Перекат — часть русла, в пределах которой фарватер вследствие своего мелководья составляет затруднение для судоходства. На некоторых реках (Сухона и др.) перекаты называются переборами (рис. 5.6.).
Рис. 5.6. Схема переката
Основным фактором, влияющим на образование переката и определяющим его режим, являются внутренние течения в речном потоке, скорости и направления которых зависят от формы русла, степени размываемости грунта и т. п. Вода при движении по речному руслу встречает сопротивления. В живом сечении потока у дна это сопротивление больше, чем у поверхности, у берегов оно больше, чем у середины русла.
Разные сопротивления движению воды вызывают и различные скорости ее перемещения, а неравномерные затраты энергии на преодоление сопротивлений вызывают появление внутренних течений в речном потоке. Под действием внутренних течений дно и берега речного потока деформируются. Внутренние течения играют решающую роль в процессе формирования переката и влияют на его режим.
Продукты размыва вогнутого берега и транзитные наносы стремятся двигаться под действием течения по прямой, на которую они выносятся односторонними внутренними течениями, направляющимися от мелкого берега к глубокому по поверхности, а от глубокого к мелкому совместно с наносами — по дну. Отложение наносов также происходит на этой прямой, проходящей по тиховодам, т. е. у выпуклых берегов и на перевалах.
Таким образом, на перевалах образуются валы из отлагающихся наносов, идущие почти поперек судового хода и динамической оси потока. Под действием течения в местах пересечений вала с динамической осью потока (стрежнем). Передняя часть этого вала понижается, верхняя его часть омывается, и глубины увеличиваются, образуя корыто переката.
Отложению наносов на перевалах и формированию перекатов способствуют весенние горизонты воды, когда залита пойма, а русло реки на перевалах, располагающееся под углом к оси весеннего потока, усиленно заносится. Такова в общих чертах картина образования перекатов на реках.
Речной перекат состоит из трех основных частей:
- гребня переката — наиболее мелководной его части;
- корыта переката — глубокая часть, по которой проходит судовой ход;
- верхних и нижних (по течению) песков или побочней, pacполагающихся у выпуклых берегов, образующих перекат.
Гребень переката, образованный валом наносов, расположен обычно под углом к оси потока и соединяет верхнюю и нижнюю косы (пески) переката.
Верхний скат гребня (напорный) — более пологий, чем нижний, называемый подвальем (располагающийся под валом, ниже вала).
Корыто переката — наиболее глубокая часть переката, где проходит судовый ход. Корыто переката подвержено частым изменениям как по глубине, так и по направлению.
Чем грунт дна на перекате мягче, тем изменения в его корыте происходят чаще и значительнее, и, наоборот — на каменистом грунте перемены уже никакой не будет, зато на илисто-песчаном грунте изменения могут происходить ежедневно и даже ежечасно (рис. 5.1.). Корыто переката, совпадающее по направлению с динамической осью потока, может быть прямым, кривым, длинным и коротким; ширина корыта также может быть различной.
Над подвальем переката горизонт воды несколько снижается, а над гребнем повышается, что хорошо видно с судна, особенно в тихую погоду или при легком ветре. Благодаря этому судоводитель может определить место расположения подвалья переката и его форму тем точнее, чем ниже над водой уровень наблюдения. Это особенно актуально на малых реках, где глубина на перекате может быть меньше осадки судна.
Скорости течения на перекате различны: выше гребня переката скорости течения постепенно увеличиваются, достигая максимальных над гребнем; ниже гребня переката скорости течения резко снижаются. Такое изменение скорости течения объясняется в основном изменением площади живого сечения при постоянном расходе воды в реке.
Глубоководные части речного русла, располагающиеся выше и ниже переката, называются плесовыми лощинами (плесами).
Подвалье переката — нижний конец корыта переката, за которым глубина делается сразу больше, чем глубина переката, а скорость течения уменьшается.
