lòng dẫn đã phân ra các dạng : địa mạo học, v
động lực học nghiên cứu các vấn đề thuỷ lực dòng chảy ở khúc uốn, các đặc tr−ng cơ bản của động lực đoánong cong và sự xói lở các bờ của chúng.
Sự uốn dòng chảy có thể là nguyên sinh theo quan hệ với
địa hình lòng dẫn tạo nên nó. Các chỗ uốn nguyên sinh này có thể bị chi phối bởi các đ
yên sinh, thạch học lãnh thổ, nơi dòng chảy đi qua. Các
điểm uốn lớn của lòng thác Kargalin sông Terec xuất hiện do sự hoà nhập dòng chảy ở các đoạn trên đồng bằng châu thổ, và các khúc uốn nhỏ hơn đ−ợc thành tạo giữa các tầng aluvi á sét nặng. Khúc uốn lớn sông Iana trên vùng đồi Kular từ 5 - 12 km về kích th−ớc không t−ơng ứng với l−ợng n−ớc sông mà t−ơng ứng với độ nâng địa hình bao quanh xứ Kular. Sự hiện diện của các khúc uốn nguyên sinh và dòng chảy tuần hoàn do chúng gây
nên ảnh hưởng tới hình thái và động lực cả chính các khúc uốn nguyên sinh lẫn các dạng lòng dẫn phát triển trên đó. Khúc uốn
đứt gãy sông Iana trong giới hạn miền đồi Kular trong vòng 1 triệu năm dịch chuyển theo chiều ngang và chiều dọc nh− là các thung lũng tự do (với vận tốc 2 - 3 mm/năm), mặc dù l−ợng n−ớc sông không t−ơng xứng với kích th−ớc của chúng [71].
Trên sông Iuk (trên cửa Cutrment) độ uốn thung lũng tự do của các sông với kích th−ớc t−ơng ứng với l−ợng n−ớc hiện nay của nó, thay đổi có quy luật theo chiều dài khúc uốn lớn bảo tồn từ thời kỳ n−ớc lên. Trung bình theo đoạn vô thứ nguyên S/S0 (S0 -
độ dài khúc uốn lớn theo lòng dẫn) giá trị góc tới đối với độ uốn tự do cực đại trên khúc uốn lớn và đạt giá trị cực tiểu ở đỉnh của nã (H×nh 4.1).
Dạng lòng dẫn cong thường xuyên xuất hiện do sự ổn định dần ácc dạng sóng cát, sự xuất hiện thực vật trên đó và cấu thành bãi bồi. Điều này thấy rõ nhất nếu quan sát sự biến đổi hình thái học lòng dẫn trên một khoảng thời gian của một và chỉ một sông. Sông Vưtregda ở thượng lưu (cách cửa sông 770 km) đặc tr−ng bởi đáy lòng dẫn uốn khúc tự do với các băng cát và sóng cát (Hình 4.2). Khi tăng độ rộng lòng dẫn tới 200 m và lưu lượng nước trung bình năm tới 140 m3/s ở đoạn lòng cong trên các băng sóng cát tạo nên các đụn cát phân bố kiểu bàn cờ với các bước nhỏ hơn bước thung lũng từ 2 - 2,5 lần. Các đụn này được cấu tạo từ các sóng cát có bước nhỏ hơn bước của đụn cát từ 2,5 - 4,0 lần. Theo mức độ tăng lưu lượng cũng tự do và
đụn cát với sóng cát tăng lên. Điềuước trong sông và chiều rộng lòng dẫn, kích th−ớc các thung l này dẫn tới sự kiểm soát hình dạng thành thung lũng lớn hơn bởi vì b−ớc thung lũng tăng tới quy mô khu vực có vách thung lũng đồng nhất về thạch học.
Các thung lũng tự do trở nên giãn ra và ở khoảng 200 km cách cửa ra đã không phân biệt đ−ợc về thạch học các khúc uốn dọc
thung lòng.
Hình 4.1. Các khúc uôn lớn hiện đại trên sông Iuk (a) và thay đổi trung bình trong khoảng thời gian 0,1 S0 (đói với 20 khúc uốn lớn) góc tới α của các
thung lòng tù do (b)
1- trục lòng dẫn hiện đại , 2- vách khúc uốn lớn
Hình 4.2. Sự tăng kích th−ớc khúc uốn và dạng lòng dẫn theo dọc sông Vưtregda theo độ tăng nước sông và thay đổi thang tổ hợp các dạng lòng dẫn khi ổn định các đụn và thành tạo chúng trên cơ sở lòng chảo lòng dẫn
1 - lòng chảo, 2- đụn, 3- băng sóng cát, 4- sóng cát, 5- bước sóng
vật. ông
V−tregda đã hình thành các đảo vừa, và trên các cù lao lớn nhất
đã đ
lòng sôn
ứng hơn với sơ
đồ Sự tăng kích thước các đụn và giảm tốc đọ chuyển động
xuôi theo lòng sông dẫn tới việc di trú trên đó các thảm thực Khoảng 400 km cách cửa sông phần lớn các đụn trên s
−ợc phủ kín aluvi bãi bồi và phát triển hoặc thành đảo, hoặc là thung lũng. Trên một số đoạn sông (ví dụ nh− vào khoảng 145 - 155 km cách cửa, tại vùng Knhiarin và Sônôms) bước thung lũng tự do lòng dẫn và các đụn dịch chuyển theo nó hầu nh− bằng nhau [95]. D−ới khoảng 200 km tiếp theo từ cửa hầu nh− mọi đụn cát lớn đã ổn định và tạo nên dạng uốn khúc của lòng dẫn. Diễn ra sự giảm đột ngột kích thước các khúc uốn khi tăng l−ợng n−ớc sông (xem hình 4.2). T−ơng ứng, trên đoạn này diễn ra sự giảm kích thước các đụn, nhưng không quá đột
ngột vì khoảng dao động của nó khá rộng. tỷ lệ bước uốn khúc và đụn giảm cỡ 1,5 - 1,7 và chỉ ở cửa sông lại tăng đến 2,0. Kích thước các sóng cát trên các đụn ở vùng cửa sông cũng giảm xuống nh−ng không đột ngột nh− chỗ uốn. Nh− vậy tại vùng cửa sông V−tregda tổ hợp bậc thang các dạng lòng dẫn có thể nhóm vào một hạng các dạng nhỏ hơn so với tổ hợp địa hình lòng dẫn dòng chảy trung bình của sông. Khi đó bảo toàn các
đặc trưng địa mạo tương đối có trong thành tạo của chúng.
Dạng lòng sông ảnh hưởng mạnh mẽ đến hình thái học và
động lực học của các đụn cát và cù lao (dạng địa hình vừa). đặc
điểm dịch chuyển của các đụn qua bãi vắt trên khúc uốn g đã đ−ợc xem xét bởi N. I. Makaveev [52]. Trên cơ sở của sơ
đồ dòng chảy tiềm năng trên đoạn ông chia ra vùng gia tốc (dọc bờ lõm đến bờ lồi) và vùng giảm tốc (từ bờ lồi đến bờ lõm) của dòng chaytreen đó đặt các miền xoay các tia đáy từ bờ lõm đến bờ lồi do tác động của hoàn lưu ngang. Tương ứng với điều đó N.
I. Makaveev đã tách ra một miền chậm vận động của các đụn ở bờ lồi sau mái uốn, phần còn lại của lòng dẫn các đụn dịch chuyển với gia tốc. R. S. Tralov [95] đã khảo sát chi tiết sự dịch chuyển của các đụn cát bãi vắt trên hai khúc uốn lòng sông V−tregda. Ông đã xác định đ−ợc vận tốc dịch chuyển đụn cát khá lớn dọc bờ lõm (gần 250 m/năm) với vận tốc bé (gần 25m/năm) của dịch chuyển bên bờ lồi khúc uốn.
Trên bề mặt khúc uốn với hệ thống dòng chảy ngang ít phát triển hơn và với xác suất bé của sự ngắt dòng chảy từ bờ lồi khúc uốn sự chuyển động của các đụn cát tương
phân bố vùng gia tốc và giảm tốc trong dòng chảy vòng tại
đoạn cong. Trên bình đồ khúc uốn sông V−tregda vào khoảng 49 - 57 km cách cửa sông vơí sự kết hợp của đụn cát các bãi vắt Zaostrov, Ust - Vilegod và Xipuskin dọc bờ lõm trái vận tốc chuyển động của các đụn cát giảm từ bắt đầu chỗ cong đến đỉnh
của nó khoảng 600 - 40 m/năm. Đụn cát tại đỉnh khúc uốn trong khoảng một vài năm có thể bảo toàn vị trí ổn định. Sự chuyển
động của các đụn cát dọc bờ lồi có tính chất phức tạp hơn. Tại
đây nhìn thấy các vùng gia tốc dịch chuyển đụn cát lên mái trên khúc uốn và sự ng−ng trệ quá trình này tại mái d−ới. Tuy nhiên tại đỉnh của khúc uốn cực đại vận tốc dịch chuyển các
đụn cát không quan sát thấy. Tại đây diễn ra sự ổn định mái dưới từ trên xuống dọc bờ lồi của các đụn cát trước khi các đụn cát ổn định trên đỉnh khúc uốn ở bờ lõm. Nh− vậy, ngay cả trên bề mặt khúc uốn sơ đồ tiềm năng chảyvòng cũng thực hiện trong dịch chuyển đụn cát với những sự thay đổi lớn gắn liền với các tác động qua lại của hình thái học và động lực học dụn cát.
I. V. Popov đã quan sát đ−ợc sự giảm miền biến động các bước băng sóng cát với sự gia tăng độ cong khúc uốn mà trong
đó các băng sóng cát đ−ợc phân bố [67]. V. B. Borovcov trên cơ sở thù
c động lên dạng lòng dẫn và sù
c nghiệm tại phòng thí nghiệm đã chỉ ra ảnh hưởng của độ cong dòng chảy đến kích thước, hình dạng và động lực của các dạng đáy. Trong lòng dẫn cong giảm chiều dài lẫn chiều cao các
đụn cát, nh−ng với số Frud lớn [11].
Tính chất phức tạp của các ảnh h−ởng qua lại các dạng lòng dẫn lên hình thái học và động lực học của các dạng sóng cát lòng dẫn, mà chúng về phần mình lại tá
thay đổi của chúng đ−ợc ghi nhận tại lòng dẫn cong sông Terec sau cửa Sundji.
B−ớc uốn trung bình của lòng dẫn sông λ là 1750 m (σL240m), hệ số dạng khúc uốn S/λ trung bình là 1,4. Theo hình thái học và động lực học, về phần mình khúc uốn chia ra hai nhóm: ổn định và không ổn định. Trong giới hạn khúc uốn ổn
định, lòng dẫn đặc tr−ng bởi hệ thức R/b > 2,0. Vách ngăn dòng phân bố dọc bờ lõm. Tại bờ lồi tích tụ phù sa, hình thành nên các
bãi cát.
Hình 4.3. Vận tốc dịch chuyển khúc uốn ngang (a) và dọc (b) sông Terec phụ thuộc vào độ cong (đặc tr−ng bởi hệ số bán kính độ cong R và độ rộng
lòng dẫn b) và vị trí của đụn cát trên khúc uốn
víi vận tốc khoảng 10 m/năm. Đồng thời tồn tại dịch chuyển ngang c uèn
1- khúc uốn ổn định; 2- khúc uốn không ổn định với đụn cát tại bờ lồi; 3- khúc uốn không ổn định với đụn cát tại bờ lõm
Các khúc uốn ổn định chuyển động xuôi theo dòng sông khoảng 5 m/năm. Vận tốc dịch chuyển dọc và ngang của các khú
này đ−ợc xác định bởi chỉ tiêu R/b. Với R/b ~ 3 vận tốc dịch chuyển khúc uốn là cực đại; với các giá trị lớn hơn và nhỏ hơn của R/b sự dịch chuyển các khúc uốn giảm (hình 4.3). Với độ rộng của dòng b = 500 ... 600 m, bán kính đường cong R là 400 đến 700m.
Tỷ số R/b trong tr−ờng hợp này nhỏ hơn 2; trong một số tr−ờng hợp nó giảm tới 0,7. Trong phạm vi các khúc uốn này trục động lực của dòng không ổn định. Nó đ−ợc phân bố một cách tuần hoàn ở bờ lõm hoặc bờ lồi của khúc uốn. Tại bờ đối diện tạo nên
các đụn cát hay cù lao dần dần tạo ra các giai đoạn của bãi bồi.
Sự bảo toàn ở bờ dòng chảy ở các bờ bãi bồi qua một thời gian nào
đó dẫn đến việc kéo theo dòng chảy chính vào miền đó. Khi đó diễn ra sự bào mòn mảng bãi bồi đến khi nó bị xói lở hoàn toàn.
Chu kỳ phân bố này kéo dài khoảng 20 năm.
Các khúc uốn không ổn định khi phân bố trực tiếp sát liền nhau cùng phát triển đồng thời, tức là trục động học dịch hẳn về một bờ trên khúc uốn trên gây nên sự thay đổi vị trí sống và ở bờ
đối
n ở mái d−ới) và
vận tốc xáo trộn ngang của khúc uốn. Sự tÝch
đ−ợc đặc tr−n
ẫn [134]. Hình dạng đơn giản của khúc uốn đ−ợc mô tả
chÝn diện ở khúc uốn d−ới. Trên các đoạn uốn của lòng dẫn dài và
gồ ghề tính bất ổn định của trục dòng chảy xuất hiện có ính cục bộ. Sự hình thành các đụn cát tương đối ổn định gây nên sự xói bờ tăng cường đại phương và tạo nên sự nới rộng lòng dẫn cục bộ.
Khi nới rộng quan sát thấy sự chuyển đổi sống cát.
Các khúc uốn ổn định có thể chuyển về nhóm không ổn định nếu diễn ra sự co hẹp chúng (trong điều kiện −u thế của dịch chuyển dọc mái trên khúc uốn so với sự dịch chuyể
giảm bán kính đoạn cong đến R/b < 3. Thường thường điều này diễn ra khi có sự biến hình lớn của đoạn sông phân bố trên
đoạn uốn ổn định hoặc khi củng cố bờ phía mái dưới của nó. Hiện t−ợng trầm tích xuất hiện khi đó ở bờ lõm của khúc uốn ổn định kéo theo sự tăng bán kính đoạn cong của trục dòng chảy và khúc uốn lại trở lại ổn định.
Động lực học các khúc uốn không ổn định phụ thuộc vào vị trí của vùng lắng đọng phù sa. Nếu nh− nó phân bố ở phía bờ lồi th× t¨ng (tíi 10 m/n¨m)
luỹ phù sa sông ngòi ở bờ lõm, sự thành tạo ở đây các đụn cát bền vững hay cù lao dẫn tới việc giảm mạnh vận tốc dịch chuyển ngang của khúc uốn. Vận tốc dịch chuyển dọc của các khúc uốn khong ổn định thường không lớn do độ cong của nó lớn.
Do Tính kéo dài trong tiến hoá của khúc uốn trên các giai
đoạn phát triển khác nhau của chúng, do ảnh h−ởng của đa số
các nhân tố tự nhiên, hình dạng của đoạn lòng dẫn cong
g bởi sự phức tạp lớn. Một số khúc uốn dạng chuẩn th−ờng gặp ít hơn, và càng hiếm khi có một nhóm nh− thế. Sự đa dạng các dạng khúc uốn nảy sinh ra nhiều thuật ngữ và sự mô tả
chúng: dạng hình sin, tròn, elip, ngòi bút, ngón tay, vòm,cục, phức tạp, vón, tựa hình sin, bất đối xứng, mài mòn, không hoàn chỉnh, lở, đói xứng, xoáyvào, xoáy ra, hạn chế, biến dạng, góc nhọn v.v..
Để đặc trưng các dạng phức tạp của lòng dẫn cong người ta sử dụng hàm mật độ phổ hàng loạt góc phương vị của đoạn cong trục lòng d
h xác hơn cả bằng đ−ờng cong tựa hình sin của Leopold và Langbei [119]:
o So
s 2 ds
d π
θ θ=
sin
Biến đổi chuỗi Phure phương vị θ cũng dẫn tới khai triển các dạng phức tạp thành các thành phần đơn giản. Bàn tới tiên đề về tính chi phối của mỗi dạng thành phần đơn giản của lòng dẫn cong
nh− vậy các khúc uốn đã đ−ợc R. S. Tralov phân loại [95]
bởi miền xác định của lưu lượng nước trong sông. Mỗi lưu l−ợng n−ớc chảy qua sông phản ánh ở dạng lòng dẫn d−ới dạng khúc uốn đơn giản, bước của nó tỷ lệ thuận với lưu lượng, còn biên độ tỷ lệ thuận với độ lặp lại của lưu lượng và khả năng xói mòn của nó. Siêu quan điểm khúc uốn đơn giản xây dựng nên cấu trúc phức tạp của lòng dẫn cong [83]. Tiên đề này đã tìm thấy sự khẳng định ở các dạng lòng dẫn phức tạp hơn ở các sông cong mà
đối với chúng đường cong lưu lượng tạo lòng có dạng nhiều đỉnh [25].
Tính phức tạp của lòng dẫn uốn khúc cũng thể hiện ở sự thay
đổi có trật tự hình thái học và động lực học dọc theo sông. Loạt tổ chức
trên sông V−tregda và Lena theo quy luật giảm hoặc tăng bán kính đoạn cong các khức uốn kế tiếp hay là trục động học của dòng chảy. Các khức uốn liên kết lại thành một nhóm cũng tuân theo sự biến đổi một hướng có quy luật của bước λ, hay hệ số biểu hiện uốn khúc S/λ. Trong nhóm gộp khoảng 6 - 10 khúc uốn. Cần phải nhóm nh− vậy để kết quả nhận đ−ợc không là ngẫu nhiên.
đặc biệt cần phân biệt rõ ràng tính nhóm về độ uốn trên các thác và các bar vùng cửa sông (hình 4.4)
Hình 4.4. Loạt các khúc uốn ghềnh ngập n−ớc trên bar sông Indigirki 1- Ghềnh ngoặt; 2 - ba cửa n−ớc nông; 3- vùng nông; 4- giới hạn bar
Trong loạt các khúc uốn với độ cong giảm dần xuôi theo dòng chảy: một - hai khúc uốn cong phần th−ợng th−ờng dịch
ch Õp
the
uyển cả dọc lẫn ngang trục thung lũng. Các khúc uốn ti o nhỏ hơn chủ yếu dịch chuyển theo h−ớng dọc (hình 4.5).
Vận tốc dịch chuyển dọc cực tiểu ở khúc uốn trên cùng của nhóm và tăng dần xuôi theo chiều dòng chảy. Kết quả là toàn nhóm bị kéo dãn do giảm chiều dài của khúc uốn cuối cùng.
Hình 4.5. Động lực loạt khúc uốn sông Terec 1- ®−êng bê n¨m 1958; 2- ®−êng bê n¨m 1979
Trong một số tr−ờng hợp chỉ dịch chuyển một trong số các khúc uốn nhỏ và đ−ợc gọi là sự luân chuyển khúc uốn giãn và nÐn.
Lòng sông đ−ợc phân ra các nhánh đặc tr−ng bởi tính phong phú nhất của hình dạng. Phân loại hình thái động lực chi tiết
−ợc soạn thảo bởi R.S. Tralov [101].
ngu