Hình dạng lòng sông và các nhân tố xác định nó

Ch−¬ng 4 n tè x¸c ®Þnh nã Kh¸i niÖm "h× ×nh th¸i häc lßng dÉn) cßn ch−a ®øng v÷ thuyÕt còng nh− c¸c vÊn ®Ò øng dông cña qu¸ tr×nh lßng s«ng. Th−êng thay nã lµ c¸c cña ®Þa h×nh lßng s«ng, nã ®iÒu khiÓn dßng ch¶y s«n quan hÖ víi dßng ch¶y s«ng ngßi mïa kiÖt vµ ng dÉn ®−î C¸c lßng dÉn th¼ng Ýt ®−îc nghiªn cøu. Chóng th−êng ®Æc tr−ng cho c¸c s«ng ngßi miÒn nói vµ b¸n s¬n ®Þa víi c¸c d¹ng « lín cña aluvi c¸c s«ng nh− vËy dÉn ®Õn viÖc thÓ cña bê. H×nh d¹ng lßng s«ng vµ c¸c nh© nh d¹ng lßng dÉn" (d¹ng h ng trong v¨n b¶n vÒ lý thuËt ng÷ t−¬ng ®−¬ng kh¸i niÖm "d¹ng vÜ m«", "d¹ng qu¸ tr×nh lßng s«ng". §Þnh nghÜa d¹ng lßng s«ng cßn thiÕu ngay c¶ ë c¸c t¸c gi¶ th−êng xuyªn sö dông kh¸i niÖm nµy [54]. Trong khi ®ã nã vÉn ®−îc dïng trong c¸c v¨n b¶n "lßng dÉn ", trong sè ®ã – khi x©y dùng ph©n lo¹i h×nh th¸i vµ h×nh th¸i ®éng lùc lßng dÉn s«ng ngßi. D¹ng lßng dÉn s«ng ngßi (trªn b×nh ®å) lµ sù ph¸c ho¹ lßng dÉn x¸c ®Þnh bëi c¸c thµnh thung lòng vµ/hoÆc c¸c nguyªn tè bÒn v÷ng nhÊt g ngßi c¶ mïa kiÖt lÉn mïa lò. H×nh d¹ng lßng s«ng th−êng bÞ chi phèi nëi c¸c d¹ng lßng dÉn t¹o nªn trong qu¸ tr×nh lßng s«ng, nh−ng vÒ sau ®−îc cñng cè bëi c¸c thµnh t¹o b·i båi. C¸c d¹ng lßng dÉn vÜ m« nh− thÕ h×nh nh− ®· v−ît khái ph¹m vi cña chÝnh lßng dÉn. C¸c d¹ng trung b×nh (doi) th−êng kh«ng ®−îc phñ bëi b·i båi vµ th¶m thùc vËt, rÊt ho¹t ®éng vµo thêi kú lò. Chóng th−êng æn ®Þnh theo chñ yÕu ®−îc ®iÒu kiÓn bëi nã. Cho nªn cã thÓ nãi vÒ d¹ng lßng dÉn mïa kiÖt ®· ph¸c ho¹ d¹ng trung m« x¸c ®Þnh. §−îc thõa nhËn lµ ph©n lo¹i d¹ng lßng dÉn cña K. I. Rosinski, I. A. Kuzmin [77]. víi sù hiÖu chØnh cña O. V. Adreev vµ I.A. Iaroslavxev [6] vµ Leopold vµ Iolmen [120]: lß c chia thµnh th¼ng, uèn khóc vµ ph©n nh¸nh. 4.1. C¸c lßng dÉn th¼ng aluvi ph¸t triÓn. §é th thµnh t¹o c¸c d¹ng lßng dÉn vµ sù biÕn d¹ng chñ ®éng cña chóng chØ cã thÓ vµo thêi kú lò m¹nh nhÊt. V× thÕ qu¸ tr×nh thµnh t¹o b·o båi kh«ng t¨ng ®é æn ®Þnh cña d¹ng lßng dÉn. Aluvi b·i båi ®−îc gia cè bëi th¶m thùc vËt rÊt dÔ bÞ bµo mßn bëi dßng s«ngcã kh¶ n¨ng t¶i c¸c vËt chÊt cuéi sái. D¹ng lßng s«ng n−íc lò ®−îc x¸c ®Þnh chñ yÕu bëi c¸c nh©n tè phi lßng dÉn – th¹ch ®Þa chÊn, th−êng chi phèi tÝnh th¶ng cña thµnh thung lòng trªn mét kho¶ng dµi. D¹ng lßng dÉn mïa kiÖt ë c¸c s«ng nh− vËy ®−îc x¸c ®Þnh b»ng tû sè cña phÇn ®¸y ngËp cña thung lòng s«ng ngßi vµ kÝch th−íc cña d¹ng (xem h×nh 3.17). ViÖc b¶o toµn tÝnh th¼ng cña c¸c bê s«ng ®−îc chi phèi bëi tÝnh kiªn cè chèng xãi mßn cao cña thµnh bê gèc vµ/hoÆc vËn tèc x¸o trén lín cña d¹ng lßng dÉn xu«i theo dßng ch¶y. Trong tr−êng hîp cuèi cïng, tr−êng vËn tèc tuÇn hoµn ë c¸c d¹ng phô vµ cï lao kh«ng g©y ra ho¹t ®éng xãi lë t¹i c¸c bê s«ng do thêi gian t¸c ®éng cña nã ng¾n lªn mét ®o¹n cô §Ó minh ho¹ cã thÓ dÉn ra ®©y h×nh th¸i cña lßng dÉn s«ng Alabugi (Kirgizia) sau ®o¹n hîp l−u víi s«ng Ptran [63]. Sù hiÖn diÖn cña lßng ch¶o réng lín ë phÇn phÝa trªn thung lòng s«ng ngßi dÉn ®Õn viÖc phÇn th−îng l−u ®o¹n s«ng nµy kh«ng cã phï 107 108 sa ®¸y cuéi sái. Dßng phï sa ®¸y ®−îc h×nh thµnh do viÖc bµo mßn c¸c trÇm tÝch aluvi trªn c¸c thÒm s«ng. Sù t¨ng dßng phï sa ®¸y theo däc thung lòng s«ng víi ®é dèc ®¸y thung lòngkh«ng ®æi (~ 8%) vµ l−îng n−íc s«ng ( 3025,...,Q = m3/s) g©y nªn sù thay ®æi h×nh th¸i häc lßng s«ng cã quy luËt. Trong miÒn thiÕu hôt tuyÖt ®èi phï sa vËn tèc biÕn h×nh th¼ng ®øng cña lßng s«ng lín (gÇn 0,3 m/n¨m). Trong hoµ t−¬ng ®èi cña dßng ch¶y bëi phï sa di ®¸y (l−u l−îng riªng trung b×nh n¨m gÇn 0,5kg/(s.m) cho kh¶ n¨ng tÝch tô phï sa vµ h×nh thµnh c¸c cån phô. Víi vËn tèc dÞch chuyÓn c¸c cån phô vÒ xu«i 30 – 50 m /n¨m t¹o nªn c¸c ®o¹n s«ng th¼ng. Víi vËn tèc dÞch chuyÓn nhá (10 – 20 m/n¨m) vËn tèc t¹o lßng lín (15–20 cm/n¨m) dÉn tíi t¹o thµnh c¸c lâm c¾t ngang. ViÖc b·o hoµ lßng s«ng bëi phï sa di ®Èy tiÕp tôc (tíi 190 – 200 ngµn m miÒn b·o g. Th«ng th−êng lßng s«ng th¼ H×nh th¸i häc vµ ®éng lùc häc c¸c con s«ng uèn khóc liªn quan tíi mét l−îng lín tµi liÖu lßng dÉn. §èi víi d¹ng nµy cña µ ®Þa sinh häc vµ ®Þa iÒu kiÖn ®Þa chÊt vµ ®Þa m¹o - ®Þa h×nh ngu 3/n¨m) vµ më réng ®¸y thung lòng tíi 800 – 1000 m chi phèi viÖc thµnh t¹o m«t lßng s«ng d¹ng cï lao phøc t¹p. C¸c cï lao dÞch chuyÓn vÒ xu«i víi vËn tèc 60 –80 m/n¨m, kÕt qu¶ lµ bê gèc bÞ bµo mßn víi vËn tèc kh«ng qu¸ 0,5 m/n¨m vµ b¶o toµn tÝnh th¼ng. Khi ®ã vËn tèc bµo mßn c¸c d¹ng lßng s«ng (trong ®ã kÓ c¶ b·i båi cã thùc vËt phñ kÝn) ®¹t 25 m/n¨m. Lßng s«ng th¼ng – hiÖn t−îng trªn c¸c s«ng ngßi miÒn ®ång b»ng rÊt hiÕm, bëi v× ë ®©y qu¸ tr×nh thµnh t¹o b·i båi th−êng dÉn tíi viÖc phøc t¹p ho¸ lßng s«n ng chØ quan s¸t thÊy ë c¸c vÕt nøt vµ c¸c suèi trªn ®¸ gèc víi sù kiÓm so¸t cÊu tróc cña c¸c thµnh thung lòng. HiÕm khi t¹o nªn (ë c¸c s«ng ngßi cã b·i båi) c¸c lßng s«ng th¼ng tù do chiÒu dµi > 20 ... 40 ®é réng cña lßng s«ng. Sù b¶o toµn d¹ng th¼ng cña lßng s«ng trong c¸c ®iÒu kiÖn nh− vËy lµ do sù kÕt hîp ®Æc biÖt cña c¸c nh©n tè t¹o lßng. Trªn ®Þa phËn ch©u ¢u cña Liªn bang Céng hoµ x· héi chñ nghÜa X« viÕt th−êng xuyªn quan s¸t thÊy sù ph¸t triÓn cña lßng dÉn s«ng ngßi trong c¸c thung lòng hå, trong lßng ch¶o dßng ch¶y n−íc b¨ng tan. C¸c aluvi b·i båi cña c¸c s«ng hiÖn ®¹i cã ®é dµy bÐ, phñ lªn líp aluvi vµ Ýt bÞ xãi lë vµ lßng dÉn th¼ng trong c¸c bê b·i båi ®−îc x¸c ®Þnh bëi c¸c nh©n tè th¹ch häc (nh− lµ s«ng Sukh«n ë lßng ch¶o Kuben). V.V. Ivanov [30] ®· ph©n lo¹i c¸c lßng dÉn th¼ng bê b·i båi mang rÊt Ýt c¸c trÇm tÝch ®¸y. ë ®©y kh«ng xÐt tíi c¸c ®iÒu kiÖn thuû lùc thuËn lîi, kh«ng t¹o nªn c¸c con ch¾n, b·i v¾t mµ hoµn l−u dßng ch¶y quanh chóng cã thÓ t¹o nªn xãi lë cña bê b·i båi. Cã thÓ trªn c¸c s«ng miÒn ®ång b»ng viÖc dÞch chuyÓn phï sa ®¸y m¹nh bao nhiªu th× viÖc xãi lë c¸c bê th¼ng kh«ng diÔn ra do viÖc cuyÓn ®éng qu¸ nhanh c¸c thµnh t¹o trÇm tÝch. 4.2. C¸c lßng s«ng uèn khóc lßng dÉn ®· ph©n ra c¸c d¹ng : ®Þa m¹o häc, v ®éng lùc häc nghiªn cøu c¸c vÊn ®Ò thuû lùc dßng ch¶y ë khóc uèn, c¸c ®Æc tr−ng c¬ b¶n cña ®éng lùc ®o¸nong cong vµ sù xãi lë c¸c bê cña chóng. Sù uèn dßng ch¶y cã thÓ lµ nguyªn sinh theo quan hÖ víi ®Þa h×nh lßng dÉn t¹o nªn nã. C¸c chç uèn nguyªn sinh nµy cã thÓ bÞ chi phèi bëi c¸c ® yªn sinh, th¹ch häc l·nh thæ, n¬i dßng ch¶y ®i qua. C¸c ®iÓm uèn lín cña lßng th¸c Kargalin s«ng Terec xuÊt hiÖn do sù hoµ nhËp dßng ch¶y ë c¸c ®o¹n trªn ®ång b»ng ch©u thæ, vµ c¸c khóc uèn nhá h¬n ®−îc thµnh t¹o gi÷a c¸c tÇng aluvi ¸ sÐt nÆng. Khóc uèn lín s«ng Iana trªn vïng ®åi Kular tõ 5 - 12 km vÒ kÝch th−íc kh«ng t−¬ng øng víi l−îng n−íc s«ng mµ t−¬ng øng víi ®é n©ng ®Þa h×nh bao quanh xø Kular. Sù hiÖn diÖn cña c¸c khóc uèn nguyªn sinh vµ dßng ch¶y tuÇn hoµn do chóng g©y 109 110 nªn ¶nh h−ëng tíi h×nh th¸i vµ ®éng lùc c¶ chÝnh c¸c khóc uèn nguyªn sinh lÉn c¸c d¹ng lßng dÉn ph¸t triÓn trªn ®ã. Khóc uèn ®øt g·y s«ng Iana trong giíi h¹n miÒn ®åi Kular trong vßng 1 triÖu n¨m dÞch chuyÓn theo chiÒu ngang vµ chiÒu däc nh− lµ c¸c thung lòng tù do (víi vËn tèc 2 - 3 mm/n¨m), mÆc dï l−îng n−íc s«ng kh«ng t−¬ng xøng víi kÝch th−íc cña chóng [71]. Trªn s«ng Iuk (trªn cöa Cutrment) ®é uèn thung lòng tù do cña c¸c s«ng víi kÝch th−íc t−¬ng øng víi l−îng n−íc hiÖn nay cña nã, thay ®æi cã quy luËt theo chiÒu dµi khóc uèn lín b¶o tån tõ thêi kú n−íc lªn. Trung b×nh theo ®o¹n v« thø nguyªn S/S0 (S0 - ®é dµi khóc uèn lín theo lßng dÉn) gi¸ trÞ gãc tíi ®èi víi ®é uèn tù do cùc ®¹i trªn khóc uèn lín vµ ®¹t gi¸ trÞ cùc tiÓu ë ®Ønh cña nã (H×nh 4.1). D¹ng lßng dÉn cong th−êng xuyªn xuÊt hiÖn do sù æn ®Þnh dÇn ¸cc d¹ng sãng c¸t, sù xuÊt hiÖn thùc vËt trªn ®ã vµ cÊu thµnh b·i båi. §iÒu nµy thÊy râ nhÊt nÕu quan s¸t sù biÕn ®æi h×nh th¸i häc lßng dÉn trªn mét kho¶ng thêi gian cña mét vµ chØ mét s«ng. S«ng V−tregda ë th−îng l−u (c¸ch cöa s«ng 770 km) ®Æc tr−ng bëi ®¸y lßng dÉn uèn khóc tù do víi c¸c b¨ng c¸t vµ sãng c¸t (H×nh 4.2). Khi t¨ng ®é réng lßng dÉn tíi 200 m vµ l−u l−îng n−íc trung b×nh n¨m tíi 140 m3/s ë ®o¹n lßng cong trªn c¸c b¨ng sãng c¸t t¹o nªn c¸c ®ôn c¸t ph©n bè kiÓu bµn cê víi c¸c b−íc nhá h¬n b−íc thung lòng tõ 2 - 2,5 lÇn. C¸c ®ôn nµy ®−îc cÊu t¹o tõ c¸c sãng c¸t cã b−íc nhá h¬n b−íc cña ®ôn c¸t tõ 2,5 - 4,0 lÇn. Theo møc ®é t¨ng l−u l−îng còng tù do vµ ®ôn c¸t víi sãng c¸t t¨ng lªn. §iÒu−íc trong s«ng vµ chiÒu réng lßng dÉn, kÝch th−íc c¸c thung l nµy dÉn tíi sù kiÓm so¸t h×nh d¹ng thµnh thung lòng lín h¬n bëi v× b−íc thung lòng t¨ng tíi quy m« khu vùc cã v¸ch thung lòng ®ång nhÊt vÒ th¹ch häc. C¸c thung lòng tù do trë nªn gi·n ra vµ ë kho¶ng 200 km c¸ch cöa ra ®· kh«ng ph©n biÖt ®−îc vÒ th¹ch häc c¸c khóc uèn däc thung lòng. H×nh 4.1. C¸c khóc u«n lín hiÖn ®¹i trªn s«ng Iuk (a) vµ thay ®æi trung b×nh trong kho¶ng thêi gian 0,1 S0 (®ãi víi 20 khóc uèn lín) gãc tíi α cña c¸c thung lòng tù do (b) 1- trôc lßng dÉn hiÖn ®¹i , 2- v¸ch khóc uèn lín 111 112 H×nh 4.2. Sù t¨ng kÝch th−íc khóc uèn vµ d¹ng lßng dÉn theo däc s«ng V−tregda theo ®é t¨ng n−íc s«ng vµ thay ®æi thang tæ hîp c¸c d¹ng lßng dÉn khi æn ®Þnh c¸c ®ôn vµ thµnh t¹o chóng trªn c¬ së lßng ch¶o lßng dÉn 1 - lßng ch¶o, 2- ®ôn, 3- b¨ng sãng c¸t, 4- sãng c¸t, 5- b−íc sãng vËt. «ng V−tregda ®· h×nh thµnh c¸c ®¶o võa, vµ trªn c¸c cï lao lín nhÊt ®· ® lßng s«n øng h¬n víi s¬ ®å Sù t¨ng kÝch th−íc c¸c ®ôn vµ gi¶m tèc ®ä chuyÓn ®éng xu«i theo lßng s«ng dÉn tíi viÖc di tró trªn ®ã c¸c th¶m thùc Kho¶ng 400 km c¸ch cöa s«ng phÇn lín c¸c ®ôn trªn s −îc phñ kÝn aluvi b·i båi vµ ph¸t triÓn hoÆc thµnh ®¶o, hoÆc lµ thung lòng. Trªn mét sè ®o¹n s«ng (vÝ dô nh− vµo kho¶ng 145 - 155 km c¸ch cöa, t¹i vïng Knhiarin vµ S«n«ms) b−íc thung lòng tù do lßng dÉn vµ c¸c ®ôn dÞch chuyÓn theo nã hÇu nh− b»ng nhau [95]. D−íi kho¶ng 200 km tiÕp theo tõ cöa hÇu nh− mäi ®ôn c¸t lín ®· æn ®Þnh vµ t¹o nªn d¹ng uèn khóc cña lßng dÉn. DiÔn ra sù gi¶m ®ét ngét kÝch th−íc c¸c khóc uèn khi t¨ng l−îng n−íc s«ng (xem h×nh 4.2). T−¬ng øng, trªn ®o¹n nµy diÔn ra sù gi¶m kÝch th−íc c¸c ®ôn, nh−ng kh«ng qu¸ ®ét ngét v× kho¶ng dao ®éng cña nã kh¸ réng. tû lÖ b−íc uèn khóc vµ ®ôn gi¶m cì 1,5 - 1,7 vµ chØ ë cöa s«ng l¹i t¨ng ®Õn 2,0. KÝch th−íc c¸c sãng c¸t trªn c¸c ®ôn ë vïng cöa s«ng còng gi¶m xuèng nh−ng kh«ng ®ét ngét nh− chç uèn. Nh− vËy t¹i vïng cöa s«ng V−tregda tæ hîp bËc thang c¸c d¹ng lßng dÉn cã thÓ nhãm vµo mét h¹ng c¸c d¹ng nhá h¬n so víi tæ hîp ®Þa h×nh lßng dÉn dßng ch¶y trung b×nh cña s«ng. Khi ®ã b¶o toµn c¸c ®Æc tr−ng ®Þa m¹o t−¬ng ®èi cã trong thµnh t¹o cña chóng. D¹ng lßng s«ng ¶nh h−ëng m¹nh mÏ ®Õn h×nh th¸i häc vµ ®éng lùc häc cña c¸c ®ôn c¸t vµ cï lao (d¹ng ®Þa h×nh võa). ®Æc ®iÓm dÞch chuyÓn cña c¸c ®ôn qua b·i v¾t trªn khóc uèn g ®· ®−îc xem xÐt bëi N. I. Makaveev [52]. Trªn c¬ së cña s¬ ®å dßng ch¶y tiÒm n¨ng trªn ®o¹n «ng chia ra vïng gia tèc (däc bê lâm ®Õn bê låi) vµ vïng gi¶m tèc (tõ bê låi ®Õn bê lâm) cña dßng chaytreen ®ã ®Æt c¸c miÒn xoay c¸c tia ®¸y tõ bê lâm ®Õn bê låi do t¸c ®éng cña hoµn l−u ngang. T−¬ng øng víi ®iÒu ®ã N. I. Makaveev ®· t¸ch ra mét miÒn chËm vËn ®éng cña c¸c ®ôn ë bê låi sau m¸i uèn, phÇn cßn l¹i cña lßng dÉn c¸c ®ôn dÞch chuyÓn víi gia tèc. R. S. Tralov [95] ®· kh¶o s¸t chi tiÕt sù dÞch chuyÓn cña c¸c ®ôn c¸t b·i v¾t trªn hai khóc uèn lßng s«ng V−tregda. ¤ng ®· x¸c ®Þnh ®−îc vËn tèc dÞch chuyÓn ®ôn c¸t kh¸ lín däc bê lâm (gÇn 250 m/n¨m) víi vËn tèc bÐ (gÇn 25m/n¨m) cña dÞch chuyÓn bªn bê låi khóc uèn. Trªn bÒ mÆt khóc uèn víi hÖ thèng dßng ch¶y ngang Ýt ph¸t triÓn h¬n vµ víi x¸c suÊt bÐ cña sù ng¾t dßng ch¶y tõ bê låi khóc uèn sù chuyÓn ®éng cña c¸c ®ôn c¸t t−¬ng ph©n bè vïng gia tèc vµ gi¶m tèc trong dßng ch¶y vßng t¹i ®o¹n cong. Trªn b×nh ®å khóc uèn s«ng V−tregda vµo kho¶ng 49 - 57 km c¸ch cöa s«ng v¬Ý sù kÕt hîp cña ®ôn c¸t c¸c b·i v¾t Zaostrov, Ust - Vilegod vµ Xipuskin däc bê lâm tr¸i vËn tèc chuyÓn ®éng cña c¸c ®ôn c¸t gi¶m tõ b¾t ®Çu chç cong ®Õn ®Ønh 113 114 cña nã kho¶ng 600 - 40 m/n¨m. §ôn c¸t t¹i ®Ønh khóc uèn trong kho¶ng mét vµi n¨m cã thÓ b¶o toµn vÞ trÝ æn ®Þnh. Sù chuyÓn ®éng cña c¸c ®ôn c¸t däc bê låi cã tÝnh chÊt phøc t¹p h¬n. T¹i ®©y nh×n thÊy c¸c vïng gia tèc dÞch chuyÓn ®ôn c¸t lªn m¸i trªn khóc uèn vµ sù ng−ng trÖ qu¸ tr×nh nµy t¹i m¸i d−íi. Tuy nhiªn t¹i ®Ønh cña khóc uèn cùc ®¹i vËn tèc dÞch chuyÓn c¸c ®ôn c¸t kh«ng quan s¸t thÊy. T¹i ®©y diÔn ra sù æn ®Þnh m¸i d−íi tõ trªn xuèng däc bê låi cña c¸c ®ôn c¸t tr−íc khi c¸c ®ôn c¸t æn ®Þnh trªn ®Ønh khóc uèn ë bê lâm. Nh− vËy, ngay c¶ trªn bÒ mÆt khóc uèn s¬ ®å tiÒm n¨ng ch¶yvßng còng thùc hiÖn trong dÞch chuyÓn ®ôn c¸t víi nh÷ng sù thay ®æi lín g¾n liÒn víi c¸c t¸c ®éng qua l¹i cña h×nh th¸i häc vµ ®éng lùc häc dôn c¸t. I. V. Popov ®· quan s¸t ®−îc sù gi¶m miÒn biÕn ®éng c¸c b−íc b¨ng sãng c¸t víi sù gia t¨ng ®é cong khóc uèn mµ trong ®ã c¸ c b¨ng sãng c¸t ®−îc ph©n bè [67]. V. B. Borovcov trªn c¬ së thù c ®éng lªn d¹ng lßng dÉn vµ sù c nghiÖm t¹i phßng thÝ nghiÖm ®· chØ ra ¶nh h−ëng cña ®é cong dßng ch¶y ®Õn kÝch th−íc, h×nh d¹ng vµ ®éng lùc cña c¸c d¹ng ®¸y. Trong lßng dÉn cong gi¶m chiÒu dµi lÉn chiÒu cao c¸c ®ôn c¸t, nh−ng víi sè Frud lín [11]. TÝnh chÊt phøc t¹p cña c¸c ¶nh h−ëng qua l¹i c¸c d¹ng lßng dÉn lªn h×nh th¸i häc vµ ®éng lùc häc cña c¸c d¹ng sãng c¸t lßng dÉn, mµ chóng vÒ phÇn m×nh l¹i t¸ thay ®æi cña chóng ®−îc ghi nhËn t¹i lßng dÉn cong s«ng Terec sau cöa Sundji. B−íc uèn trung b×nh cña lßng dÉn s«ng λ lµ 1750 m ( Lσ 240m), hÖ sè d¹ng khóc uèn S/λ trung b×nh lµ 1,4. Theo h×nh th¸i häc vµ ®éng lùc häc, vÒ phÇn m×nh khóc uèn chia ra hai nhãm: æn ®Þnh vµ kh«ng æn ®Þnh. Trong giíi h¹n khóc uèn æn ®Þnh, lßng dÉn ®Æc tr−ng bëi hÖ thøc R/b > 2,0. V¸ch ng¨n dßng ph©n bè däc bê lâm. T¹i bê låi tÝch tô phï sa, h×nh thµnh nªn c¸c b·i c¸t. H×nh 4.3. VËn tèc dÞch chuyÓn khóc uèn ngang (a) vµ däc (b) s«ng Terec phô thuéc vµo ®é cong (®Æc tr−ng bëi hÖ sè b¸n kÝnh ®é cong R vµ ®é réng lßng dÉn b) vµ vÞ trÝ cña ®ôn c¸t trªn khóc uèn víi vËn tèc kho¶ng 10 m/n¨m. §ång thêi tån t¹i dÞch chuyÓn ngang c uèn 1- khóc uèn æn ®Þnh; 2- khóc uèn kh«ng æn ®Þnh víi ®ôn c¸t t¹i bê låi; 3- khóc uèn kh«ng æn ®Þnh víi ®ôn c¸t t¹i bê lâm C¸c khóc uèn æn ®Þnh chuyÓn ®éng xu«i theo dßng s«ng kho¶ng 5 m/n¨m. VËn tèc dÞch chuyÓn däc vµ ngang cña c¸c khó nµy ®−îc x¸c ®Þnh bëi chØ tiªu R/b. Víi R/b ~ 3 vËn tèc dÞch chuyÓn khóc uèn lµ cùc ®¹i; víi c¸c gi¸ trÞ lín h¬n vµ nhá h¬n cña R/b sù dÞch chuyÓn c¸c khóc uèn gi¶m (h×nh 4.3). Víi ®é réng cña dßng b = 500 ... 600 m, b¸n kÝnh ®−êng cong R lµ 400 ®Õn 700m. Tû sè R/b trong tr−êng hîp nµy nhá h¬n 2; trong mét sè tr−êng hîp nã gi¶m tíi 0,7. Trong ph¹m vi c¸c khóc uèn nµy trôc ®éng lùc cña dßng kh«ng æn ®Þnh. Nã ®−îc ph©n bè mét c¸ch tuÇn hoµn ë bê lâm hoÆc bê låi cña khóc uèn. T¹i bê ®èi diÖn t¹o nªn 115 116 c¸c ®ôn c¸t hay cï lao dÇn dÇn t¹o ra c¸c giai ®o¹n cña b·i båi. Sù b¶o toµn ë bê dßng ch¶y ë c¸c bê b·i båi qua mét thêi gian nµo ®ã dÉn ®Õn viÖc kÐo theo dßng ch¶y chÝnh vµo miÒn ®ã. Khi ®ã diÔn ra sù bµo mßn m¶ng b·i båi ®Õn khi nã bÞ xãi lë hoµn toµn. Chu kú ph©n bè nµy kÐo dµi kho¶ng 20 n¨m. C¸c khóc uèn kh«ng æn ®Þnh khi ph©n bè trùc tiÕp s¸t liÒn nhau cïng ph¸t triÓn ®ång thêi, tøc lµ trôc ®éng häc dÞch h¼n vÒ mét bê trªn khóc uèn trªn g©y nªn sù thay ®æi vÞ trÝ sèng vµ ë bê ®èi n ë m¸i d−íi) vµ vËn tèc x¸o trén ngang cña khóc uèn. Sù tÝch ®−îc ®Æc tr−n Én [134]. H×nh d¹ng ®¬n gi¶n cña khóc uèn ®−îc m« t¶ chÝn diÖn ë khóc uèn d−íi. Trªn c¸c ®o¹n uèn cña lßng dÉn dµi vµ gå ghÒ tÝnh bÊt æn ®Þnh cña trôc dßng ch¶y xuÊt hiÖn cã Ýnh côc bé. Sù h×nh thµnh c¸c ®ôn c¸t t−¬ng ®èi æn ®Þnh g©y nªn sù xãi bê t¨ng c−êng ®¹i ph−¬ng vµ t¹o nªn sù níi réng lßng dÉn côc bé. Khi níi réng quan s¸t thÊy sù chuyÓn ®æi sèng c¸t. C¸c khóc uèn æn ®Þnh cã thÓ chuyÓn vÒ nhãm kh«ng æn ®Þnh nÕu diÔn ra sù co hÑp chóng (trong ®iÒu kiÖn −u thÕ cña dÞch chuyÓn däc m¸i trªn khóc uèn so víi sù dÞch chuyÓ gi¶m b¸n kÝnh ®o¹n cong ®Õn R/b < 3. Th−êng th−êng ®iÒu nµy diÔn ra khi cã sù biÕn h×nh lín cña ®o¹n s«ng ph©n bè trªn ®o¹n uèn æn ®Þnh hoÆc khi cñng cè bê phÝa m¸i d−íi cña nã. HiÖn t−îng trÇm tÝch xuÊt hiÖn khi ®ã ë bê lâm cña khóc uèn æn ®Þnh kÐo theo sù t¨ng b¸n kÝnh ®o¹n cong cña trôc dßng ch¶y vµ khóc uèn l¹i trë l¹i æn ®Þnh. §éng lùc häc c¸c khóc uèn kh«ng æn ®Þnh phô thuéc vµo vÞ trÝ cña vïng l¾ng ®äng phï sa. NÕu nh− nã ph©n bè ë phÝa bê låi th× t¨ng (tíi 10 m/n¨m) luü phï sa s«ng ngßi ë bê lâm, sù thµnh t¹o ë ®©y c¸c ®ôn c¸t bÒn v÷ng hay cï lao dÉn tíi viÖc gi¶m m¹nh vËn tèc dÞch chuyÓn ngang cña khóc uèn. VËn tèc dÞch chuyÓn däc cña c¸c khóc uèn khong æn ®Þnh th−êng kh«ng lín do ®é cong cña nã lín. Do TÝnh kÐo dµi trong tiÕn ho¸ cña khóc uèn trªn c¸c giai ®o¹n ph¸t triÓn kh¸c nhau cña chóng, do ¶nh h−ëng cña ®a sè c¸c nh©n tè tù nhiªn, h×nh d¹ng cña ®o¹n lßng dÉn cong g bëi sù phøc t¹p lín. Mét sè khóc uèn d¹ng chuÈn th−êng gÆp Ýt h¬n, vµ cµng hiÕm khi cã mét nhãm nh− thÕ. Sù ®a d¹ng c¸c d¹ng khóc uèn n¶y sinh ra nhiÒu thuËt ng÷ vµ sù m« t¶ chóng: d¹ng h×nh sin, trßn, elip, ngßi bót, ngãn tay, vßm,côc, phøc t¹p, vãn, tùa h×nh sin, bÊt ®èi xøng, mµi mßn, kh«ng hoµn chØnh, lë, ®ãi xøng, xo¸yvµo, xo¸y ra, h¹n chÕ, biÕn d¹ng, gãc nhän v.v.. §Ó ®Æc tr−ng c¸c d¹ng phøc t¹p cña lßng dÉn cong ng−êi ta sö dông hµm mËt ®é phæ hµng lo¹t gãc ph−¬ng vÞ cña ®o¹n cong trôc lßng d h x¸c h¬n c¶ b»ng ®−êng cong tùa h×nh sin cña Leopold vµ Langbei [119]: o o S s2 ds d πθ=θ sin BiÕn ®æi chuçi Phure ph−¬ng vÞ θ còng dÉn tíi khai triÓn c¸c d¹ng phøc t¹p thµnh c¸c thµnh phÇn ®¬n gi¶n. Bµn tíi tiªn ®Ò vÒ tÝnh chi phèi cña mçi d¹ng thµnh phÇn ®¬n gi¶n cña lßng dÉn cong nh− vËy c¸c khóc uèn ®· ®−îc R. S. Tralov ph©n lo¹i [95] bëi miÒn x¸c ®Þnh cña l−u l−îng n−íc trong s«ng. Mçi l−u l−îng n−íc ch¶y qua s«ng ph¶n ¸nh ë d¹ng lßng dÉn d−íi d¹ng khóc uèn ®¬n gi¶n, b−íc cña nã tû lÖ thuËn víi l−u l−îng, cßn biªn ®é tû lÖ thuËn víi ®é lÆp l¹i cña l−u l−îng vµ kh¶ n¨ng xãi mßn cña nã. Siªu quan ®iÓm khóc uèn ®¬n gi¶n x©y dùng nªn cÊu tróc phøc t¹p cña lßng dÉn cong [83]. Tiªn ®Ò nµy ®· t×m thÊy sù kh¼ng ®Þnh ë c¸c d¹ng lßng dÉn phøc t¹p h¬n ë c¸c s«ng cong mµ ®èi víi chóng ®−êng cong l−u l−îng t¹o lßng cã d¹ng nhiÒu ®Ønh [25]. TÝnh phøc t¹p cña lßng dÉn uèn khóc còng thÓ hiÖn ë sù thay ®æi cã trËt tù h×nh th¸i häc vµ ®éng lùc häc däc theo s«ng. Lo¹t tæ chøc 117 118 trªn s«ng V−tregda vµ Lena theo quy luËt gi¶m hoÆc t¨ng b¸n kÝnh ®o¹n cong c¸c khøc uèn kÕ tiÕp hay lµ trôc ®éng häc cña dßng ch¶y. C¸c khøc uèn liªn kÕt l¹i thµnh mét nhãm còng tu©n theo sù biÕn ®æi mét h−íng cã quy luËt cña b−íc λ, hay hÖ sè biÓu hiÖn uèn khóc S/λ. Trong nhãm gép kho¶ng 6 - 10 khóc uèn. CÇn ph¶i nhãm nh− vËy ®Ó kÕt qu¶ nhËn ®−îc kh«ng lµ ngÉu nhiªn. ®Æc biÖt cÇn ph©n biÖt râ rµng tÝnh nhãm vÒ ®é uèn trªn c¸c th¸c vµ c¸c bar vïng cöa s«ng (h×nh 4.4) H×nh 4.4. Lo¹t c¸c khóc uèn ghÒnh ngËp n−íc trªn bar s«ng Indigirki 1- GhÒnh ngoÆt; 2 - ba cöa n−íc n«ng; 3- vïng n«ng; 4- giíi h¹n bar Trong lo¹t c¸c khóc uèn víi ®é cong gi¶m dÇn xu«i theo dßng ch¶y: mét - hai khóc uèn cong phÇn th−îng th−êng dÞch ch Õp the uyÓn c¶ däc lÉn ngang trôc thung lòng. C¸c khóc uèn ti o nhá h¬n chñ yÕu dÞch chuyÓn theo h−íng däc (h×nh 4.5). VËn tèc dÞch chuyÓn däc cùc tiÓu ë khóc uèn trªn cïng cña nhãm vµ t¨ng dÇn xu«i theo chiÒu dßng ch¶y. KÕt qu¶ lµ toµn nhãm bÞ kÐo d·n do gi¶m chiÒu dµi cña khóc uèn cuèi cïng. H×nh 4.5. §éng lùc lo¹t khóc uèn s«ng Terec 1- ®−êng bê n¨m 1958; 2- ®−êng bê n¨m 1979 Trong mét sè tr−êng hîp chØ dÞch chuyÓn mét trong sè c¸c khóc uèn nhá vµ ®−îc gäi lµ sù lu©n chuyÓn khóc uèn gi·n vµ nÐn. Lßng s«ng ®−îc ph©n ra c¸c nh¸nh ®Æc tr−ng bëi tÝnh phong phó nhÊt cña h×nh d¹ng. Ph©n lo¹i h×nh th¸i ®éng lùc chi tiÕt −îc so¹n th¶o bëi R.S. Tralov [101]. ngu 4.3. C¸c s«ng ph©n nh¸nh nhÊt c¸c lßng dÉn nh− vËy ® N. I. Makaveev nhËn thÊy r»ng nÕu nh− lßng dÉn cã hai nh¸nh th× c¸c ®ôn ph©n bè theo trËt tù bµn cê ë c¸c bê kh¸c nhau n»m trªn tiÕn ®Õn mÐp ph©n nh¸nh vµ dÇn phñ cña ån lóc nh¸nh nµy lóc nh¸nh kh¸c. Cho nªn c¸c nh¸nh s«ng lÇn l−ît ho¹t ®éng lóc tÝch cùc vµ lóc suy tho¸i [52]. Trong tr−êng hîp lßng s«ng nhiÒu nh¸nh hiÖu øng nµy lµm phøc t¹p thªm chÕ ®é biÕn h×nh lßng dÉn ë c¸c nh¸nh. Sù suy gi¶m n−íc 119 120 ë mét sè nh¸nh riªng theo quan hÖ víi lßng chÝnh dÉn tíi sù gi¶m kÝch th−íc mäi d¹ng lßng dÉn cña tæ hîp bËc thang. Trong mèi liªn hÖ nµy ph©n tÝch cÊu tróc ®Þa h×nh ë c¸c lßng dÉn nhiÒu nh¸nh cÇn thiÕt ph¶i tiÕn hµnh t¹i mçi nh¸nh riªng biÖt. Tån t¹i c¶ sù t¸c ®éng t−¬ng hç cña chÕ ®é lßng dÉn c¸c nh¸nh trong lßng s«ng nhiÒu nh¸nh. R. S. Tralov qua vÝ dô ph©n nh¸nh h¹ l−u lßng s«ng Lena ®· chøng tá r»ng trong c¸c lßng h bëi qu¸ dÉn víi sù ph©n nh¸nh phøc t¹p ®i kÌm quan s¸t thÊy sù thay ®æi vai trß t−¬ng ®èi cña mçi nh¸nh trªn hai nh¸nh chÝnh khi cho c¸c l−u l−îng n−íc kh¸c nhau ®i qua. Víi mùc n−íc cao, vai trß chñ yÕu cña l−u l−îng n−íc tËp trung ë c¸c nh¸nh mét hÖ thèng, ë ®©y diÔn ra sù biÕn h×nh tÝch cùc. Víi mùc n−íc thÊp, phÇn lín dßng ch¶y s«ng ngßi ®i qua c¸c nh¸nh ®èi diÖn [95]. Trong sù ph©n nh¸nh phøc t¹p cña ch©u thæ Enhix©y sù t¸i ph©n bè mïa vµ nhiÒu n¨m cña dßng ch¶y n−íc gi÷a c¸c nh¸nh x¸c ®Þnh xu h−íng ph¸t triÓn cña chóng [1]. BiÓu ®å l−u l−îng t¹o lßng (theo c¸ch hiÓu cña N. I. Makaveev) lµ kh¸c nhau ®èi víi c¸c nh¸nh s«ng kh¸c nhau. T¹i nh¸nh nhiÒu n−íc h¬n - Enhix©y lín - dßng phï sa lín nhÊt diÔn ra khi l−u l−îng n−íc nhá h¬n so víi nh¸nh Ýt n−íc h¬n - Kamen Enhix©y. Trong tr−êng hîp nh− thÕ nµy cã thÓ cã −u thÕ ph¸t triÓn cña nh¸nh Ýt n−íc vµ ng−ng trÖ ë nh¸nh nhiÒu n−íc. Sù t¸c ®éng qua l¹i cña c¸c nh¸nh trong lßng s«ng nhiÒu nh¸nh vµ ph©n bè l¹i dßng n−íc gi÷a chóng theo thêi gian g©y ¶nh h−ëng lín ®Õn xu thÕ ph¸t triÓn c¸c nh¸nh khi thay ®æi chÕ ®é thuû v¨n. C¸c tÝnh to¸n ®−îc tiÕn hµnh cho ch©u thæ Enhix©y khi ®iÒu tiÕt dßng ch¶y b»ng c¸c hå chøa bËc thang chøng tá r»ng do sù thay ®æi biÓu ®å l−u l−îng t¹o dßng t¹i mét sè nh¸nh t¨ng l−u l−îng n−íc, víi nã diÔn ra dßng phï sa cùc ®¹i. C¸c nh¸nh nh− vËy sÏ ho¹t ®éng tÝch cùc. T¹i c¸c nh¸nh kh¸c, dßng phï sa cùc ®¹i diÔn ra víi l−u l−îng n−íc nhá h¬n so víi dßng kh«ng bÞ ph¸ huû. §iÒu nµy lµm t¨ng kh¶ n¨ng lÇy ho¸ nh¸nh s«ng [1]. H×nh th¸i häc vµ ®éng lùc häc lßng s«ng ®−îc ph©n nh¸nh x¸c ®Þnh bëi t×nh tr¹ng c¸c yÕu tè thuû lùc chi phèi c¸c d¹ng sãng c¸t lßng dÉn trong chuçi bËc thang, chóng ®−îc æn ®Þn tr×nh thµnh t¹o b·i båi. NÕu sù æn ®Þnh nh− thÕ diÔn ra trªn mùc cÊu tróc cña sãng c¸t lín nhÊt th× h×nh thµnh nªn c¸c lßng s«ng víi c¸c d¹ng siªu lín: ph©n nh¸nh c¸c s«ng song song hoÆc lµ b·i båi nhiÒu nh¸nh, hoÆc gÇn víi cöa s«ng, tÝnh ®a nh¸nh vïng ch©u thæ. NÕu nh− h×nh d¹ng lßng dÉn ®−îc x¸c ®Þnh bëi c¸c d¹ng lßng dÉn æn ®Þnh trªn mùc cÊu tróc c¸c sãng c¸t lín th× xuÊt hiÖn lßng dÉn ®¬n nhÊt víi sù ph©n nh¸nh ®¬n gi¶n kÌm theo, nÕu b·i båi ®−îc cÊu t¹o trªn toµn bé tæ hîp sãng c¸t lín. Khi ®ã l−îng nh¸nh chÝnh phô thuéc vµo tû sè b/L2 : víi b/L2 < 5,0 lßng dÉn sÏ uèn khóc; víi 0,5 < b/L2< 1,0 - t¹o nªn lßng dÉn hai nh¸nh; víi 1,0 < b/L2< 1,5 - lßng dÉn ba nh¸nh v.v.. (xem h×nh 3.17). Sù hiÖn diÖn cñÊcc bËc thang sãng c¸t lín lµm phøc t¹p h×nh d¹ng lßng dÉn. Sù ph©n nh¸nh hçn lo¹n vµ phøc t¹p diÔn ra trªn c¸c s«ng n¬i cã qu¸ tr×nh æn ®Þnh vµ thµnh t¹o b·i båi bao phñ c¶ nh÷ng sãng c¸t trung b×nh. LÊy vÝ dô nh− s«ng Obi ë vïng cöa s«ng Anui (H×nh 4.6) H×nh 4.6. H×nh th¸i häc tæ hîp ®Þa h×nh lßng dÉn th−îng nguån s«ng Obi ë vïng cöa s«ng Anui 1 - ®¸y bïn; 2 - n−íc n«ng; 3 - gê vµ ®ôn; 4 - ®¶o 121 122 T¹i ®©y phæ biÕn réng r·i c¸c d¹ng ®¸y - gîn sãng (L ~ 2,5m); ®ôn (L ~ 20m), vïng låi (L ~ 70m) [89]. C¸c sãng c¸t trung b×nh víi b−íc sãng L ~ 250m ®−îc ph¬i kh« vµo mïa kiÖt trë nªn ®a d¹ng nh− lµ cï lao vµ m« c¸t. NhiÒu d¹ng kÝch th−íc nh− vËy ®−îc phñ bëi aluvi b·i båi, æn ®Þnh vµ chuyÓn ho¸ thµnh c¸c ®¶o kh«ng lín vµ x¸c ®Þnh lu«n h×nh d¹ng lßng dÉn. C¸c ®¶o kÝch th−íc trung b×nh (L ~ 1100m) còng ®−îc gép vµo mùc cÊu tróc c¸c sãng c¸t trung b×nh, chÝnh chóng ®· x¸c ®Þnh h×nh d¸ng lßng s«ng th−îng nguån s«ng Obi. ChØ c¸c ®¶o lín vµ C¸c m¶ng lín nhÊt - s o ph©n ra bëi c¸c khu vùc øng víi 6000-8000m c¸c m¶ng ®¶o (L ~ 3000m) míi th−éc mùc cÊu tróc sãng c¸t lín. ù kÕt dÝnh c¸c ®¶ lßng dÉn tËp trung hÑp [9] cã b−íc sãng thuéc vµo lo¹i sãng c¸t lín nhÊt. 4.4. C¸c nh©n tè x¸c ®Þnh h×nh d¹ng lßng dÉn HÖ thèng dßng ch¶y - lßng dÉn lµ c¬ së cho th¶o luËn nµy. §èi víi mét ®o¹n lßng dÉn trong mét thêi kho¶ng trung b×nh ®Æc tr−ng kh«ng chÞu sù thay ®æi ®¬n h−íng, sù hao hôt n¨ng l−îng ε0 cã thÓ biÓu diÔn qua c¸c tham sè ngo¹i cña hÖ thèng - l−u l−îng n−íc Q vµ gãc nghiªng mÆt n−íc l: gQI