанавливаются на опорах, стоящих в русле реки. Опоры представляют такую же опасность для туристского судна, как одиночные надводные камни на участке с быстрым течением, имеют значение ширина прохода между опорами и направление течения. Около современных железобетонных мостов в русле обычно много бетонных блоков и арматуры. Пешеходные мосты имеют чаще деревянные опоры, расположенные ближе друг к другу, и низкие настилы. Около современных, новых мостов в русле могут встретиться остатки опор или свай старых мостов, располагающихся рядом.

Плотины. В основном встречаются плотины двух типов — современные железобетонные действующие и старинные каменно-деревянные мельничные или регулирующие расход для лесосплава. Плотины второго типа находятся в различных стадиях разрушения и представляют собой водосливы различной крутизны и высоты, в разной степени засоренные. Часто эти водосливы проходимы, особенно для байдарок. Железобетонные плотины требуют обноса.

Заколы. Изгороди из деревянных кольев, вбитых в дно реки, перегораживающие всю реку. В заколах имеются узкие ворота, куда устанавливаются верши для ловли рыбы. Заколы в большинстве случаев встречаются на небольших реках в виде остатков, но колья могут представлять опасность для оболочки судов.

Тросы. Представляют опасность для туристских судов нависающие над водой тросы паромных переправ. Обычно эти тросы высоко подняты над водой у берегов реки, где и следует проходить под ними. Очень важно вовремя заметить этот трос.

Молевой сплав. Хотя молевой сплав леса уже почти не используется, все же туристу, может быть, придется с ним столкнуться. Во время сплава туристам выходить на реку нельзя. Молевой сплав начинается обычно сразу за половодьем. На малых реках он заканчивается быстро, на средних реках может затянуться до середины, а на больших – до конца лета. Реки, по которым много лет проводился молевой сплав леса, обычно засорены топляком—бревнами, один конец которого лежит на дне реки, а другой конец неглубоко под поверхностью воды. Этот конец бревна незаметен, а встреча с ним при движении, в особенности против течения, кончается повреждением оболочки, а иногда и повреждением каркаса судна.

Запани.  На реках, где проводится молевой сплав леса, все лето стоят запани—системы из узких, в несколько бревен плотиков, удерживаемых стальными тросами и перегораживающих отдельные протоки реки с целью направления сплавляемого леса в основное русло. Бывают и накопительные запани, перегораживающие все русло с целью накопления леса для сплачивания или перевалки на берег. Как препятствие запань аналогична завалу—под нее уходит затягивающее течение, а пройти нельзя.

Запань можно пройти под высоким берегом, где трос поднят высоко над водой, а бревна не доходят до берега. Можно также, находясь на запани, развести временно или притопить звенья запани. У накопительных запаней обычно всегда много леса, поэтому их необходимо обносить.

Ряжевые стенки. На малых сплавных реках (особенно характерно это для рек европейского Севера и Карпат) часто встречаются ряжевые стенки—стенки из бревен, расположенные на вогнутых внешних берегах поворотов русла, удерживаемые изнутри бревенчатыми клетками с камнями. Ряжевая стенка как препятствие аналогична прижиму, но из нее часто торчат отщепы от бревен, металлические скобы, скрепляющие бревна.

К последнему типу искусственных препятствий следует отнести общую захламленность русла самыми различными, в том числе острыми, предметами в пределах населенных пунктов.

Расход воды. Важной для туриста-водника характеристикой реки является расход воды, то есть объем воды, протекающей через поперечное сечение потока за единицу времени (м³/с). Расход воды зависит от величины бассейна, его водности, характера рельефа, геологического строения, почвенного покрова и растительности территории. Расход воды прямо пропорционален площади бассейна, поэтому, чем ниже по течению, тем многоводнее река, так как все больше притоков впадает в нее. Исключение составляют реки, текущие через пустыню, и реки, часть воды которых расходуется на орошение, например Амударья, Сырдарья, Кубань, Терек.

Рельеф бассейна влияет на количество осадков — чем выше горы, тем больше осадков, и на скорость поступления талых и дождевых вод в русло — чем круче горы, тем быстрее река собирает талые и дождевые воды, тем острее пики летних дождевых паводков. На скорость поступления в реку талых и дождевых вод влияет также характер растительности. В лесу медленнее тает снег, лес дольше задерживает талые и дождевые воды; степь, пустыня быстро отдают воду реке.

Для сравнения между собой различных водосборных бассейнов по величине стока вводят величину модуля стока, то есть отношение расхода воды в данном створе реки к площади бассейна выше этого створа. Модуль стока — количество воды в литрах, которое река получает с каждого квадратного километра бассейна за одну секунду, измеряется в л/км²*с. Наибольший сток в горах. На северном склоне Кавказа он достигает 50, а в Западном Закавказье 75 л/км²*с. Крупные проточные озера являются одними из наиболее мощных регуляторов стока. Если в бассейне реки много озер, то все паводковые пики будут сглажены, растянуты во времени и невелики по амплитуде.

На расход воды влияют и климатические факторы: температура и распределение осадков по сезонам года.

Половодье. Это фаза самого высокого стояния воды в реке. На равнинных реках умеренного климата вызывается таянием снегов (весеннее половодье), на горных реках—таянием ледников и снега (летнее половодье).

Паводок. Сравнительно кратковременный подъем воды в реке в результате обильных дождей. Обычно имеет явно выраженный пик—наиболее высокий уровень, который движется по реке со средней скоростью ее течения, образуя паводковую волну. До прохождения пика вода прибывает, после прохождения — убывает. Паводковый пик может быть вызван искусственно, например открытием плотины водохранилища в верхнем течении реки, а также прорывом плотины (ледяной или грунтовой), держащей озеро в верховьях горной реки.

Паводковый подъем (рис. 8 а) характеризуется более высоким уровнем воды на стрежне и поперечной циркуляцией ее по поверхности от середины к берегам (мелкий мусор плывет у берегов). Спад паводка (рис. 8б) отличается более высоким уровнем воды у берегов и поперечной циркуляцией ее по поверхности от берегов к середине (мелкий мусор плывет в середине русла). Половодье, и особенно паводок, характеризуется также мутной, грязной водой. Паводок может быть вызван также таянием ледников в бассейне реки.

Меженный уровень. Летнему сезону в подавляющем большинстве    туристских районов страны соответствует меженный уровень — самое низкое стояние воды, когда в реку нет значительного притока снеговых и дождевых вод, В высокогорных районах и на Дальнем Востоке межень сдвигается на осень. Средний меженный уровень соответствует среднему по климатическим условиям году. В межень река находится как бы в установившемся режиме, русловые процессы почти не идут, русло наиболее полно соответствует текущему в нем водному потоку. Однако в случае более дождливого лета туристы сталкиваются с высокой водой.

Рис. 8. Поперечная циркуляция воды в русле: а) при ее подъеме; б) при спаде; в) на повороте

Это не паводок, а просто больший, чем средний, приток в реку воды, то есть более высокое стояние меженного уровня. Вода, как правило, прозрачна, резких колебаний уровня нет, подходит вплотную к прибрежным кустам, заливая галечные отмели и почти все острова.

В засушливое лето турист может столкнуться с низкой водой — стоянием ее ниже среднего меженного уровня. Характерный признак низкой воды—значительная разница в скоростях течения на плесах, в порогах и шиверах. На плесах течения почти не чувствуется. На реке много галечных, круто уходящих в воду отмелей и островов. При устойчивой смене погоды может наблюдаться переход от высокой или низкой воды к среднему меженному уровню. В отличие от резких паводковых спадов и подъемов этот переход растягивается на одну-две недели и идет при прозрачной воде.

Уклон. Очень важная характеристика реки, выражается отношением разности урезов воды начала и конца данного участка реки к его длине (измеряется в м/км или записывается безразмерной десятичной дробью). Уклон реки – параметр, в значительной степени определяющий скорость течения. Реку в целом или большой ее участок можно характеризовать средним уклоном, но условия плавания на малых участках будут определяться, в числе прочих факторов, местными уклонами этих малых участков.

Продольный профиль реки. График, по вертикальной оси которого отложены урезы воды, а по горизонтальной — расстояния соответствующих точек от истока или устья реки. На продольном профиле легко выделить участки с различными уклонами. Обычно река с хорошо разработанным руслом вырабатывает продольный профиль в виде параболы — он называется профилем равновесия. В среднем уклон плавно уменьшается от истока к устью.

В верхнем течении уклон может быть значительно выше среднего, но река маловодна. Скорости воды высокие, река чаще течет одним руслом, преобладает эрозионная (размывающая) деятельность воды. В среднем течении уклон близок к среднему, водность реки возрастает, появляются протоки и острова, размывающая и аккумулирующая деятельность реки примерно уравновешены. В нижнем течении уклон ниже среднего, водность реки значительно возросла, много проток и островов, река в основном откладывает материал, вымытый выше. Но все это верно в среднем. На практике в любом течении горной или горно-таежной реки могут встретиться участки как с малым, так и с большим уклоном. Некоторые реки в верховьях текут по болотистым водораздельным плато и имеют малый уклон, а большой имеют только в среднем течении, прорывая окаймляющие хребты (например, такие сибирские реки, как Ципа, Темник).

 

Туристов-водников в первую очередь интересует проходимость реки – та основная и нелегко уловимая характеристика, которая складывается из многих факторов и которая различна для разных типов рек и разных классов судов.

Проходимость равнинных рек определяется в основном достаточным расходом воды в точке начала сплава и количеством многолетних непроходимых завалов на реке. Проходимость горно-таежных рек зависит от расхода воды в точке начала сплава, уклона и скорости течения, а также от характера долины. Завал имеет уже второстепенное значение. При проходимости горных рек, в особенности с преобладанием ледникового питания, приходится рассматривать не только минимально необходимый расход воды в точке начала сплава, но и максимально допустимый для безопасного сплава (на средних реках).

В средний по климатическим условиям год ориентировочно можно считать равнинные реки страны, текущие в лесной зоне, доступными для плавания на байдарках на расстоянии не менее 40 км от истока (по карте масштаба 1:1 000000) или от самого истока, если река служит единственным стоком озера площадью не менее 80 км². Это соответствует меженному расходу воды 3—6 м³/с. На горно-таежных и горных реках минимальный расход воды в точке начала сплава должен быть 7—12 м³/с в зависимости от уклона, скорости течения, характера долины. На горных реках с ледниковым питанием такой расход может достигаться в 10—15 км от истока (на реках Средней Азии иногда непосредственно от ледника), на большинстве горно-таежных рек — в 20—30 км. Чем больше уклон и скорость течения, тем больший расход воды требуется для, начала плавания. Однако для обеспечения должного уровня безопасности все эти характеристики ограничиваются сверху, причем с усовершенствованием техники сплава, средств сплава и средств страховки этот уровень постепенно растет. Для наиболее универсальных современных судов—многоместных катамаранов—сейчас доступны реки со средним уклоном до 20 м/км и максимальными уклонами отдельных коротких участков (3—5 км) до 40 м/км при расходах воды от 10 м³/с до 60 м³/с. Для катамаранов с увеличенным запасом плавучести и современных плотов на надувных элементах эти величины могут быть взяты выше на 10%, для каркасно-надувных байдарок—ниже на 20%, для жесткокаркасных байдарок—ниже на 30— 40%.

Однако сам по себе уклон влияет главным образом только на скорость течения реки. Для определения ее проходимости гораздо важнее знать степень разработанности русла и долины, что устанавливается взятыми вместе уклоном реки и расходом воды в зависимости от твердости и неоднородности пород русла и долины. Маленький ручеек и большая река, проходя один и тот же перепад уровней, совершают разную работу, следовательно, при одинаковом материале русла и долины размываются они по-разному. Там, где воды мало, перепад уровней в твердых породах будет срабатываться ступеньками, водопадами, непригодными для плавания; там же, где воды больше, можно ожидать, даже в твердых породах, образования более однородного русла, возможно пригодного для плавания. Поэтому с точки зрения проходимости важно знать материал и степень разработанности русла и долины реки.

Реки со слабо разработанными каньонообразными ущельями менее доступны для плавания. Малая разработанность ущелья говорит о твердости пород или о недостаточной мощности потока: и в том и в другом случае в слабо разработанном ущелье можно ожидать труднопроходимые или непроходимые препятствия в виде водопадов, крутых высоких сливов. В слабо разработанном ущелье трудно также организовать разведку и страховку, прохождение рек с такими ущельями под силу только хорошо подготовленным и специально оснащенным группам.

На речной поток действуют различные силы, прежде всего сила тяжести. Величина ее составляющей, воздействующей на воду в направлении стока, зависит от уклона реки. Чем больше уклон, тем больше эта составляющая, тем выше скорость воды. Скорость течения в конечном счете—основной фактор, определяющий сложность и опасность реки для туриста. Составляющей силы тяжести противостоят сила трения воды о берега и дно реки и сила внутреннего трения между слоями воды. Эти силы определяются степенью шероховатости материала дна и берегов реки, глубиной и шириной русла. Чем крупнее частицы, составляющие дно и берега, тем больше сила трения.

На воду в реке действуют также центробежная сила (на поворотах русла) и сила Кориолиса, вызываемая вращением Земли. Центробежная сила действует от центра по радиусу поворота, сила Кориолиса в северном полушарии направлена всегда вправо по течению. Эти силы вызывают поперечные течения в реке (течение, вызванное силой Кориолиса, в туристской практике можно не учитывать). Имеется некоторая средняя скорость потока и местная скорость. Местная скорость равна нулю у дна и берегов и максимальна на некоторой линии ниже поверхности воды (соответствующая ей линия на поверхности воды называется стрежнем).

По распределению скоростей в сечении потока различаются потоки ламинарный, турбулентный и с пространственным режимом. Ламинарные потоки, характеризующиеся параллельным перемещением слоев жидкости, редко встречаются в туристской практике: они могут существовать только при очень малых глубинах, скоростях воды и уклонах русла. Так, при глубине реки 20 см ламинарный поток может существовать при скорости течения не более 1 см/с. Турист почти всегда имеет дело с турбулентным потоком, отличающимся образованием вихрей в объеме потока, то есть тем, что различные части жидкости имеют не только продольные, но и поперечные составляющие скорости. Вихри, возникающие у дна и берегов, отрываются и движутся к центру потока. В турбулентном потоке линия максимальных местных скоростей также находится ниже поверхности потока, однако возрастание скорости при удалении от дна происходит неравномерно. У самого дна имеется очень тонкий слой нулевых и малых скоростей, а затем скорости быстро нарастают и могут достигать, например, уже на глубине в одну десятую 40—50% максимальной скорости, а на половинной глубине—80—90% максимальной скорости. Для турбулентного потока можно вычислить максимальную скорость. Она прямо пропорциональна уклону и глубине реки и обратно пропорциональна шероховатости дна (полудиаметру частиц, слагающих дно) в различных степенях. Ниже приведены графики зависимости максимальной скорости v от уклона i при различных глубинах H и шероховатости русла Д, (рис. 9) и от глубины при различных уклонах (рис. 10) при условии, что русло принято прямоугольным.

На рис. 11 дан график постоянных скоростей при изменении уклона, глубины реки постоянной шероховатости русла. Если принять какую-то скорость граничной, например 2 м/с, то можно определить, при каких комбинациях уклона, глубины и шероховатости дна скорость течения будет выше или ниже граничной. Зная, что скорость течения в значительной степени определяет сложность и опасность реки, можно, задавшись определенными граничными скоростями, например 1,5 м/с, 3 м/с, получить из этого графика приблизительные данные об уклонах и глубинах, при которых река будет несложной, сложной и очень сложной.

Если препятствие подводное и с ровным гребнем (большой камень, подводная гряда, уступ русла, плотина), то нарушение структуры потока происходит главным образом в вертикальной плоскости. В зависимости от скорости течения и относительной (к глубине реки) высоты препятствия за ним образуется либо система стоячих волн, параллельная гребню препятствия, либо вертикальная водоворотная зона с противоположным потоку движением поверхностного слоя воды (водяная яма, или бочка, – рис. 5).Иногда в туристских отчетах сложность и опасность реки оцениваются таким параметром, как произведение расхода воды на уклон. Этот параметр в какой-то степени дает представление о максимальной скорости реки, поскольку она пропорциональна уклону в степени одной второй, а расход воды пропорционален скорости течения. Привлекательность этого параметра в том, что и уклон, и расход воды можно получить из таблиц основных гидрологических характеристик реки. Но пользоваться им надо осторожно. Более точные результаты дает вычисление максимальной скорости реки. Величина максимальной скорости реки в межень приводится также на топографических картах. На скорость течения влияют препятствия в русле. Степень их влияния может быть вычислена. Например, массивные выступы в русле диаметром 1 м, следующие друг за другом с интервалом 5 м, уменьшают скорость течения примерно в 1,8 раза, а густая водная растительность высотой от дна до поверхности воды—до 10 раз.

Русло реки вырабатывается таким образом, чтобы на перемещение воды расходовалась наименьшая энергия. Это условие выполняется обычно на реках с хорошо разработанным руслом и в межень. Реки с недостаточно разработанным руслом (в молодых горных районах), а также в паводок переносят много частиц разных размеров, и закономерности, указанные выше, не всегда действуют (идут так называемые русловые процессы, то есть формирование русла). Эти закономерности не действуют и в местах сужения реки. В подобных случаях может наблюдаться совершенно иной по типу поток с пространственной структурой, характеризующийся сильным смещением линии максимальных скоростей в глубину, а также наличием устойчивого поперечного течения по поверхности реки от берегов к середине русла и по дну от середины к берегам. Такая структура не имеет видимых отличительных признаков и может встретиться в порогах, каньонах, щеках, вообще в слабо разработанных руслах при высоком расходе воды. Турист узнает эту структуру потока, когда судно сильно затягивает в струю, когда выход из струи требует значительных усилий экипажа. Пространственный режим потока – один из случаев устойчивой поперечной скорости течения воды в русле. Поперечные скорости, достигающие 30—40% максимальной скорости течения и направленные от берега к середине реки, возникают также за счет вихреобразования у берегов турбулентного потока. Эти скорости имеют случайное распределение во времени и в пространстве.

Устойчивая поперечная скорость возникает на повороте реки за счет центробежной силы. На повороте всегда есть циркуляционное течение. На поверхности вода смещается от внутреннего берега поворота к внешнему. У внешнего берега скорость воды направлена от поверхности ко дну, а вдоль дна вода смещается от внешнего берега поворота к внутреннему (рис. 8 в). Максимальная величина поперечной скорости достаточно велика (она может достигать 30—50% средней скорости потока) и се необходимо учитывать при преодолении поворотов. Поперечная скорость приводит к смещению стрежня потока к внешнему берегу поворота.

Циркуляционное течение на поворотах вызывает размыв внешнего берега и образование отмелей у внутреннего. На горных реках с высокой скоростью течения на крутых поворотах циркуляционное течение вызывает навал воды на внешний скальный берег (прижим). За счет циркуляционного течения на крутых поворотах высокоскоростных рек образуется заметный поперечный уклон поверхности воды. Заметные поперечные скорости возникают также при быстром паводковом подъеме или спаде воды. При подъеме воды река как бы вспухает, середина потока поднимается, поперечное течение по поверхности направлено от середины русла к берегам. При спаде воды середина потока проваливается, поперечное течение по поверхности направлено от берегов к середине реки (рис. 8 а, б).

При обтекании препятствий в русле также образуются области поперечных и даже обратных течений. Обтекание потоком препятствий, как и течение в русле, может быть ламинарным или турбулентным. Ламинарное обтекание без нарушения структуры потока с плавным раздвижением и смыканием струй наблюдается либо при очень малых скоростях потока, либо при идеально обтекаемой форме препятствия. Оба случая в туристской практике почти не встречаются. Турбулентное обтекание препятствий характеризуется нарушением структуры потока.

Если препятствие выступает над водой (камень, выступ берега), то нарушение структуры потока происходит главным образом в горизонтальной плоскости. Перед препятствием образуется зона повышенного давления, за счет чего возникает водяная «подушка» (вода поднимается, и создается поперечное течение вдоль лобовой части препятствия). За препятствием появляется зона пониженного давления (так называемая водоворотная зона) за счет того, что струя срывается с препятствия. В зависимости от скорости течения, формы и размеров препятствия срыв струи происходит с боковой или почти с лобовой поверхности препятствия. Протяженность водоворотной зоны может превышать поперечник препятствия в 10 раз. За большими выступами берега водоворотная зона образует иногда участок с регулярным круговым движением воды – уже знакомым нам уловом (рис. 7). При раннем срыве струи вблизи лобовой части препятствия возникают косые стоячие валы, расходящиеся в стороны от него. Область стоячей воды за надводным камнем часто называют скоростной, или просто «тенью» камня.

Обратные течения могут возникать и под действием внешних сил, например ветра или прилива. Известен ветровой нагон воды в устье Невы, вызывающий наводнения, а также приливные волны, поворачивающиеся вспять реки в приустьевой части на протяжении 30—50 км (на некоторых реках европейского Севера, впадающих в Белое и Баренцево моря). Такие особенности рек должны быть выяснены при подготовке похода.

Река, протекая в своем русле, с одной стороны, размывает его, а с другой — откладывает материал размыва в местах, где течение замедляется. Чем больше уклон, тем выше скорость течения, тем больше размывающая деятельность реки в паводок преобладает над аккумулирующей. Можно считать, что для некоторого участка реки, там, где уклон больше среднего, преобладает размывающая деятельность, а там, где уклон меньше среднего, — аккумулирующая. Участкам с преобладанием размывающей деятельности свойственны пороги, щеки, шиверы. Для участков с преобладанием аккумулирующей деятельности свойственны перекаты, наносные шиверы и особенно завалы. Это не обязательное правило, но господствующая тенденция.

При прорыве рекой массы однородных горных пород образуются щеки, причем не только в мягких породах, но и в достаточно твердых. Известны сланцевые каньоны-щеки на Восточном Кавказе, щеки тувинской реки Ка-Хем в лавовом массиве и другие. Обычно щеки изобилуют порогами, ибо в массе одной горной породы встречается много неоднородностей. Кроме того, в щеках часты обвалы, также способствующие появлению порогов. Пороги, щеки и шиверы, встречающиеся на участках реки с большим уклоном, имеют индивидуальный характер, и линия движения в них должна определяться в зависимости от строения каждого препятствия после его разведки.

На участках с меньшим уклоном, с преобладанием аккумулирующей деятельности реки можно уже выделять некоторые закономерности образования и строения препятствий, однозначно определяющие выбор линии движения. Река переносит материал различного размера — от взвешенного в воде песка до так называемых влекомых наносов (камней до 1—2 м в поперечнике). Закономерности отложения таких наносов сходны: все они откладываются в местах, где происходят замедления течения.

Где же эти места в русле? Если на реке есть остров, то течение замедляется при разделении проток и сбивке струй из проток, то есть в голове и хвосте острова, где образуются вытянутые отмели—косы. Если две протоки неравной длины, то в более длинной течение медленнее, ибо в ней меньше уклон. Значит, и забита она наносами больше, да и воды в ней должно быть меньше, поскольку река постепенно засорила ее. Можно ожидать, что наиболее засоренным будет выход более длинной протоки: именно на выходе вода ее сильно тормозится подпором более быстрой воды короткой протоки. Нередко, особенно на горных реках, более длинная протока кончается крутым и очень мелким спадом из нанесенного водой галечника. Массу наносов несут притоки, особенно круто падающие, и эти наносы выпадают у устья притока — там, где течение его замедляется подпором воды основной реки. В местах впадения притоков создаются обычно наносные шиверы или отмели.

Отмеченные выше участки с большим уклоном (преобладание размывающей деятельности) и с меньшим уклоном (преобладание аккумулирующей деятельности) хорошо различаются на карте и на местности. Они отличаются прежде всего характером долины. На участках с большим уклоном долина узкая, типа ущелья, русло обычно одно, без проток. На участках с меньшим уклоном долина широкая, река нередко делится на протоки. Места перехода от одних участков к другим и места перелома профиля также хорошо видны на местности. В месте перехода от большего уклона к меньшему течение замедляется, поэтому в конце сложного участка с большим уклоном можно ожидать длинную наносную шиверу. Замедление воды перед порогом типа простой ступени тоже может привести к образованию предпорожной наносной шиверы.

ВОЗДЕЙСТВИЕ ПОТОКА НА ПЛЫВУЩЕЕ СУДНО

Рассмотрим кратко воздействие потока на плывущее судно. Воздействие потока на плывущий предмет происходит в пределах глубины его погружения. Любой свободно плывущий предмет движется со скоростью текущей воды или быстрее. Чем больше масса предмета, уклон реки и чем меньше площадь соприкосновения поверхности его с водой, тем больше его скорость отличается от скорости воды.

Наиболее интересны для туриста воздействия на однокорпусное судно уже упоминавшихся противоположно направленных течений (граница улова и струи, течения в стоячих волнах и т. п.). Общая закономерность – чем меньше осадка судна и больше его размеры, тем слабее воздействие на него местных течений. В области стоячих волн это воздействие выражается в возникновении (за счет различного направления поверхностных течений на скатах стоячих волн) вращающего момента, стремящегося поставить судно поперек течения (лагом), то есть в положение наименьшей устойчивости для однокорпусного судна. Подобные же силы возникают, когда корма и нос попадают в области течений с разными или даже противоположно направленными скоростями. В этом случае момент сил, противоположно действующих на нос и корму, может быть достаточным не только для разворота лагом, но и для переворота узкого и длинного малоостойчивого судна, например байдарки. Двухкорпусные (катамараны) и многокорпусные  (плоты) суда гораздо остойчивее в этих случаях. Вертикальные составляющие течения, например в водоворотах, притапливают и кренят суда в зависимости от того, на какую часть их действует вертикальное течение. Очень большие водовороты могут переворачивать малые суда. В потоках с пространственной структурой наблюдается затягивание судна в область максимальных скоростей (в струю) под действием поперечной составляющей скорости течения.