При антропогенних впливах на річкові русла та басейни річок виника-ють додаткові (по відношенню до природних) небезпечні явища та ситуа-ції для інженерних споруд, комунікацій, населених пунктів, сільськогос-подарських угідь. Усі заходи та споруди, що створюються у басейні, до-лині та руслі річки, можуть бути названі антропогенним навантаженням на руслові процеси. Воно здійснюється на фоні природно зумовлених процесів розвитку річкових русел, пов’язаних із взаємодією потоку та ґрунтів, що складають річище та постійно змінюються під впливом змін клімату та природного середовища. Відомо, що при постійному зовніш-ньому впливі, завдяки дії зворотних зв’язків, система прагне досягти де-якого динамічно стійкого стану. Природна саморегуляція русла – процес мало помітний у масштабі часу життя людини, оскільки природні фактори руслових процесів у природних умовах змінюються повільно та поступо-во, охоплюючи геологічні та історичні проміжки часу. Тому русло річки відрізняється певною часовою стабільністю, проявом якої є стійкі гідро-лого-морфологічні залежності між гідравлічними елементами потоку та параметрами русла. За проміжки часу в десятиріччя – століття на фоні помітних змін окремих елементів (форми поперечного перерізу, парамет-рів руслових форм і форм руслового рельєфу) такі макровластивості рус-ла, як його морфодинамічний тип і середній похил, зберігаються постій-ними. Умовою стійкості русла до антропогенного навантаження можна вважати збереження вихідного типу русла та гідроморфологічних співвід-ношень, форми поздовжнього профілю. Реакція річкових русел на антро-погенне навантаження відрізняється від реакції на зміну природного сере-довища тим, що воно викликає практично миттєву дестабілізацію русла та реакцію-відповідь різної інтенсивності та спрямованості. Усі види пору-шень подібно до видів антропогенних впливів можна поділити на дві го-ловні групи:
1) прямі – порушення форми поперечного перерізу русла, форми рус-ла та наносів. До них призводять заходи, які
• змінюють довжину річки (спрямлення та каналізування великих ділянок русел, підпір потоку дамбами – створення водосховищ);
• зумовлюють зниження базису ерозії та зміни форми поперечного перерізу – видобуток піщано-гравійної суміші, будівництво випра-вних та різних регуляційних споруд, днопоглиблюючі роботи);
2) опосередковані – порушення, пов’язані зі зміною стоку води та на-носів. Вони пов’язані з басейновим навантаженням:
• зведенням лісів;
• розорюванням земель;
• урбанізацією;
• перерозподіленням стоку річок.
Обидва види порушень спостерігаються при будівництві дамб гідрову-злів, розробці руслових родовищ алювію, спорудженні дамб обвалування та мостових переходів. Оскільки стійкість русла, як інтегральна характе-ристика інтенсивності його деформацій (у розумінні Лохтіна та Маккавєє-ва), являє собою властивість русла чинити опір впливу потоку, можна вважати відповідні показники – число Лохтіна та коефіцієнт стабільності Маккавєєва – критеріями оцінки стійкості русла до антропогенного нава-нтаження. Властивість річкових русел, протилежна стійкості, називається вразливістю річкових русел при антропогенному навантаженні.
Таблиця 11.1
Класифікація ділянок річок за небезпекою прояву руслових процесів і стійкістю русел річок
Ступінь небе-зпеки (стійко-сті русла) Показники Інтенсивність руслових дефор-мацій
небез-пеки стійкості С U U max T L%
бали Л Кс м/рік м/рік м/рік ро-ки дов-жини
Високий (не-стійкі русла) 4 ‹ 2 ‹ 6 › 500 › 10 › 50 3 – 10 › 80
Підвищений (слабко стійкі русла) 3 2 – 5 6 – 16 300 – 500 5 – 10 › 20 10 – 20 60 – 80
Помірний (від-носно стійкі русла) 2 5 – 10 16 – 20 250 – 300 2 – 5 › 10 20 – 80 30 – 60
Слабкий (стійкі русла) 1 10 – 50 20 – 100 10 – 50 ‹ 2 › 5 › 80 ‹ 20
Відсутній (абсолютно стійкі русла) 0 › 50 › 100 ‹ 10 Розмиву немає Русло стабі-льне
Примітка: С – швидкість зміщення відмілин; U – швидкість розмиву бере-гів; Umax – максимально можливі розмиви берегів; Т – періодичність розвитку та відмирання рукавів; L – протяжність зони розмиву.
Оскільки при навантаженні, що перевищує стійкість русла річки, воно деформується, й виникає те чи інше порушення річкової екосистеми, вра-зливість можна розглядати як потенційну екологічну напруженість. Оцін-ка стійкості русел до техногенного навантаження є основою для визна-чення оптимального рівня використання річок. У залежності від величини та тривалості навантаження порушення та реакція русел на них можуть мати локальний і регіональний характер поширення. Локальна реакція на порушення зосереджена у місці прикладення навантаження (мостові переходи, окремі споруди в руслі, поодинокі кар’єри). Регіональна реак-ція охоплює велику ділянку річки або навіть усю річкову систему, посту-пово поширюючись по ній.
Оцінка небезпеки руслових процесів може зіставлятися з показниками стійкості русла, але за змістом із протилежними їм значеннями: чим мен-ша стійкість русла, тим більша небезпека, і навпаки. Оскільки ці значення характеризують ступінь небезпеки руслових процесів для існування та функціонування інженерних та інших об’єктів на берегах річок, ефектив-ність регуляційних заходів, то характеристика стійкості русла доповню-ється оцінкою самої небезпеки (від 0 до 4 балів), де кожний бал відповідає прийнятим інтервалам показників у класифікації річок за ступенем стій-кості русел.
Таблиця 11.2
Антропогенні фактори екологічного стану річкових русел та їх прояви
Антропогенні фактори Характер впливу на Масштаб впливу (по-ширення по річці)
Русло Заплаву
Урбанізація прямий прямий локальний
Кар’єри будівель-них матеріалів прямий прямий локальний
Розробка розсипів прямий прямий локальний
Транспортне ви-прямлення прямий опосередкований локальний
Гідротехнічне бу-дівництво прямий та опосе-редкований опосередкований регіональний
Обвалування русел прямий та опосе-редкований опосередкований регіональний
Водоспоживання та водоскид опосередкований опосередкований регіональний
Розорювання водо-зборів та заплав, зведення лісів опосередкований опосередкований регіональний
Меліорація у річ-кових долинах опосередкований прямий локальний
Оцінка екологічної напруженості великих річок, що пов’язана із рус-ловими деформаціями, виконується за інтенсивністю розмиву берегів. За цим показником на великих річках виділяють нерозмивні береги (0 балів екологічної напруженості), слаборозмивні (швидкості розмиву до 2 м/рік, 1 бал), середньорозмивні (2-5 м/рік, 2 бали), сильнорозмивні (5-10 м/рік, 3 бали) та дуже сильно розмивні (більше 10 м/рік, 4 бали). Маючи більшу водність та характеризуючись підвищеною ерозійною та транспо-ртуючою здатністю, великі річки за інших рівних умов інтенсивніше розмивають береги і, в цілому, відрізняються меншою стійкістю русел.
Природні руслові деформації, що створюють небезпеку руйнування або виведення з експлуатації інженерних та комунальних об’єктів, сільсь-когосподарських земель, рекреаційних зон, є тим фоном, на якому здійс-нюється антропогенна діяльність. Саме через неї сучасний екологічний стан річок та прирічкових територій визначається ступенем штучного втручання у руслові процеси. Антропогенна діяльність у річкових доли-нах багатогранна, й різноманітні її види здійснюють неоднаковий за мас-штабом вплив на екологічний стан річок. Але більшість із них так чи ін-акше порушує природну рівновагу і тим самим створює певну екологічну напруженість.