Под русловым процессом в инженерной практике понимается процесс образования и последующих переформирований естественных русел под действием текущей воды. Подавляющее большинство русел судоходных рек Российской Федерации сложены мелкозернистыми несвязными легкодеформируемыми грунтами донных отложений и подвержены русловым деформациям в результате перемещения наносов. При этом все русловые образования – перекаты, побочни, речные излучины, рукава и протоки и др. – непрерывно трансформируются речным потоком, что необходимо учитывать в практической деятельности при навигационно– гидрографическом обеспечении безопасности судоходства.

Наиболее интенсивные переформирования речных русел происходят в период прохождения весеннего половодья. Изменения, происходящие в реках весной, охватывают все структурные уровни руслового процесса и приводят к изменению планового положения судоходной трассы и габаритных размеров судового хода.

Внешними независимыми факторами руслового процесса служат климатические и физико– географические условия речного бассейна: осадки, температура воздуха, рельеф поверхности водосбора, почвенно- грунтовый поков и др. Эти факторы формируют жидкий и твердый стоки с поверхности бассейна, параметры которых изменяются по величине, как в годичном, так и в многолетнем разрезе.

Сток воды – ведущий активный фактор руслового процесса, опре­деляющий глубину, ширину, радиусы кривизны динамической оси потока на перекатах и излучинах, а также транспортирующую способность потоков и величину стока наносов, зависит от климатических условий. Поэтому изменения речного стока, как внутригодовые, так и в многолетнем разрезе, проявляются через из­менения морфометрических характеристик русел, режима и интенсивности переформирований русла в целом и форм руслового рельефа.

Геологическое строение и рельеф относятся к пассивным факторам, роль которых сказывается только при на­личии водного потока. Наряду с ними на руслоформирование оказывают влияние и другие факторы – ледовые явления, ветер, растительность, мер­злота, склоновые и эрозионные процессы, носящие временной или мест­ный характер.

 В настоящее время в отечественной научно– исследовательской и проектной деятельности используются основные схемы типизации руслового процесса, разработанные в Государственном гидрологи­ческом институте (ГГИ) [Кондратьев и др., 1982], и в Московском государственном университете имени М. В. Ломоносова (МГУ) [Чалов, 2008]. В классификации ГГИ типы русел рек располагаются в определенной последо­вательности в соответствии с увеличением транспортирующей способности протока. В классификации МГУ заложен принцип независимости русел основ­ных морфодинамических типов и многофакторности русловых процессов.

Общие представления об условиях руслоформирования дают специальные геоморфологические карты или карты русловых процессов. На таких картах отображаются типы речных русел, показываются тенденции их развития, а также – направленность и интенсивность русловых переформирований. Совмещение принципов картографирования и условий руслоформирования позволяет получить по этим данным предварительную информацию для анализа руслового анализа.

Детальные характеристики руслового процесса изучаются по материалам русловых исследований. Они используются в качестве исходных данных для проектирования судовых ходов, капитальных и эксплуатационных про­резей и выправительных сооружений, а также для осуществления навигационно– гидрографического обеспечения безопасных условий судоходства на реках. Эти материалы позволяют выяснить главные условия руслообразования и внешние формы проявления руслового процесса, а также установить общие тенденции, направленность и интенсивность русловых деформаций, необходимые для составления прогноза русловых переформирований на перспективу.

Анализ многолетних русловых переформирований на затруднительных для судоходства участках реки имеет определяющее значение при разработке варианта коренного улучшения судоходных условий. На основе данного анализа с учетом тенденций развития русловых деформаций определяется плановое положение судоходной трассы на однорукавных участках русла и на русловых разветвлениях, а также разрабатываются рекомендации по обеспечению ее устойчивости.

При анализе переформирований русла необходимо выявить величину и направленность происходящих изменений, а также установить причины и закономерности этих изменений. Анализ русловых переформирований на затруднительном участке проводится, по возможности, в две стадии:

– выявление общих тенденций развития русла на участке за длительный период времени;

– детальный анализ переформирования отдельных элементов русла за последние два года.

Анализ сопоставленных планов русловых съемок проводится с использованием координатной сетки. Плановая привязка материалов разновременных русловых съемок дает возможность оценить скорости размыва вогнутых и намыва выпуклых берегов на излучинах в руслах меандрирующих рек; определить скорость перемещения побочней и осередков для русел побочневого типа; установить зависимость интенсивности развития рукавов во времени на разветвленных участках рек.

По совмещенным планам устанавливаются:

–  недеформируемые участки речного русла;

– части русла, деформирующиеся примерно с одинаковой интенсивностью и в одном направлении;

– части русла, деформации которых систематически меняются по интенсивности и по направлению;

– интенсивность размыва вогнутых и нарастания выпуклых берегов, особенно в меандрирующих руслах, а также характер развития этого процесса во времени;

– средние скорости движения побочней и осередков, особенно на участках с побочневым типом руслового процесса.

При наличии данных геологического строения участка русла реки совмещенные и сопоставленные планы анализируются одновременно с изучением геологического строения берегов русла и поймы, т.к. разница в многолетних переформированиях затруднительных участков является, главным образом, следствием двух факторов: особенностей планового очертания русла и геологии поймы.

В результате анализа сопоставленных и совмещенных планов устанавливаются общие тенденции развития русла по его длине, определяются направление и интенсивность деформаций на различных участках речного русла, дается описание и размеры плановых деформаций берегов.

Обязательной частью руслового анализа является определение величины и обеспеченности руслоформирующих расходов воды, а также показателей устойчивости русла. Необходимо оценить распределение расходов воды по рукавам разветвленного русла, а также получить гидролого–морфологические соотношения для каждой типичной формы русла или основных ее элементов.

Все эти материалы, характеризующие конкретные условия формирования русла и его морфологические и морфометрические особенности, должны рассматриваться на фоне общей оценки геолого–геоморфологических условий и гидрологического режима реки (колебания уровней, стока воды и наносов и т.д.).

Результатом руслового анализа является прогноз русловых переформирований на всем протяжении рассматриваемого участка реки. С учетом подготовленных прогнозов разрабатываются проекты улучшения судоходных условий, а также создаются рекомендации по навигационно– гидрографическому обеспечению условий плавания судов. Для обоснования наиболее сложных и ответственных проектов на основании материалов русловых исследований дополнительно проводятся лабораторные исследования на гидравлических моделях, а также исследования гидравлических характеристик потока и транспорта наносов с использованием численных методов. При этом результаты русловых исследований используются в качестве исходных данных для задания начальных и граничных условий для гидравлического и математического моделирования.