Прагове и превали

От надлъжния профил на реката, а също така и от картите на реките, където са изобразени изобати, се вижда, че за равнинните реки е характерно редуването на дълбоки и плитки участъци /прагове/.

Прагове се наричат повече или по-малко устойчиви образования в коритото на реката във вид на кос напречен вал от наноси, пресичащи коритото по направление от единия изпъкнал бряг към противоположния по-долу лежащ изпъкнал бряг, възникнал в резултат от взаимодействието на речния поток и коритото на реката.

Под превал следва да се разбира мястото на преминаване на корабоплавателния път от единия към другия бряг, което обикновено представлява сравнително плоско възвишение на дъното на коритото и има по-малка дълбочина, отколкото прилежащият горен и долен участък при левия и десния вдлъбнат бряг на реката.

Следователно разликата между праг и превал в най-общи линии е, че прагът, поради малките дълбочини при ниски води, представлява сериозно препятствие за корабоплаването, докато превалите, макар и с по-малки дълбочини от съседните участъци, не затрудняват преминаването на кораби и състави.

Образуване

на

прагове и превали

Процесите на образуване на праговете и превалите са едни и същи, което е потвърдено както от лабораторни, така и от наблюдения в естествена среда. Наносите е речния поток и продуктите от размиването на вдлъбнатия бряг се пренасят от течението предимно по най-късия път.

Както е показано на фиг.1, продуктите от размиването на вдлъбнатия бряг АБ се пренасят от вътрешноциркулацион-ните течения от този бряг към противоположния бряг ЕВ, и частично се отнасят надолу като се отлагат при изпъкналия бряг Ж. Наносите, натрупали се при изпъкналия бряг Е, под действието на вътрешните течения, се придвижват надолу по посока на противoположния изпъкнал бряг Ж, като че се стемят да преградят коритото с кос вал, идващ от единия изпъкнал бряг към другия изпъкнал бряг по линията ЕЖ.

След това този вал ще продължи по линията ЖЗ и т.н.

При моделни изследвания на извито речно корито с неразмиваемо дъно е било установено, че наноси, пуснати в т. А се преместват отначало в т. Е, след това се спускат последователно в т. Ж и т.н.

С други думи, придвижването на наносите и образуването на прагове и превали на модела напълно съвпада с процесите, които протичат при естествени условия.

Също така, пясък, пуснат в т. Б, не преминава на отсрещния бряг, а се спуска направо към т. Ж.

Валовете от наноси, пресичащи косо речното корито по линиите ЕЖ, ЖГ и т.н., са подложени на размиващата дейност на потока.

В резултат на това, в средната част на всеки наносен вал се образува по-дълбока част, наречена корито, по което преминава фарватерът /корабоплавателният път/.

Както вече бе отбелязано, разпределението на дълбочините в речното корито е тясно свързано с плановите ми очертания.

Същността на това обстоятелство е получила най-ясно изражение в т.н. Закони на Фарг и се свежда до следното:

1. Най-дълбоката част на падината и най-плитката част на прага са отместени спрямо точките на най-голямата и най-малката кривина надолу по течението приблизително на една четвърт от дължината /падина + праг/;

2. Плавното изменение на кривината съответсва на плавно изменение на дълбочините. Всяко рязко изменение на кривината води до рязко изменение на дълбочината;

3. Колкото кривината е по-голяма, толкова по-голяма е и дълбочината;

4. При увеличаване дължината на кривата до известни граници, дълбочините отначало нарастват, а след това намаляват. За всеки участък от реката съществува известна средна дължина на кривата, при която дълбочините стават най-големи.

В редица случаи Законите на Фарг се нарушават,

особено, ако коритото на реката е образувано от различни

/разнородни/ породи.

Изучаването на условията за образуване на праговете, техните елементи и специфични особености, има голямо значение за безопасността на корабоплаването поради това, че те, особено при продължително маловодие, са едни от най-сериозните препятствия по водния път.

Елементи на прага

Праговете на реките се образуват там, където има благоприятни условия за акумулация на наноси.

Такива условия се създават при намаляване транспортира-щата способност на потока под влияние или намаляване скоростта на течението, или при рязко местно увеличаване на наносите.

Рязко намаляване скоростта на течението се наблюдава в места, където:

• реката излиза в равнината;
• в места на разширяване на речното корито;
• в резултат на подпор, поради стеснение на речната долината;
• в резултат на подпор при вливане на големи притоци и др.

Независимо от голямото разнообразие на праговете, както на различните реки, така също и между отделните прагове на една и съща река, почти на всички речни прагове се различават следните елементи /фиг.2/:

1. Горна коса /горна плитковина/ – разположена е при изпъкналия бряг над коритото на прага, образувана обикновено от пясък.

2. Долна коса /долна плитковина/ – разположена е под коритото на прага, обикновено срещу долния изпъкнал бряг.

3. Горна падина – дълбоката част на речното корито, разположена над прага.

4. Долна падина – разположената под прага дълбока част на речното корито.

5. Седловина на прага – валът от наноси, който съединява горната и долната коса на прага. Тя се характеризира със своята широчина и дължина. Широчината на седловината се измерва по направление на фарватера, а дължината на седловината е разстоянието от горната до долната коса, косо спрямо коритото на реката.

6. Корито на прага – най-дълбоката част на седловината, съединяваща горната и долната падина, където обикновено преминава фарватерът.

7. Напорен /горен/ склон – горната част на седловината, обърната към горната падина. Напорният склон е по-полегат от долния склон.

8. Тилов /долен/ склон – долната част на седловината, лежаща под гребена на прага и обърната към долната падина. Обикновено тиловият склон е по-стръмен от напорния склон.

9. Гребен на прага – най-повишената част на седловината на прага, която идва от горната към долната коса, обикно-вено косо спрямо остта на потока. Над гребена на прага е разположена минималната /лимитираща/ дълбочина на прага.

10. Затон при долната падина – явява се като продълже-ние на долната падина и се намира в долната част на гор-ната коса.

Изброените по-горе основни елементи на прага за всеки отделен случай имат един или друг вид в план и в профил и се намират в едно или друго положение един спрямо друг, в зависимост от което се образуват прагове от най-различни различни типове /вж. стр. 35/.

Условия за

корабоплаване

през

прагови участъци

Освен гореизброените основни елементи на прага, от съществено значение за корабоплаването са габаритите на фарватера в участъка на прага, а именно:

• минимална дълбочина на фарватера;
• минимална ширина на фарватера;
• радиус на кривината в праговия участък.

Под минимална дълбочина на фарватера следва да се разбира не минималната дълбочина на прага /фиг. 2 – т.12, която е равна на h₁ на фиг.3/, а минималната дълбочина на гребена на прага при определена ширина на фарватера /фиг.3 – h2 при широчина B₁ и h3 – при широчина B₂/.

Често пъти, за да се запази неизменена минималната дълбочина на фарватера при прага след понижаване на речното ниво от H₁ на H₂, се прибягва до намаляване широчината на фарватера B₂ посредством ограждането му с плаващи навигационни знаци /шамандури/.

От гледна точка на експлоатацията на речния флот, по-целесъобразно е да се въведе еднопосочно движение в участъка на прага, но да се осигурят достатъчни дълбочини на фарватера.

При еднопосочното движение са забранени всякакви срещи и изпреварвания.

Предимство имат пътуващите по течението на реката кораби, докато тези, които пътуват срещу течението са длъжни да изчакат.

Течения на

праговете

при ниски и

високи води

Хидравличните условия за протичане на водните количества в праговите участъци са различни при високи и ниски води.

Живото сечение на праговите участъци е по-голямо, отколкото на дълбоките, поради това, че обикновено праговете се намират на разширени участъци от реката.

Следователно скоростта на течението в праговите участъци при високи води ще бъде по-малка, а на дълбоките участъци – по-голяма.

Изменя се и посоката на течението, което в основната си част е насочено към пясъците от горната към долната падина.

Дълбочините са достатъчни за преминаване на кора-бите и корабните състави, независимо от това, че по време на пълноводие, поради намалената скорост на течението, котите на дъното на прага нарастват, т.е. наблюдава се акумулация на наносите.

При високи води плаването в праговите участъци е облекчено и поради това, че широчината на коритото е по- голяма, съответно и широчината на фарватера, както и радиусът на кривината са по-големи.

При ниски води живото сечение на праговете е по-малко, отколкото при дълбоките участъци, следователно по-големи са наклоните на водната повърхност и скоростите на течението.

От горната падина към гребена на прага, скоростта на течението се увеличава постепенно, при което максималната скорост се премества от повърхността към дълбочината на потока.

При долния /тилов/ склон скоростта на течението достига най-големи стойности, а след това значително намалява в резултат от увеличаването на дълбочината на коритото

/при долната падина/.

Това различие в надлъжното разпределение на скоростта в праговите участъци затруднява в значителна степен преминаването на корабите през тях.

При ниски води прагът оказва подпорно действие на нивото в горната падина.

Наклонът на водната повърхност на гребена става много по-голям в сравнение с този в горната и долната падина, а водната повърхност добива напречен наклон към страната на затоните.

Напречният наклон при ниски води води се увеличава значително и обикновено превъзхожда средния надлъжен наклон на прага.

По този начин водата се излива към страната на долната падина.

Повърхностното течение, насочено към страната на вдлъбнатия бряг, прелива през опашката на горната коса, т.е. образува се свално течение.

За корабоводителите най-голямо значение има посоката на главните струи при праговете.

В едни случаи, обикновено при отсъствието на ясно изразен затон под горната коса, главните струи са насочени успоредно на коритото на прага и корабо-водителят трябва да насочи диаметралната равнина на кораба /корабния състав/ по направление на тези струи.

При наличие на свално течение под опашката на горната коса, насочено към затона, корабоводителят трябва така да насочи кораба /или състава/, че той да не попадне под влиянието на свалното течение и да не заседне на горната коса.

Понякога дори трябва да се отклонява към страната на долната коса, за да излезе от зоната на свалното течение.

Обикновено по време на маловодие в резултат от увеличе-ната на скорост на течението започва промиване на прага и увеличаване на дълбочините независимо, че нивото продължава да се понижава.

Най-предпазливо трябва да се преминава през праговите участъци след рязко понижение на нивото

/при прехода от средни към ниски води/, когато на корабоводителя не е известно какви изменения са настъпили в праговия участък след пълноводието и когато още не са започнали процесите на промиване на прага.

Съществени изменения в праговите участъци настъпват понякога по време на замръзване на реката и преди всичко, ако при прага се е образувал ледови запор по време на замръзването.

Вследствие на стесненото живо сечение от нарупания лед, а също така поради преместването на максималната скорост към дъното, потокът може да прокара корито на реката на съвсем друго място.

Видове

речни прагове

Хидрологията класифицира праговете в 10 типа.

Описаните по-долу видове прагове са разположени по реда на нарастване степента на трудност за преминаване от кораби и състави:

Превал – образуван е от основните елементи на прага, но на него се наблюдават по-големи дълбочини, които са по-устойчиви и са благоприятни за корабоплвването. Склоновете на превала обикновено са полегати, повърхностните течения се спускат на дъното, размиват го и отнася наносите в страни.

При определени условия превалът може да се превърне в праг и обратно – всеки праг при съответни благоприятни условия може да се превърне след време в превал.

Схема на превал:

1. горна коса;
2. долна коса;
3. горна падина;
4. долна падина;
5. седловина;
6. гребен на седловината;
7. горен склон;
8. долен склон;
9. затон;
10. линия на фарватера.

Нормален праг – при него фарватерът плавно преминава от едната в другата страна, т.е от единия към другия бряг, и осите на изобатите на дълбоките участъци представляват продължение на една и съща линия.

Посоката на течението при нормалните прагове съвпада с направлението на коритото на прага.

Такъв праг също е благоприятен за преминаване, има достатъчно широчина и голям радиус на кривата.

В повечето случаи отсъстват свални течения.

Отместени прагове – при тях изобатите на горната и долната падина са отместени един спрямо друг в напречно направление и фарватерът представлява крива линия. Надлъжната ос на коритото сключва значителен ъгъл с общото направление на течението  в този участък, т.е преминаването от единия към другия бряг става доста бързо /рязко/.

На праговете от този тип обикновено се наблюдават свални течения.

От гледна точка на корабоплаването, преминаването през тези прагове е по-трудно в сравнение със нормалните.

Двоен праг – състои се от два еднотипни прага или от един нормален и от един  отместен праг.

При такъв праг долната коса на горния праг представлява горна коса на долния праг.

Режимите на двата прага са свързани помежду си. Размиването на единия праг може да доведе до натрупване на наноси на другия и обратно.

Преминаването през такъв праг е особено трудно с дълъг състав /конвой/ поради това, че когато носът на състава се намира на единия праг, тласкачът може да е още под влияние на течението при другия праг.

Трябва непременно да се знае характерът на двата прага – преди всичко посоката на течението и съответно наличието на свални течения.

Прагове при острови – тези прагове могат да се образуват в горната, долната или средната част на островите като единични прагове или група прагове.

По-значителни затруднения при преминаване преставляват прагове при горната част на островите, тъй като в мястото на разделяне на реката на два ръкава може да има и всмукващи течения, в некорабоплавателния ръкав. Затруднение представляват и честите изменения на скоростта и посоката на течението в зависимост от колебанието на нивото и разпределението на водните количества в отделните ръкави.

Праговете, разположени в средата на островите, могат да  бъдат от един или друг тип.

Разпръснати прагове – най често се образуват на праволинейни участъци или в местата с разширяване на речното коритото.

Те представляват голямо затруднение за корабоплаването, тъй като коритата на праговете нямат ясно изразени форми и се отличават с голяма неустойчивост.

Разхвърляните по прага плитковини водят до образуване на неправилни течения и прдизвикват голяма рискливост на преминаващите кораби.

Неустойчивостта на формата и неопределеността на дънния релеф затрудняват промерните работи и определянето на най-удобния фарватер.

Прагове при вливането на реки – такива могат да бъдат разположени над или под устието на приток.

В резултат от взаимодействието /взаимен подпор/ на реката и притока тези прагове се образуват преди всичко от наносите, които донасят притоците.

В много случаи наносите са от по-едри фракции (чакъл, камани).

Корабоплавателите трябва да имат предвид, че след проливни дъждове тези прагове могат да претърпят чувствителни изменения или да се образува нов праг по- надолу от устието на притока.

Прагове при устието на корабоплавателен приток – също се образуват в резултат на взаимодействието на главната река и притока, особено в период на високи води.

Обикновено затлачванията по устията на корабоплавателните притоци се удълбочават с помоща на драгажни средства.

Групов праг – по същество представлява група прагове

(3 – 4 и повече), които образуват дълъг, тесен и извит корабоплавателен път, ограден от коси, средищни пясъци, които понякога са взаимно свързани.

Груповият праг е по-сложен от двойния и по-труден за преминаване дори за единични кораби.

Каменисти прагове – по условията на образуване и по режима си, тези прагове рязко се отличават, от всички разгледани по-горе типове.

Главно препятствие за корабоплаването при тях са не наносните образувания, а каменните натрупвания или масивните скали, тесният и извит фарватер, изобилието на неправилни течения (водовътрежи, обратни течения).

Докато наносните отлагания могат да бъдат промити от течението на реката в зависимост от водния ѝ режим, то масивните скали и огромните каменни натрупвания се запазват непроменени.

Дълбочините на каменистите прагове са правопропор-ционални на водните стоежи в съответния участък.

Много често се оказва, че тези дълбочини са лимитиращи за корабоводенето.

Устойчивост

на праговете

Устойчивостта на праговете, както и устойчивостта на речното корито, зависят от водния режим на реката и от големината на частиците, от които е образуван прагът.

Каменистите прагове се почти непроменливи.

Праговете, образувани от чакъл /в долното течение на реките поради малките скорости на потока/, на практика също се оказват почти непроменливи.

Най – интензивно се променят пясъчните прагове, при което котите на дъното, както споменахме вече, се повишават при пълноводие, а се промиват при ниски води.

На някои реки праговете не запазват местоположението си спрямо дължината на реката.

Обикновено те се преместват надолу по течението.

Край