ОСОБЕННОСТИ ПРОЦЕССОВ В ЭСТУАРИЯХ И МЕТОДЫ ИХ РЕГУЛИРОВАНИЯ
Устья рек, впадающих в океаны или окраинные моря и подверженных воздействию морских приливов, называют эстуариями. Они характерны для побережий Западной Европы, Северной и Южной Америки, Африки, Австралии, Южной и Юго-Восточной Азии.
Процессы, происходящие в эстуариях, имеют сложный характер, обусловленный взаимодействием речных и морских вод под влиянием приливов, особенностями движения наносов и деформациями дна.
Приливные колебания уровня моря формируются под действием силы притяжения Луны и Солнца. Приливные волны имеют несколько периодов, наименьший из которых составляет около 1/3 сут. Под действием приливов создается своеобразный гидравлический режим устьев рек, характеризующийся реверсивностью течений, изменчивостью параметров потока. Колебания уровня в устьях рек Ганг, Брахмапутра, Ировади достигают 6 м, Янцзы -4 м, Меконг - 3...4 м. Дальность распространения приливов вверх по течению определяется амплитудой прилива и уклоном водной поверхности реки. В устьях рек Меконг приливы распространяются на 500 км, Янцзы - на 600 км, Миссисипи - на 400 км [27].
Приливные колебания уровней на входе в эстуарий изменяют уклон водной поверхности в водотоке и образуют волны, движущиеся в глубь эстуария со скоростью С (дН)1/2, где Н - глубина. Обычно приливные течения имеют скорость более 2,5 м/с, местные скорости иногда достигают 5 м/с.
Морская вода, поступившая в устье реки, засоляет пойменные земли, затрудняет использование речной воды на орошение. При уменьшении меженного стока, вызванного регулированием и разбором воды выше зоны влияния прилива, солевой клин практически не вытесняется, из эстуария.
Процесс распространения соленой воды носит сложный характер. При малых приливах может наблюдаться расслоение - стратификация потока. Более плотные слои морской воды при определенной температуре движутся в придонном слое, а пресная вода - по поверхности в сторону моря. Смешиваются они только в узкой зоне раздела между слоями. При высоких приливах и интенсивной турбулентности соленая вода перемешивается с пресной.
При разработке мероприятий по регулированию эстуария необходимо знать объем и состав наносов. Основные источники наносов - продукты размыва дна и берегов рек, продукты эрозии прибрежного континентального шельфа и морских берегов.
Реверсивность течений приводит к неравномерности транспорта наносов. Их гранулометрический состав весьма разнообразен. Причем крупнозернистые составляющие в основном находятся в приморской части эстуария, а мелкозернистые и илы - в верхней части эстуария вблизи предела среднего за прилив проникновения соленой воды. При полном вытеснении соленой воды большими расходами реки илистые частицы наблюдаются и в нижней части эстуария [24].
Большинство приливных рек, русла которых сложены аллювиальными отложениями, имеют извилистые очертания и расширяются в плане по мере приближения к морской границе. Русло может делиться на рукава меньшего размера. Устойчивость как любого отдельного русла, так и ложа всего эстуария зависит от транспортирующей способности приливных течений и количества поступающих наносов эстуарий с помощью перегораживающих сооружений защитных дамб и гидроузлов; защитные обвалования затапливаемых участков.
Методы регулирования эстуариев могут быть пассивные и активные [24]. К первым относится защита берегов водотока от размыва, не оказывающая заметных изменений на структуру потока. Вторые воздействуют на структуру потока или изменяют его режим. К ним относятся: выправительные работы - изменение водотока в плане или в поперечном сечении; изменение местного направления перемещения наносов; регулирование притока пресной воды и наносов путем изменения гидрографа реки; предотвращение поступления морской воды в
Примером регулирования эустариев могут служить работы, выполненные в устье реки Ганг (рис. 8.8). Необходимость их проведения была вызвана значительными деформациями берега на участке длиной 9 км и обмелением русла. С учетом характера руслового процесса и результатов модельных исследований были рекомендованы устройство шпор длиной около 600 м каждая и расчистка русла земснарядами.
Уменьшить поступление наносов в устье эстуария можно путем устройства направляющей дамбы на прибрежной отмели (рис. 8.9) [24].
Для предотвращения поступления морской воды в эстуарий построены гидроузлы на реках Накдонг (Южная Корея), Фени (Бангладеш). Имеются проектные проработки, например, на реке Лимпопо (Мозамбик).
В эстуарии реки Накдонг гидротехнический комплекс (рис. 8.10) включает в себя бетонную плотину, оборудованную сегментными затворами, судоходный и сбросный шлюзы, грунтовую плотину. Общая длина водоподпорного фронта составляет 2,4 км.
Ввиду сложности процессов, происходящих в эстуариях, мероприятия по регулированию должны разрабатываться с учетом всех действующих факторов, проверяться в лабораторных условиях и на математических моделях.
