Известия РАН. Серия географическая, 2021, T. 85, № 4, стр. 539-553

ВВЕДЕНИЕ

Нижняя Обь – крупнейшая водная артерия на севере Западной Сибири, являющаяся одним из основных путей сообщения, связывающих районы нефтегазодобывающего комплекса между собой и другими регионами. Вместе с тем река – источник значительных рисков, связанных с русловыми деформациями. Несмотря на это, нижняя Обь, как и широтный участок ее среднего течения (между устьями рр. Вах и Иртыш), не изучена в отношении русловых процессов. Хотя для обеспечения водного пути регулярно составляются, издаются и корректируются карты реки (раньше они назывались лоцманскими), на отдельных затруднительных для судоходства участках проводятся систематические промеры и съемки русла изыскательскими партиями службы водного пути, их материалы имеют служебное, сугубо производственное назначение и не подвергаются научному анализу. В литературе имеются лишь общие гидрографические описания реки, в том числе ее русла (Беркович, 2012; Давыдов, 1955), инженерно-геологических условий динамики берегов (Герасимов, 1959; Трепетцов, 1973; Трофимов, 1964) и сведения о темпах их размыва на отдельных участках (Петров, 1979; Трепетцов, 1973), но во всех случаях без увязки с русловыми процессами. Только в последние годы были выполнены специальные исследования сначала на средней (2018), а затем на нижней Оби (2019) в пределах ХМАО, результаты которых частично опубликованы (Куракова, Чалов, 2020, 2019; Чалов и др., 2021). В 2020 г. были проведены исследования русловых процессов на нижней Оби в пределах ЯНАО, позволившие впервые дать комплексную гидролого-морфодинамическую характеристику, оценку деформаций русла и условий его формирования. Обь здесь разделяется на два самостоятельных рукава, разделенных широкой (до 50 км) поймой и образующих раздвоенное русло. Рукава различаются по условиям формирования русел, развитию морфодинамических типов, рассредоточению стока и режиму русловых деформаций. Раздвоенное русло Оби впервые было рассмотрено в упомянутых работах авторов по вышележащим участкам реки (Куракова, Чалов, 2020, 2019; Чалов и др., 2021). Здесь же оно является их продолжением, составляя с ними единое целое, но отличаясь рядом особенностей, иным рассредоточением стока, водоносностью (из-за впадения р. Северной Сосьвы почти непосредственно по верхней границе участка и ряда других притоков), резким (почти в 5 раз) сужением днища долины у г. Салехарда. При этом именно раздвоенное русло – наименее изученная форма проявления русловых процессов, и даже само определение этого типа русла было дано уже в начале ХХI в. (Смирнова, 2002).

Задачи статьи – дать оценку условий формирования и морфодинамическую характеристику русла нижней Оби в пределах ЯНАО – самого нижнего участка Оби, не освещенного пока в отношении русловых процессов; провести гидролого-морфологический анализ раздвоенного русла и русловых разветвлений, излучин рукавов и прямолинейных неразветвленных отрезков его рукавов. Это позволит, во-первых, закрыть белое пятно в географии русловых процессов и, во-вторых, завершить научное описание уникального по протяженности и морфологической сложности раздвоенного русла нижней Оби.

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

В основе исследований – результаты натурных экспедиционных работ, проведенных в половодье 2020 г., и анализа переформирований русла на основе сопоставления карт нижней Оби, изданных в 1976 и 2014 гг. (Карта …, 2014), материалов ежегодных съемок перекатных участков (2010–2020 гг.), проводимых изыскательскими партиями, и космических снимков серий “Sentinel-2”, “Landsat 5 TM”, “CORONAKH-4A” 1969–1988 и 2018–2020 гг. Натурные исследования заключались в измерениях расходов воды и съемках скоростных полей с применением акустического доплеровского определителя скоростей течения воды ADCP типа “Sontek River Surveyor M9”. Запись и обработка полученных с ADCP данных производились с помощью программы River Surveyor Live. Расходы воды определялись во всех рукавах раздвоенного русла, русловых разветвлениях и большинстве пойменных проток. Одновременно отбирались пробы воды на мутность и донные наносы. Определение мутности воды осуществлялось весовым (по фактическому содержанию взвешенных наносов в пробах) и в массовом количестве оптическим (турбидиметром, в относительных единицах по рассеянию света частицами наносов в пробах) способами. Для перехода от оптической мутности к реальной весовой была получена зависимость между их показателями, полученными для одних и тех же вертикалей.

УСЛОВИЯ ФОРМИРОВАНИЯ РУСЛА

Река Обь в нижнем течении протекает в долине, достигающей на уровне поймы в поперечнике 50 км, что определяет свободные условия развития русловых деформаций и формирование широкопойменного русла. По правобережью днище долины ограничено уступами Полуйской возвышенности, сложенной ледниковыми и флювиогляциальными отложениями. Вдоль них расположен правый рукав – Большая Обь, определяющий преобладание относительно прямолинейного русла. Правый берег в основном залесен, и лишь местами на нем развиваются оползни и осыпи, наблюдается слабый размыв. По наблюдениям (Трепетцов, 1973), при подмыве рекой он отступает со скоростью 0.27 м/год, при сходе оползней (разовое явление) – до 47.5 м. Вдоль правого берега в отмелой полосе, занимающей иногда до половины ширины Большой Оби, русло выстилается валунами и галькой, отжимая стрежень к левому пойменному берегу и защищая берег от активного воздействия потока. По левобережью днище долины ограничивается Северо-Сосьвинской возвышенностью и уступами надпойменных террас, однако Малая Обь подходит к ним лишь изредка, не оказывая на них заметного влияния.

Широкая пойма Оби, луговая или заболоченная, высотой до 9 м над уровнем межени, сложена повсеместно песками и легкими суглинками.

Нижняя Обь относится к категории крупнейших рек. Водный режим характеризуется растянутым весенне-летним половодьем, максимальные расходы которого превышают среднемноголетние в 3–4 раза; в летне-осеннюю межень сток повышен. На весенне-летнее половодье приходится 50–55% годового стока, летне-осеннюю межень – 35–40%, зимнюю – 10–15%. Средняя продолжительность половодья – 140 дней. При высоких подъемах уровней воды затапливается вся пойма; ширина разливов достигает 50 км. Среднемноголетний расход воды в нижнем течении у с. Белогорье (ниже устья р. Иртыша) составляет 10 200 м³/с, в г. Салехарде – 12 800 м³/с. Максимальный расход воды в половодье в г. Салехарде – 42 800 м³/с, минимальный зимний – 2000 м³/с.

Во время проведения исследований уровни половодья были близки к среднемноголетним (50% обеспеченности по гидропосту Октябрьское). Экспедиционные работы проходили в начале спада волны половодья при уровнях на 0.4–0.6 м ниже максимальных отметок, зафиксированных во второй половине мая 2020 г.; колебания уровней воды незначительны (10–15 см), что позволяет говорить об однородных гидрологических условиях и практически неизменном стоке воды. Крупные притоки, впадающие на участке – Казым (справа), Сыня (слева) – находятся в подпоре от Оби.

Годовая амплитуда уровней на нижней Оби у с. Белогорье – 12 м, у г. Салехарда – 7 м. Уклон реки в нижнем течении – 0.02‰. Непосредственно выше участка в Обь впадает слева Северная Сосьва и в конце участка у г. Салехарда справа – Полуй. Среди малых рек и ручьев выделяются вытекающие из озеровидных расширений – соров (“туманов”). Кроме того, соры (мелководные озера) изобилуют на пойме, заполняя обширные понижения в центральных и низовых частях пойменных массивов и выступая в роли естественного регулятора стока на спаде половодья.

На нижней Оби во время ледохода часто возникают ледовые заторы, однако он проходит в основном до пика половодья. Места заторов приурочены в большинстве случаев к крутым излучинам рукавов. Поэтому пойменные протоки, которые берут начало в привершинных частях излучин, наиболее многоводны, так как поток половодья, встречая возникшую ледовую плотину и обходя ее, направляется в истоки этих проток, разрабатывая их русла.

Руслообразующие наносы – тонкопесчаные и илистые.

МОРФОДИНАМИЧЕСКИЕ ТИПЫ РУСЛА

Русло р. Оби в пределах ЯНАО на всем протяжении (до г. Салехарда) раздвоенное, сформированное меньшим по водности левым рукавом – Малой Обью (30–35% расхода воды в половодье) и более многоводным правым (65–70%) – Большой Обью, сливающимися в 70 км выше г. Салехарда. Их протяженность соответственно – 247 и 280 км (рис. 1). В начале участка большой квазипоперечный рукав – протока Большой Нюрик обеспечивает перераспределение стока между более многоводной выше по течению Малой Обью (62% общего стока в половодье) и правым рукавом Горной Обью, который ниже слияния с Большим Нюриком получил название Большая Обь. От Малой Оби ответвляется влево Малая Горная Обь, забирающая из нее 32.2% расхода воды, протяженностью 58 км; от Большой Оби в 21 км от ее слияния с Малой Обью отходит вправо протока Игорская Обь (22% расхода), составляющая вместе с Обью ниже слияния завершающее звено раздвоенного русла и сливающаяся с ним в 22 км выше г. Салехарда (устья р. Полуя).

Рис. 1.

Общая схема. 1 – коренные берега; 2 – пойма; 3 – рукава раздвоенного русла; 4 – пойменные протоки и притоки; 5 – положение участков русла на рис. 4, 6, 7; морфодинамические типы рукавов раздвоенного русла нижней Оби: 1 – прямолинейное неразветвленное русло; излучины: 2 – свободные, 3 – вписанные, 4 – вынужденные, 5 – обтекающие; русловые разветвления: 6 – одиночные, 7 – параллельно-рукавные, 8 – “дельтовые”, 9 – односторонние, 10 – пойменно-русловые.

Русло Малой Оби лишь на трех коротких участках (п. Мужи и ниже и от с. Шурышкары до устья) проходит возле левого борта долины. Вне этих участков меандрирующее русло располагается в пойменных берегах, встречаются отдельные одиночные разветвления и одно пойменно-русловое (Азовское), разделенные сериями излучин и прямолинейных отрезков (рис. 2, табл. 1). Лишь в нижнем течении (от слияния с Малой Горной Обью) русло Малой Оби, располагаясь вдоль левого коренного берега, образует 45-км участок с односторонними разветвлениями и заключающим его “дельтовым” разветвлением (Никитина, 1989) (при слиянии с Большой Обью). Это совпадает сначала с 2–3-кратным расширением русла, а затем – с еще бо́льшим – перед слиянием с Большой Обью. По-видимому, это – следствие формирования русла низовьев Малой Оби в условиях подпора от Большой Оби (ее водность в 2 раза больше, длина на 33 км меньше). Свидетельством подпорных условий в низовьях Малой Оби является морфология устьевых разветвлений – “дельта выполнения” приустьевого расширения русла Малой Оби, в которой во время половодья больший расход воды проходит в рукаве у левого берега – 20%, тогда как в судоходном вдоль стрелки – 15%. Большая Обь формирует “дельту выдвижения” в объединенную акваторию (на 6 км ниже стрелки в узле слияния) с основным по водности рукавом вдоль стрелки (35%).

Рис. 2.

Морфодинамические типы русла Малой Оби. Излучины: а) сегментнная, б) синусоидальная, в) вынужденная; разветвления: г) пойменно-русловое, д) одиночное, е) одностороннее.

На Большой Оби превалирующим фактором, определяющим морфологию русла, является правый коренной берег на большей части рукава. В связи с этим разнообразие морфодинамических типов русла в нем меньше, чем на Малой Оби (рис. 3, см. табл. 1). Коренной берег сложен моренными отложениями, вследствие чего в правобережной части русла распространены высыпки галечно-валунного материала, образующие иногда широкие каменистые подводные отмели, занимающие до трети ширины русла, а у п. Горки (Кушеватская обтекающая (Львовская, 2016) излучина) – осередки посередине реки.

Рис. 3.

Морфодинамические типа русла Большой Оби. Излучины: а) обтекающая, б) вписанная, в) свободная; разветвления: г) одиночное, д) одностороннее; е) прямолинейное неразветвленное.

Гидравлически Малая и Большая Обь связаны слабо. Поперечных пойменных проток, обеспечивающих переток воды из Большой Оби в Малую, мало, водность их незначительна (1–2% от расхода Большой Оби в половодье), и находятся они в верхней ее части, где она еще не подошла к правому коренному берегу. Перераспределение стока между основными рукавами происходит за счет слива вод с затопленной поймы. Вместе с тем пойменная многорукавность, связанная с Малой Обью, весьма значительна, и пойменные протоки, иногда достаточно многоводные, расчленяют прилегающую к ней пойму, забирают или, наоборот, добавляют в нее в сумме до 10–15% расхода воды и часто играют наносоотсасывающую роль (например, в протоке Войкаровской при Q = 736 м³/с мутность s = 71.8 г/л; в Малой Оби ниже захода в нее – при Q = 4124 м³/с s = 50.6 г/л; в протоке Нянина s = 72.5 г/л при Q = 389 м³/с, тогда как на Малой Оби s = 45.6 г/л), так как протоки отходят от основного русла под большим углом (Маккавеев, 1955). Это определяет колебания мутности по длине Малой Оби, в отличие от Большой Оби, в которой продольные ее вариации невелики.

На Малой Оби преобладают свободные излучины (40.2% ее длины), происходит частая смена морфологически однородных участков. В трех местах, где река подходит к левому борту долины, формируются три вынужденные излучины и прямолинейное русло вдоль него. Доля относительно прямолинейного неразветвленного русла – 30.4% при общей его длине 87 км. Среди излучин встречаются синусоидальные с соотношением r < 2.5b_р (r – радиус кривизны излучин, b_р – ширина русла), у которых динамическая ось потока проходит вдоль выпуклого берега, формируется местное расширение русла и возникает водоворотная зона (рис. 4). Все такие излучины (их пять) находятся между заходом и устьем протоки Малая Горная Обь, где относительная водность Малой Оби сокращается на 25%, а по отношению ко всей реке – до 11%. Степень развитости свободных излучин варьирует от 1.10 до 1.94. Число одиночных разветвлений невелико – 2.4% длины рукава. Пологие излучины ниже истоков пойменных приток или рукавов раздвоенного русла (Большой Нюрик, Малая Горная Обь) осложнены разветвлениями 2-го порядка, образованными элементарными, или малыми, островами. Два участка с односторонними разветвлениями имеют общую длину 49.5 км (19.3%). Протяженность пойменно-руслового разветвления – Азовского – 15.5 км (5.4%); в нем правый судоходный рукав – меандрирующий, левый, более многоводный – протока Качегатка состоит из двух участков прямолинейного русла, разделенных вынужденной излучиной (оно сформировалось на перевале Малой Оби из центральной части днища долины к левому ее борту в условиях пересечения руслового и пойменного потоков во время половодья). В узле слияния с Большой Обью “дельтовое” разветвление имеет длину 12 км (4.2%).

Рис. 4.

Структура потока в привершинной части синусоидальной Войкаровской излучины.

На Большой Оби из-за преимущественного расположения вдоль правого коренного берега возрастает доля прямолинейного неразветвленного русла (местами оно осложнено одиночными разветвлениями второго порядка) – 122 км (48.4% от длины участка). Доля излучин – 20.6% (52 км). Специфическими являются две обтекающие излучины – изгибы русла вдоль выступов правого коренного берега и одна вписанная излучина, вогнутый берег которой представлен низкой песчаной надпойменной террасой. Обтекающие излучины [термин предложен в (Львовская, 2016)] встречаются только на больших реках, русло которых проходит вдоль хорошо выраженных выпуклых изгибов коренных берегов. На одной из таких излучин – Кушеватской – верхнее и нижнее крылья представлены односторонними разветвлениями, образованными островами Кушеватским и Горкинским.

Свободных излучин всего две, они образуют морфологически однородный участок в верхней части рукава, где он еще не подошел к коренному берегу. Доля разветвленного русла составляет 31% (78 км), что сопоставимо с Малой Обью. Одиночные разветвления представлены тремя участками суммарной протяженностью 25 км; на два односторонних разветвления приходится 17.9% длины рукава (45 км). В узле слиянием с Малой Обью формируется “дельта выдвижения” протяженностью 8 км (3.2%).

Русло Оби ниже слияния Малой и Большой Оби до г. Салехарда длиной 68 км сначала прямолинейное неразветвленное, ниже представлено двумя разветвлениями: односторонним (10 км) и параллельно-рукавным (19 км). Последнее образовано цепочкой крупных островов посередине реки и примерно одинаковым распределением расходов воды между левым судоходным (50% в верхней части у о. Птичьего и 62% у о. Кишмель) и правым рукавами (соответственно 50 и 33%). Ниже устья р. Полуя единое, без островов, русло образует обтекающую Салехардскую излучину длиной 8 км (11.8%). Считается, что этот участок входит уже в устьевую область Оби.

В протоке Большой Нюрик (всего 28 км) имеется два участка относительно прямолинейного русла (суммарная длина 19 км, 79.2% длины) и две пологие излучины (5 км, 20.8%) со степенью развитости 1.23 и 1.27. Протока забирает из Малой Оби 42.1% ее расхода. Пересекая поперек пойму [межрукавье (Смирнова, 2002)] Малой и Горной Оби, она принимает многочисленные пойменные протоки и сливающиеся с поймы воды, что приводит к двукратному увеличению ее водности в половодье (5909 м³/с в истоке и 12 566 м³/с в устье).

ГИДРОЛОГО-МОРФОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ

На нижней Оби в пределах ЯНАО выделена 41 свободная излучина рукавов раздвоенного русла; в основном они распространены на Малой Оби, на Большой Оби их всего 2. Гидролого-морфологический анализ излучин осуществлен для пяти участков с извилистым руслом Малой Оби, ограниченных ответвлениями или впадением крупных пойменных проток и Малой Горной Оби, различающихся по водности и, соответственно, по параметрам излучин: 1) разветвление с протокой Большой Нюрик – заход в протоку Мояхтас (Q = 8117 м³/с во время половодья, принимаемый для оценки последующего рассредоточения стока Малой Оби за 100%); 2) заход в протоку Маяхтас – ее впадение в Малую Обь (87%); 3) устье протоки Мояхтас – устье р. Сыни (72%); 4) заход в протоку Илюшкинская Обь – ее устье (83%); 5) ответвление Малой Горной Оби – слияние с ней (77%).

Для всех излучин Малой Оби определены L – шаг, l – длина, r – радиус кривизны, l/L – степень развитости. Для каждого участка получены характерные значения r, L и l/L – минимальные, средние, максимальные (табл. 2). Значения шагов и радиусов кривизны излучин от протоки Большой Нюрик до истока протоки Мояхтас отличаются наибольшими величинами: L_макс = 5.2 км при L_cp = 4.4 км; r_макс = 2.53 км, r_cp = 2.04 км; l/L незначительная, все излучины пологие (17): максимальная – 1.33, минимальная – 1.14. Вниз по течению происходит снижение величин L и r и увеличение значений l/L, что связано с отвлечением части стока в пойменные протоки. Наименьшие значения шага и радиусов кривизны – на участке ниже ответвления Малой Горной Оби: L_ср = 1.57 км, r_ср = 0.77; здесь же (l/L)_макс = 1.69. Две свободные излучины Большой Оби (в верхней ее части) отличаются бо́льшими значениями параметров, что соответствует большой ее водности по сравнению с Малой Обью (r = 2.6 и 3.5 км, L = 5.5 и 5.6 км, l/L = 1.7 и 1.8).

Размеры островов, образующих русловые разветвления на Малой Оби, зависят от их типа: в одиночных – длина 0.57 км, ширина – 0.13–0.14 км; в односторонних – от 0.25 × 3.5 км (Мужевское разветвление) до 1.3 × 14.4 км (Шурышкарское), величины возрастают вниз по течению; в пойменно-русловом – 5.9 × 8.3 км и в “дельтовом” (о. Вандиасский) – 1.93 × 4.9 км. В разветвлениях 2-го порядка на излучинах соотношение параметров намного меньше, если острова находятся посередине рукава (0.2 × 1.25 или 0.25 × 0.92 км), или соизмеримые с ними при расположении возле выпуклых берегов (например, у о. Холдинского – 0.8 × 3.9 км). На Большой Оби острова русловых разветвлений все большие: Оленский – 2.8 × 9.3, Кушеватский – 2.3 × 6.9, Лангивожский – 1.4 × × 7.4 км, тогда как встречающиеся в прямолинейном русле 2-го порядка – намного меньше (о. Гортский – 0.1 × 2.3 км). Ниже слияния Большой и Малой Оби острова, составляющие параллельно-рукавные разветвления, большие – 2.25 × 5.45 (о. Птичий) и 1.15 × 5.1 км (о. Кишмель), но в конце участка перед сужением днища долины и слиянием с Игорской Обью и р. Полуй правобережные односторонние разветвления представлены множеством малых островов.

ПЕРЕФОРМИРОВАНИЯ РУСЛА И РАЗМЫВЫ БЕРЕГОВ

Наиболее яркий показатель интенсивности русловых деформаций – размывы берегов. В прямолинейном русле они происходят в тех местах, где стрежень потока, огибая побочни, прижимается к ним. В односторонних разветвлениях размывы берегов сосредотачиваются в основном рукаве. В свободных излучинах размываемые берега составляют 42.2% (112.3 км) от общей их протяженности. Самая высокая доля размываемых берегов – на вписанной излучине Большой Оби (54.6% длины ее берегов, 10.5 км). Обтекающие на Большой Оби и вынужденные на Малой Оби излучины имеют минимальную длину фронта размыва берегов. В Азовском пойменно-русловом разветвлении размывается 43.3% берегов, что обусловлено меандрированием рукавов. В одиночных разветвлениях размывается 40.7% берегов благодаря изгибам потока возле островов с соответствующим излучинам полем скоростей, обусловливающим размывы оголовков островов и противоположных им берегов. В параллельно-рукавном разветвлении Оби и “дельтовом” разветвлении Малой Оби при ее слиянии с Большой Обью длина фронта размыва – 20.2 км (длина береговой линии 72 км) и 10.7 км (при протяженности берегов 38.4 км).

На Малой Оби средние скорости размыва берегов C_ср колеблются от 0.7 до 1.7 м/год, и лишь на излучинах в начале участка – 2.9 и 3.0 м/год. Максимальные скорости C_макс изменяются в диапазоне – от 1.0 (в прямолинейном неразветвленном русле) до 10.7 м/год (на Устремской излучине ниже истока протоки Большой Нюрик).

На Большой Оби C_ср колеблются от 1.1 до 2.9 м/год, причем тренд их изменений по длине не наблюдается, и только на одной из двух свободных излучин они достигают 3.7 м/год. C_макс изменяются в диапазоне от 8.7 до 2 м/год, снижаясь вниз по течению и имея наименьшие значения в прямолинейном русле вдоль коренного берега.

Ниже слияния Большой и Малой Оби C_ср изменяются от 1.2 до 1.9 м/год в прямолинейном неразветвленном русле и рукавах параллельно-рукавного разветвления, C_макс находятся в диапазоне 1.9 до 7.4 м/год, максимум зафиксирован у левого вогнутого берега обтекающей излучины напротив г. Салехарда.

На Большой Оби скорости размыва берегов зависят от степени развитости и радиусов кривизны излучин русла или излучин рукавов русловых разветвлений (рис. 5а): до значения l/L = 1.46 скорости размыва растут, после чего снижаются. Это соответствует известной закономерности развития излучин (Куракова, Чалов, 2020, 2019), которую Н.И. Маккавеев (1955) объяснял с позиций гидравлической выгодности извилистой формы русла и потерь напора. Более сложна зависимость С_ср = f(r): более пологим излучинам соответствует снижение темпов размыва берегов, что отражает обратную связь r ~ (l/L)^–n. Эта зависимость наблюдается для излучин русла и рукавов одиночных разветвлений $\left( {{{C}_{{{\text{cp}}}}} = - \frac{{0.8l}}{L} - 5.9} \right).$ На графике (рис. 5в) точки слева и справа от зависимости соответствуют “дельтовым” и одностороннему разветвлениям.

Рис. 5.

Зависимость средней скорости (С_ср, м/год) размыва берегов от степени развитости l/L (а, б) и радиусов кривизны r, км (в, г) излучин русла и излучин рукавов русловых разветвлений Большой (а, в) и Малой (б, г) Оби. Малая Обь: 1 – от истока протоки Большой Нюрик до истока пойменной протоки Мояхтас; 2 – от истока до устья протоки Мояхтас; 3 – от устья протоки Мояхтас до устья р. Сыни; 4 – от устья р. Сыни до истока пойменной протоки Илюшинская Обь; 5 – от истока протоки Илюшинская Обь до захода в Малую Горную Обь; 6 – от захода до устья Малой Горной Оби; 7 – от устья Малой Горной Оби до слияния Малой и Горной Оби.

Сравнительно небольшие скорости размыва берегов, несмотря на их мелкопесчаное однородное строение и высокую мощность потока, – свидетельство относительной устойчивости русла нижней Оби: число Лохтина Л = 5–6 (Чалов, 2017). Этому соответствуют малые темпы деформаций русла и незначительная во времени изменчивость русла (русловых разветвлений, излучин рукавов раздвоению русла). На Большой Оби стабильность русла поддерживается его расположением у правого коренного ведущего берега, что проявляется в поперечном распределении мутности вследствие поперечного перекоса водной поверхности в сторону затопленной поймы: возле левого пойменного берега она более чем вдвое больше, чем у правого коренного (по измерениям в штормовую погоду, из-за чего данные завышены), соответственно 115.3 и 116.1 мг/л в левых протоках в разветвлениях 2-го порядка и 52.5 и 68.7 мг/л в основных судоходных рукавах (в обычных условиях максимальная мутность воды не превышает 60–70 мг/л в обоих рукавах раздвоенного русла).

Наиболее заметные переформирования за последние 40–50 лет произошли в узле слияния Малой и Большой Оби. Интенсивный размыв стрелки, которая образует вогнутый берег излучины основного рукава Большой Оби, привел к полному смыву здесь о. Пароходского, входящего еще 40 лет назад в состав стрелки. При этом радиус кривизны излучины сократился с 2900 до 1700 м, а стрежень потока стал поворачивать почти на 90°. В настоящее время стрелку образует узкая песчаная коса, обсыхающая в межень (рис. 6).

Рис. 6.

Переформирования русла в узле слияния Большой и Малой Оби.

В обоих рукавах раздвоенного русла отмечено новообразование осередков в местных расширениях, возникающих из-за размыва вогнутых берегов, их зарастания и превращения в одиночные острова (Голубцов, 2020). Во вновь сформировавшихся разветвлениях происходит периодическое перераспределение стока между рукавами. Такой же процесс отмечен в некоторых старых разветвлениях у крупных островов (например, на Большой Оби у о. Оленского).

На Малой Оби размывы берегов и продольно-поперечное смещение излучин приводят к их искривлению, увеличению степени развитости и уменьшению радиусов кривизны до 1.5–2 раз (табл. 3). Деформации излучин ниже истока Малой Горной Оби определяются отвлечением в нее более 30% расхода воды. Здесь имеется 11 излучин, 2 из которых одиночные, остальные группируются в три серии из 2–4 смежных излучин. Преобладают крутые излучины с малыми радиусами кривизны и нарушением условий обтекания потоком берегов – правила Миловича: r > 2.5b_р (Маккавеев, 1955; Чалов и др., 2004) (табл. 4), имеющие синусоидальную форму с крутыми изгибами фарватера (под углом 90°) в их вершинах, вследствие чего динамическая ось потока смещается к выпуклому берегу. При этом степень развитости излучин l/L = 1.5–1.6, т.е. является критической. На космическом снимке (рис. 7) видны на право- и левобережной пойме старичные озера – следы спрямления петлеобразных излучин, форма которых по сравнению с современными свидетельствует о недавней трансформации петлеобразных излучин в синусоидальные.

Рис. 7.

Следы спрямления излучин на пойме Малой Оби (космический снимок).

При слиянии с Малой Горной Обью размыв пойменного перешейка привел к смещению узла слияния вверх по течению на 10 км и образованию у о. Шурышкарского пойменно-руслового разветвления, в котором левый рукав почти полностью питается водами Малой Горной Оби и лишь частично Малой Оби.

На Большой Оби активно развивались излучины в верхний ее части. Здесь на одной из них (Водоворотной), которая приобрела синусоидальную форму, образовалась в водоворотной зоне у выпуклого берега яма размыва глубиной 42 м (от меженного уровня).

ВЫВОДЫ

Выполненное исследование позволило впервые дать морфодинамическую характеристику русла нижней Оби в пределах ЯНАО. Его результаты завершают последовательно изучение с той или иной степенью новизны и детальности условий формирования, гидроморфологии, рассредоточения стока и морфодинамики русла средней и нижней Оби. В ЯНАО Обь представляет собой раздвоенное русло, состоящее из двух основных рукавов – Малой Оби, протекающей в левосторонней части днища долины, и Большой Оби – у правого коренного берега, являющихся прямым продолжением соответственно Малой и Горной Оби на вышерасположенном участке реки. Рукава соединяются в 70 км от г. Салехарда, но здесь от Большой Оби ответвляется вправо протока Игорская Обь, составляющая вместе с Обью нижнее звено раздвоенного русла. Отличительная особенность русла нижней Оби в пределах ЯНАО – относительная устойчивость, вследствие чего для рукавов характерна неизменность их конфигурации при незначительных изменениях параметров из-за размыва берегов. На Большой Оби этому способствует расположение русла вдоль правого ведущего коренного берега, оказывающего стабилизирующее влияние.

Для обоих основных рукавов раздвоенного русла и участка реки выше г. Салехарда впервые дана оценка распространения морфодинамических типов русла и рассредоточения стока по их длине, отличающихся на Малой и Большой Оби, что связано, прежде всего, с различной водностью рукавов (соотношение стока между ними 1 : 2) и влиянием коренного берега на развитие русла Большой Оби.

На Большой Оби преобладает прямолинейное неразветвленное русло, формирующееся у правого коренного берега с отдельными одиночными разветвлениями преимущественно 2-го порядка. Лишь в верхней части реки есть две свободные излучины (здесь коренной берег отошел от реки), вписанная излучина, опирающаяся на низкую надпойменную террасу, и две обтекающие излучины, огибающие изгибы коренных берегов, возле которых имеются одиночные и односторонние разветвления.

На Малой Оби преобладающим морфодинамическим типом русла является меандрирующее, причем наиболее крутые синусоидальные излучины с нарушением условий безотрывного обтекания берегов (правило Миловича) распространены там, где от нее отходит Малая Горная Обь, образующая вторичное раздвоение русла. По всей длине рукава его водность определяется также ответвлениями пойменных проток, забирающими в сумме до 20% расхода воды в нем. Второй по распространенности тип русла – прямолинейное неразветвленное. Среди разветвлений встречаются одиночные, образованные элементарными, или малыми, островами, нередко осложняющими пологие излучины, и односторонние, особенно характерные для нижней части рукава, где его русло расширяется. При слиянии Малой и Большой Оби формируются разветвления типа “дельты выполнения” на Малой Оби и “выдвижения” на Большой Оби, что является следствием подпора во время половодья первой и бесподпорных условий второй.

Свидетельство относительной устойчивости русла – сравнительно невысокие темпы размыва берегов: средние скорости их отступания менее 3 м/год, и лишь на крутых излучинах максимальные значения достигают 10.7 м/год. При этом на Малой Оби, несмотря на ее меньшую водность, они больше, чем на Большой Оби. Установлены зависимости скоростей размыва берегов от степени развитости и радиусов кривизны излучин русла и рукавов разветвлений, неодинаковые для Малой и Большой Оби.

Выявленные закономерности, помимо общенаучного значения (закрыто белое пятно в географии русловых процессов), имеют большое значение для разработки проектов использования водных ресурсов и совершенствования водного пути.