Việc làm tăng các quá trình lòng sông bằng cách tác động tới hình dạng lòng sông, biến đổi cả hình dáng hoạch định của lòng sông lẫn hình dáng của trắc diện dọc là hiệu quả nhất.
Trong trường hợp này địa hình lòng sông ở các cấp bậc tổ chức thấp hơn sẽ được biến đổi một cách hài hòa. Thí dụ, phương pháp tăng cường quá trình lòng sông như vậy ở các sông có độ tái thiết lòng mạnh và cấu trúc địa hình lòng
dụng ở vùng hạ lưu sông Terek. Về trung bình, Terek vận
chuyển 17,1 triệu tấn trầm tích ứng với lưu lượng nước năm 8,54 km3. Trong 500 năm gần đây, trong phạm vi đồng bằng châu thổ sông Terek đã 7 lần thay đổi vị trí của hệ thống nhánh chính. Chu trình phát triển của mỗi hệ thống bao gồm sự phá
dòng theo một hướng mới về phần thấp của đồng bằng châu thổ (th−ờng là do đ−ợc kích thích bằng công trình xẻ m−ơng ban
đầu), thời kỳ tạo đầm lau sậy, sự hình thành các bờm trầm tích phụ nổi cao lên trên khu vực bằng trầm tích sông, trong phạm vi bờm đó lòng sông đ−ợc hình thành. Chu trình phát triển cuối cùng của nhánh chính đã bắt đầu vào năm 1914 bằng đợt phá
dòng Kargalin, chính theo đó mà người ta gọi tên nhánh chính.
Lòng của sông phá Kargalin đã trải qua tất cả các thời kỳ phát triển của nó: thời kỳ hình thành đầm lau sậy (năm 1914−1939), i 77) [5].
hành nắn thẳng những chỗ cong dốc đứng của lòng sông.
Tron thời kỳ lòng sông nhiều nhánh ổn định (năm 1940−1962), thờ
kỳ lòng sông một nhánh nâng cao (năm 1963−19
Sự tăng liên tục cao trình đáy lòng sông trong khi tích tụ trầm tích đã dẫn tới giảm khả năng tiêu thoát nước của lòng sông. Thí dụ, năm 1967 khả năng tiêu n−ớc của lòng sông Terek ở phía dưới nút sông Kargalin (đỉnh điểm của nhánh chính) bằng 1350 m3/s, ở trạm Kytan-Aul (cách nút sông 34,5 km về phía d−ới) − 1240 m3/s, ở trạm Alikazgan (cách 84,3 km) − 400 m3/s. Lưu lượng nước cực đại trong thời gian lũ vượt trên 1600 m3/s, tại các đoạn dưới của sông, trong phạm vi đồng bằng châu thổ, từ lòng sông xuất ra hơn 3,5 km3 n−ớc. Đã làm ngập các
điểm dân c−, các cánh đồng canh tác tạm thời, khu vực nông nghiệp, phá hủy đê đập của các hồ nuôi cá. Trong các năm 1954−1977 tổn thất do ngập lụt −ớc tính bằng 49,1 triệu rúp [62].
Biện pháp truyền thống đấu tranh với lũ ở hạ lưu sông Terek − xây dựng các đê bao ngăn lũ. Hiện nay, đê bao ở bờ phải sông kéo dài đến kilômét thứ 80 kể từ nút Kargalin, ở bờ trái −
đến kilômét thứ 100 (bán đảo Agrakhan). Trên đoạn 0−40 km các đê đảm bảo cho qua 2000 m3/s, trên đoạn 40−83 km − 1000−1800 m3/s. Tuy nhiên, việc làm đê bao không khắc phục
đ−ợc nguyên nhân chính của các đợt lũ − sự tích tụ trầm tích và rửa xói bờ. Hơn nữa, sự hạn chế vùng phân chia n−ớc dẫn tới làm tăng tốc độ tăng trưởng của triền sông trong không gian giữa các đê bao và làm giảm tiết diện −ớt của lòng sông.
Từ giữa những năm sáu mươi, ở hạ lưu sông Terek người ta bắt đầu áp dụng các ph−ơng pháp làm tăng các quá trình lòng sông. Tại các bờ lõm bị rửa xói của các đoạn cong dốc đứng của lòng sông mà sự di chuyển của chúng có thể dẫn tới phá hoại đê và tràn nước vào những nơi trũng của địa phương, người ta thiết kế mái bao từ những yếu tố có độ gồ ghề cỡ lớn − các khối bê tông tứ diện. Các khối này đ−ợc bố trí rải rác thành những dải dài bằng 2−3 chiều rộng của lòng sông và tại các đoạn bị xói rửa mạnh nhất. Phần lớn tr−ờng hợp mái bao bằng các khối tứ diện tăng c−ờng sự tích tụ trầm tích tại chỗ và dẫn tới hình thành các thành tạo lòng sông ở bờ lõm của các đoạn sông cong giữ cho bờ khỏi bị xói trôi. Để làm giảm mức n−ớc lũ, ng−ời ta tiÕn
g điều kiện vùng hạ lưu sông Terek, các rãnh xuyên hẹp thẳng trên nền trầm tích có thảm cây bụi dày đặc khá ổn định, dần dần bị xói mòn đến độ rộng của lòng sông chính. Hiện nay người ta đã thiết kế 11 đoạn sông nắn thẳng như thế, toàn bộ hoặc phần lớn lưu lượng nước và trầm tích chảy qua 10, chỉ có 1 bị vùi lấp bởi trầm tích. Chiều dài lòng sông đã giảm đi 4 km, mực nước cực đại đã giảm 0,1 m ở trạm Kytan-Aul, 0,7 m ở nút Kargalin. Do tăng vận tốc trong các rãnh nắn thẳng mà kích thước của các thành tạo địa hình cỡ vừa hình thành ở đó đã
giảm. Chúng nhanh chóng di chuyển về phía d−ới theo dòng, khác hẳn với các dạng địa hình cỡ vừa ở trong lòng sông chính
của Terek thực tế rất ổn định. Trong thời gian lũ, kích thước của các dạng địa hình vi mô ở đây lớn hơn đáng kể so với ở trong lòng sông chính. Trong các kênh thẳng hẹp (chiều rộng 30−50 m) với độ sâu 6−8 m và vận tốc chảy tới 3,0 m/s đang hình thành nhanh các gò, đụn. Cường độ biến đổi của tổ hợp các thành tạo lòng sông nhiều cấp trong các đoạn nắn thẳng lớn hơn đáng kể so với ở trong lòng sông chính, điều này thúc đẩy sự suy thoái của lòng sông chính. Trong lòng sông Terek còn lại 5 đoạn cong ch−a đ−ợc nắn thẳng với hệ số hình dạng
6 , 1 . . . 4 , 1 / λ =
S . Nếu nắn thẳng chúng có thể làm giảm chiều dài sông tới 4,0 km. Các tính toán tiến hành theo mô hình trắc diện dọc thiết kế [4, 86] cho thấy rằng điều này sẽ dẫn tới tiếp tục tăng cường quá trình lòng sông, giảm cao độ đáy và mực nước cực đại tới 1,0ư1,2 m tại đỉnh đoạn sông.
ở phần d−ới lòng sông Terek đoạn nắn thẳng lớn nhất là kênh thoát qua bán đảo Agrakhan. Nhờ kênh này mà cửa sông Terek dịch chuyển từ vùng nước nông Bắc Kaspi tới đới nước sâu Bắc Kaspi. ý t−ởng xây dựng rãnh thoát nh− vậy là của B.
A. Shumakov, năm 1929 ông đã trải qua một chuyến khảo sát qua vùng ngập lũ vỡ đê Kargalin, đ−a ra lý giải khoa học sâu sắc về các quá trình hình thành lòng sông và tam giác châu sông Terek trong những điều kiện mới, đồng thời lập dự báo sự lắng bùn của vịnh Agrakhan và khả năng hiểm họa phá dòng mới của sông Terek vào phần thấp của đồng bằng châu thổ [100].
Nhờ kết quả thiết kế rãnh thoát, chiều dài sông Terek đã
giảm 25 km (đoạn lòng sông phía bắc kéo dài 30 km đã đ−ợc thay thế bằng kênh dài 5 km). Mực nước ở đầu rãnh thoát đã
giảm 3 m. Tại đoạn dưới của lòng sông đã hình thành đường cong giảm mặt nước tự do với độ dốc trong rãnh 8⋅10ư4. Bắt đầu quá trình xâm thực mạnh ở đáy và các bờ rãnh thoát và lòng
sông. Ngay sau 1 tháng đới tăng độ dốc mặt nước tự do và xâm òng đã lan lên tới 20 km về phía trên sông, sau 13 tháng sau khi mở rãnh thoát − tới 45 km. Vùng xói mòn cực đại, tương ứng với vùng tăng cực đại độ dốc mặt nước, sau 1 năm khi mở rãnh thoát đã phân bố ở 10 km cách cửa sông (xói lở ở đây bằng 2,1 m), sau 2 năm − 15 km cách cửa (2,3 m), sau 6 năm − 20 km cách cửa (1 m), sau 10 năm − 26 km
thực sâu của l
cách cửa (0,4 m).
vỡ các đê bao và ngập lụt ở địa phương.
Tổng cộng trong lòng sông Terek trong năm 1973 và từ năm 1977 đến năm 1987 đã xói trôi 4,54 triệu m3 trầm tích, trong đó 3,94 triệu m3 mang ra biển, phần còn lại tái lắng đọng trong lòng sông [62].
Sự c−ờng hóa quá trình lòng sông trên tất cả các cấp bậc cấu trúc khi thiết kế nắn dòng qua bán đảo Agrakhan đã làm giảm mạnh nguy cơ lũ lụt ở hạ lưu sông. Vào các năm 1978ư1989, ở hạ lưu sông Terek đã diễn ra những đợt lũ với lưu lượng nước cực đại đến 900 m3/s. Mực nước biển Kaspi trong thời kỳ đó nâng cao 1,3 m, nh−ng trong những năm đó không xảy ra
Tuy nhiên, việc c−ờng hóa quy mô lớn quá trình lòng sông, thay đổi căn bản hình dạng lòng sông ở vùng cửa sông có ảnh h−ởng tiêu cực tới tình trạng sinh thái trong khu vực. Việc dẫn lưu sông Terek vào Bắc Kaspi đã dẫn tới làm khô hạn phần phía bắc vịnh Agrakhan. Từ giữa những năm bốn m−ơi, ở đây
đã hình thành châu thổ phân chia của sông Terek và đến năm 1977 vịnh thực tế đã bị lấp hoàn toàn bởi bởi trầm tích sông.
Lòng sông Terek đã bị lẩn khuất trong thảm lau sậy với độ sâu nước 5ư30 cm; dòng nước tập trung chỉ thấy ở luồng kênh đào làm lối di chuyển cho cá qua các cửa Chakan dẫn đến biển.
Trong vịnh lắng đọng các trầm tích thuộc mọi tướng nhập từ sông. Tuy nhiên, quá trình suy thoái tự nhiên của vịnh diễn ra chậm, còn sau khi kết thúc chu trình phát triển Kargalin cần
phải hình thành một vùng đầm lau sậy. Trong các điều kiện chuyển dòng sông Terek sang lòng sông mới theo kiểu công nghệ thì sự suy thoái vịnh đã diễn ra nhanh một cách tai họa.
Mùa
−ợc nối với sông
ng nhỏ của cao độ
đáy có độ bất ổn định ban đầu trong dải bước sóng rộng. Trong tiến trình phát triển của các nhiễu động nhỏ sẽ hình thành các thành tạo lòng sông dạng gợn sóng hẹp với các tham số hình thái ổn định động lực.
. Tổ hợp ổn định động lực các thành tạo lòng sông có các tính chất liên tục. Nó đ−ợc tạo thành nhờ kết quả tác động của những định luật động lực học thống nhất đối với tất cả các thành tạo lòng sông. Sự liên tục của các thành tạo lòng sông
đ−ợc đặc tr−ng bởi phổ biên độ hai chiều liên tục. Đồng thời, sự liên tục này có các tính chất gián đoạn. Trong nó một cách khách quan có thể nhận ra một số thành tạo có thể liên kết lại thành những tổ hợp cấu tạo nhiều tầng − các nhân cấu trúc và các bậc cấu trúc: những gợn sóng nhỏ nhất; những gợn sóng nhỏ và trung bình; những gợn sóng lớn hơn; những gợn sóng lớn
hất. Sở dĩ chúng liên tục là do có sự ảnh h−ởng qua lại giữa các thành tạo riêng biệt và các tổ hợp của chúng thông qua sự t−ơng tác của chúng với dòng n−ớc lòng sông. Đồng thời các tính chất gián đoạn và tổ chức cấu trúc nhiều tầng dẫn đến sự xuất hiện nh÷
đông năm 1973 cá bị chết dưới băng dầy. Không còn nơi quen thuộc cho chim làm tổ, chỗ sống cho muông thú. Vùng n−ớc nông ấm làm nơi kiếm ăn của con non các loài cá măng quý biến mất. Chúng bắt đầu bị dồn về phía vùng trung tâm Kaspi với độ muối tới 13 %o; có ý kiến cho rằng điều đó sẽ dẫn tới tiêu diệt chúng. Hiện nay vùng n−ớc phần phía bắc vịnh Kagrakhan đ−ợc bổ sung đầy n−ớc xâm nhập từ Kaspi trong thời kỳ mực n−ớc biển này dâng lên. Vịnh đ
Terek bằng kênh nhân tạo Kybiakin. Điều này đã tạm thời làm giảm căng thẳng các vấn đề sinh thái liên quan tới việc cường hóa các quá trình lòng sông ở hạ lưu sông Terek. Tuy nhiên, sau khi lắng bùn cạn kênh Kybiakin và hạ thấp mực n−ớc biển thì
những vấn đề đó lại xuất hiện. Thí dụ về sông Terek cho thấy rằng tính tối −u của những dự án quy mô lớn c−ờng hóa các quá
trình lòng sông đang giảm đáng kể do chúng tác động tới một tập hợp lớn các quá trình địa sinh thái.
KÕt luËn
Sự phân tích cấu trúc địa hình lòng sông làm rõ tính hai mặt trong các tính chất của hệ thống dòng − lòng sông và quá
trình lòng sông diễn ra trong nó.
1. Trong sự t−ơng tác giữa dòng và lòng sông ở những điều kiện thủy lực không đổi thì những thăng giá
2
n
ng quy luật phát triển khác nhau của các thành tạo lòng
sông trên các cấp bậc cấu trúc, thí dụ, các kiểu liên hệ khác nhau của hình thái các thành tạo lòng sông với các nhân tố quyÕ
á trình t−ơng tác dòng và lòng sông , tính
®a n
ụ thể các nhân tố thủy lực sẽ hình thành nên cấu tróc
đối
ồn dòng sông nh− một đối t−ợng tự nhiên. Song làm tăng quá
t định.
3. Cấu trúc địa hình lòng sông bị quy định bởi các đặc tr−ng thủy lực của dòng và hình thái ban đầu của lòng sông. Điều này cho phép nói về tính có hạn của các tập hợp hình thái học tự nhiên và tính đơn trị của tổ chức địa hình lòng sông. Tuy nhiên, sự phức tạp của các qu
hân tố hình thành lòng sông dẫn tới sự gia tăng v−ợt trội số nhân tố tự nhiên mà chúng ta phải hiểu biết để làm giảm số bậc tự do của hệ thống dòng − lòng sông. Điều này gây nên sự không chuẩn xác trong phép phân tích lòng sông, sự không xác
định trong việc xác định cấu trúc địa hình lòng sông trong điều kiện nghiên cứu ch−a đầy đủ các nhân tố hình thành lòng sông.
Mức độ không xác định tăng lên do đặc điểm không ổn định của sự t−ơng tác dòng và lòng sông, cũng nh− bản chất xác suất của các mối liên hệ giữa hình thái địa hình lòng sông và các đặc tr−ng thủy lực của dòng, điều đó làm cho chúng ta phải có những tiếp cận thống kê trong nghiên cứu quá trình lòng sông.
4. Những phức tạp khó khắc phục trong việc xác lập những mối liên hệ thủy lực trong hệ thống dòng − lòng sông lại đ−ợc bù trừ bằng độ ổn định cao của các đặc tr−ng hình thái động lực của địa hình lòng của thung lũng sông, cảnh quan của lưu vực sông, chế độ thủy văn sông và lưu lượng trầm tích, các nhân tố
địa chất ư địa mạo của quá trình lòng sông. Dưới ảnh hưởng của một tổ hợp c
nhiều tầng của địa hình lòng sông. Các nhân tố cảnh quan
− khí hậu dẫn tới sự ổn định của các thành tạo lòng sông ở một bậc cấu trúc nào đó. Tổng tác động của hai nhóm nhân tố này quyết định kiểu hình thái lòng sông và cấu trúc nhiều tầng hình thái động lực của nó: thành tạo siêu lớn − thành tạo lớn − thành
tạo vừa − thành tạo nhỏ − thành tạo siêu nhỏ, hay hình dạng phức tạp của lòng sông − dạng lòng sông − dạng thứ sinh của lòng sông − các gợn sóng lớn − các gợn sóng vừa − các gợn sóng nhá.
5. Tính phân đới địa lý phương ngang của các nhân tố hình thành lòng sông tạo nên sự chung nhất khu vực của các dạng biểu hiện của các quy luật hình thành cấu trúc địa hình lòng sông và hình thái động lực học của nó. Trên những không gian lớn của các sông hình thành nên các lòng sông cùng những kiểu hình thái động lực nh− nhau. Đó là do những tính chất hội tụ của địa hình lòng sông, do các tham số hình thái trắc đạc tương
của các thành tạo lòng sông bậc cấu trúc khác nhau (nhất là của các nhân cấu trúc) ít khác nhau. Nh−ng trong khi đó thì lại có vô số những tổ hợp tác động có thể có từ các nhân tố thủy lực và địa lý tới lòng sông, lịch sử phát triển địa hình các thung lũng sông rất muôn màu muôn vẻ. Điều này tạo ra sự phong phú của các kiểu hình thái động lực lòng sông và gây nên những khó khăn khi đ−a ra sự phân loại tổng hợp về các lòng sông.
6. Sự đa dạng hình thái động lực các lòng sông và hoạt
động kinh tế muôn vẻ của con người trên các thung lũng sông tạo nên sự cần thiết điều tiết chế độ tái thiết lòng sông để đảm bảo sự ổn định của các công trình kĩ thuật trong sông. Làm tăng quá trình lòng sông, sử dụng tiến trình tự nhiên của quá trình lòng sông để tạo ra hình thái lòng sông ổn định cần thiết là tối
−u xét cả từ quan điểm cắt giảm chi phí xây dựng công trình lẫn bảo t
trình lòng sông trong các sông ở quy mô lớn cũng dẫn tới những biến đổi địa sinh thái đáng kể trên các đơn vị cảnh quan liên quan với sông, và vì vậy, đòi hỏi một sự thẩm định địa lý và sinh thái thận trọng.
Phô lôc
12 2 3
1 2 1
1 B B k B yk
A = + + ;
( 2) ( 1)
1 2 9
1 8 2 7
1 2 6
1 5 4
2 B B k B yk B B k B yk i k
A = + + + + + / ;
( 15 +B16k12( )+B17yk12) (i/k1)
12 2 14
13 2 12
1 11 10 3
B
yk B k B y B k 1 B B
A /
+
+ +
+ +
+
= ;
( ( ) 2) ( 1)
1 2 26
1 25 24
23
12 2 22
1 21 2 20
1 19 18 4
k i yk B k B y B B
yk B k B y B k 1 B B A
/ /
+ +
+ +
+ +
+ +
+
= ;
( ( ) 2) ( 1)
1 2 35
1 34 33
32
12 2 31
1 30 2 29
1 28 27 5
k i yk B k B y B B
yk B k B y B k 1 B B A
/ /
+ +
+ +
+ +
+ +
+
= ;
0 1
B1= , ; B2=β1H(H+M) ; B3=β1H(H+S) ;
( 1)U ( 1) (U M H)
B4 = α1−α2− 1− α− 1 / ;
(H M) 2 U H(H M)
H U M
H U
B5=β1 1 −α2β1 1 + + β2 1 + ;
( 1)U HM U H(H 2S) 2 U H(H S)
B6 =β1 α− 1 −α1β1 1 + − β2 1 + ;
1 1
7 U 2fU
B =−δ − ;
(H M)
H U
B8=−β1δ 1 + ; B9 =2β1fU1H(H+S) ;
( 1)( 1) (U M H) ( )U g(H M)
B10= α− α2 − 12 / + α1+α2+α1α2 12 − + ;
12 11 2 fU
B =− δ ; B12 =g(H+S) ;
(H S)
H U 2
M H U M
H U 2
B13= β2 12 +α2β1 12 + α2β2 12 + ;
( 1) U HM 2 U H(H 2S) U H(H S)
2 S H U
B14=α1β1 12 − α− β2 12 + α1β2 12 + −β3 12 +