Особенности твердого стока в речном потоке

В речном потоке наблюдается взаимообмен потока и русла наносами с осаждением частиц наносов на дно и взмыхом их с его поверхности. Взаимообмен наносами обусловлен турбулентностью потока (восходящими и нисходящими пульсационными токами) и зависит от гидравлической крупности наносов и начальной скорости влечения частиц. Области таких токов располагаются беспорядочно над поверхностью русла, вследствие чего дно потока представляет собой после чередующихся зон взмыва и отложения. При грядовой форме русла области преобладания восходящих и нисходящих вихрей разграничены, соответственно разграничены и зоны размыва и переотложения наносов. Верхний слой наносов, вовлеченный в процесс взаимообмена наносами с потоком, называется активным слоем русла. Сами наносы называются донными отложениями. Ананьев В. П., Передельский Л. В. Инженерная геология и гидрогеология. — М.: Высшая школа, 1980. — С. 89.

Исходным материалом формирования наносов на речных водосборах являются продукты выветривания горных пород, частицы почвы, остатки растительности и животных. Выделяются внешние и внутренние источники питания потока наносами. Внешние источники питания — склоны, а также расположенные у берегов осыпи. Внешнее поступление наносов характеризует интенсивность водной эрозии на склонах. Внутренними источниками питания рек и ручьев наносами являются сформировавшиеся аллювиальные отложения русла и поймы. Суммарный вынос наносов определяется суммой (склоновой и русловой) эрозий. Общая закономерность формирования твердого стока: верховья рек и вся первичная гидрографическая сеть поставляют твердый материал в речные системы; средние и большие реки осуществляют транспорт продуктов эрозии, аккумулируя часть наносов при их избытке и размывая их при дефиците твердого материала. В устьевых частях рек наблюдается аккумуляция наносов. Караушев А. В. Сток наносов, его изучение и географическое распределение. — Л., 1977. — С. 132.

Характеристикой наносов, поддающейся картографированию, является среднемноголетняя мутность (количество наносов, содержащееся в единице объема потока) рек. В пределах Европейской территории России наименьшая мутность воды рек (менее 10 г/м3) наблюдается в зоне тундры и лесотундры. Для низменных заболоченных районов лесной зоны мутность составляет 10−25 г/м3; в южной части лесной зоны мутность рек достигает 100−250 г/м3; в лесостепной зоне мутность может доходить до 1000−2500 г/м3, возрастая на малых реках до 5000 г/м3. Сток наносов — главный фактор заиления водохранилищ, что обусловлено отложением в их чашах наносов, поступающих с жидким стоком, а также твердого материала, сносимого в водоем при переработке берегов. Особую опасность представляют случаи транспорта наносов, сопровождающиеся интенсивной эрозией склонов, а также образованием селей в результате перенасыщения потока наносами. В ряде случаев смыв почвенного покрова сопровождается переносом загрязняющих веществ. Пестициды, радионуклиды и некоторые другие опасные вещества в результате сорбции фиксируется на минеральных частицах наносов и переносятся водными потоками во время паводочного стока.