Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Финаров Д.П. Динамика берегов и котловин водохранилищ гидроэлектростанций СССР

.pdf
Скачиваний:
7
Добавлен:
25.10.2023
Размер:
12.21 Mб
Скачать

Таблица 13

Ширина и уклоны отмели берегов Цимлянского водохранилища за 1967 г.

Наименование профиля

м

Ук. они отмели

Ширима отмели,

ный

ный

 

макси­

мини­

 

маль­

маль­ сре ишй

Абразноіпше берега

Глубины н 1

внешнем

крае от.\;ели, м

1 Ш

при макси­ при мини­

мальном

мальном

* X О-

горизонте

горизоніе

>s о О

воды

води

Хорошевский

 

поп. 3

71,0

8°00'

3°26'

4°17'

15*38'

6,40

3,40

Хорошевский 4

61,0

8°00'

2°10'

21°48'

6,80

4.00

Приморский 6

 

123

а°зо' 0°36'

1°47'

7 35'

3,40

0.40

Приморский

7

 

190

2°20'

0°20'

1°10'

3,20

0,40

 

 

 

 

 

Абразионно-обвальные берега

 

 

Цимлянский

1

1

96,0

7°30'

0°17'

0'

17°32'

6,65

3,70

Хорошевский

 

178

5°50'

0=

3°34'

9°05'

10,8

7,80

Суворовский

1

117

2°14'

2°07'

3,80

0,95

Нижний

Чир 1

102

3°60'

1°24'

3,60

0,70

Нижний

Чир 2

76,0

10°18'

1°10'

4°28'

18°34'

3,80

0,80

Веселый

 

 

 

 

82,0

646°

1°09'

2С38'

10*2;)'

5,00

2.0

 

 

 

 

 

Абразионно-оползневые берега

 

 

Хорошевский 6

79,0

5°50'

2°18'

3°37'

11°35'

б,оо'

3,00

Хорошевский 7

92,0

6°16'

Зс26'

4°22'

23°45'

6,40

3,40

Кривской

3

 

 

100

2°35'

0°17'

1°36'

5,20

2,20

 

 

 

 

 

Аккумулятивные берега

 

 

Красноярский

1

60

5°50'

3,9'

3°37'

1 1°48'

4,00

1,10

 

 

 

 

 

Низкий берег затопления

 

 

Красноярский 2

168

2°18'

Г16'

2°55'

3,35

0,40

На Цимлянском водохранилище наибольшее распространение получили обвально-осыпные абразионные, оползнево-абразионные, денудационно-абра­ зионные, аккумулятивные и нейтральные берега (рис. 47).

Обвально-осыпные абразионные берега имеют широкое распространение в низовой и средней зоне водохранилища. Наибольшие размывы берегов уста­ новлены на мысах между балками-заливами. Так, выступ берега между балка­ ми Большой Буерак и Потайновский к югу от станицы Хорошевской за период 1952—1957 гг. отступил на 220 м. Причем за первые годы (1952—1954 гг.) эксплуатации водохранилища размыв берега здесь достиг 162 м, а в после­ дующие три года (1955—1957 гг.)— 25 м (Зубенко, 1960 г.). Переформирова­ ние берегов происходит с замедлением процесса обрушения берегов после 3— 5 лет эксплуатации водохранилища.’ Вместе с тем форсировка ѵровня выше отметок НПУ приводит к усилению переформирования берегов. Переформиро­ вание берегов имеет существенные отличия в зависимости от характера пер­

вичного рельефа и литологического

состава

пород (рис.

48,

49, 50, по

А. Д. Колбутову).

 

 

 

 

Оползнево-абразионные берега

получили

развитие у

г.

Цимлянска,

ст. Нижне-Чирской, хут. Веселого и бухты Жуковской. Переформирование

берегов у хут. Веселого за

первые 15 лет эксплуатации

составляет от 70

до 180 м. В. А. Клюева (98,

146] отмечает, что морфологически оползнево-абра­

зионные берега довольно разнообразны. На высоких (до 25

м) и крутых (бо-

125-

лее 30’) склонах образуются типичнке оползни-обвалы с круто падающими по­ верхностями скольжения (у с. Цимлянск и хут. Кривский). Фронтальные параллельно-ступенчатые оползни возникают на более пологих и сравнительно низких берегах. Эти оползни имеют значительную протяженность вдоль бере-

Рис. 47. Типы берегов Цимлянского водохранилища (по О. К. Лан­ ге, С. Л. Вендрову, В. А. Клюевой)

/ —обвально-осыпные абразионные берега; 2—оползнево-абразионные берега; 3—де­ нудационно-абразионные берега; 4—аккумулятивные берега заливов; 5-низкие устойчивые берега затопления; б—абразионно-аккумулятивный бухтовый берег.

га и спускаются к урезу ступенями разной ширины. Такие оползни распростра­ нены у ст. Баклановской, хут. Комарова, ст. Малой Лучки и Нижне-Чирской.

Низкий абразионно-аккумулятивный берег, сложенный песками, получил развитие между р. Цимла и Аксенец и за 15-летний период эксплуатации во­ дохранилища преобразовался в аккумулятивный берег. По данным С. А, Ло­ пухина, здесь прослеживается широкая (до 0,5 км) отмель, сложенная пес­ ками. Невысокий надводный склон при высоком уровне воды имеет в плане извилистые очертания, а лри низком — берег выровненный. В связи с образо­ ванием широкой отмели надводный откос не разрушается.

126

Öл »

Cb

к

гг

5S s

X

*

s i:

о

>>

Xs s

a,

о

О с

e? ОІй

о

X *=?

о >>

S и

а.

о

cd осыпной-Обвально 48.. ис'а.

127

я

s ra 5* X s

>■>

и

s s 2

R

я

X

о

CJ

о

e;

<l>

a» 1 o ,; i> : v=> 1

* c

§!

о ;

®S

О

X

П

о

X X

X

о

о

05

а

Рис. 50. Низкий абразионный берег, сложенный облессованными суглинками (у хут. Красноярский),

128

Демудационно-аоразионные берега, сложенные алевролитами и алеври­ тами наблюдаются у хут. Хорошевского, г. Калача и др. Наибольшие

размывы

были в

первые годы эксплуатации:

в 1952 — до 26 м, в

1953 г .—

до 23 м.

Величина

лирейной переработки за

период 1952—1967 гг.

составля­

ет около 60 м. Береговая отмель в алевролитах имеет уклон около 3°, а ши­ рина ее составляет 50—55 м. Аккумулятивная часть отмели имеет уклоны .до

1°30' и ширину до 10—15 м.

Нейтральные берега широкое распространение получили на лево­ бережье водохранилища от верховьев до хут. Веселого и в низовье от пло­ тины до хут. Харсеева, а также в заливах (Есауловский, Аксай, Хурмоярский

и др.) и по рекам Цимла

и Аксенец. Общая

длина нейтральных

берегов

со­

ставляет 200 км или 30% от общей длины средней и нижней зон

водохрани­

лища.

 

 

 

 

 

 

 

Как уже было отмечено, основную роль в заилении котловины Цимлян­

ского водохранилища играют продукты переработки берегов.

 

 

Часть грунта (45—50%) переходит во взвешенное

состояние и выносится

на глубокие места за пределы береговой отмели

и оседает преимущественно

на глубинах более 5

м (табл. 14, ГМО 1970

г.).

За 5

лет существования

во-

Таблица

14

 

 

 

 

 

 

Отложение ила по глубинам (съемка

 

 

 

7,12 VIII 1969 г.)

 

 

 

 

 

Глубина при

Мощность слоя ила, см

 

 

НПУ, м

минимальная

средняя

максимальная

 

 

 

 

 

 

0,1—5,0

0

0

 

0

 

 

5,1-10,0

1,0

7,0

40

 

 

10,1-15,0

1,0

16,6

40

 

 

15,0

 

0,5

18,3

40

 

 

дохранилища в результате

размыва берегов

в чашу

поступило

90 млн.

м3

грунта [147], а за 18 лет объем размыва берегов составил 163,8 млн. м3 (Цим­ лянская ГМО, 1970).

Твердый сток реки Дона и его притоков большой роли в заилении водо­ хранилища не играет: он очень мал по сравнению с жидким стоком.

Сопоставление расходов воды и расходов твердого стока у ряда пунк­ тов водохранилища за 6 лет показывает, что твердый сток составляет лишь

10—20% от жидкого стока реки и

только в отдельные

годы увеличивается

до 25—30% (табл. 15).

 

 

 

 

 

Таблица

15

 

 

 

 

 

Расходы

жидкого и твердого стока реки Дона

 

 

Годы

г. Калач-на-Дону

ст.- Раздорская

Плотина

м3!сек

кг',сек

м3\сек

кг';сек

м*!сек

к:!сек

 

1952

550

66

406

134

228

1953

7Т9

73

832

200

540

1954

268

29

485

46

410

1955

919

122*

580

113

533

__

1956

615

81*

615

119

677

1,71

1957

659

87*

- —.

619

1,94

Сумма

3730

458

2918

612

3007

3,65

 

* Получены по корреляционным

связям.

 

 

9

129

Средний многолетний расход взвешенных наносов реки Дона у г. Ка­ лач-на-Дону за период 1952—1969 гг. составил 78,1 кг/сек при средней мут­ ности 135 г/м3. Общий сток наносов реки Дона за указанный период соста­ вил 44.3 млн. г, оседание которых происходит в основном в верхней части водохранилища. Общий сток наносов с боковой водосборной площади за указанный период был равен 13,2 млн. т.

Заиление за счет овражной эрозии отмечается в малых заливах и бух­ тах в средней и верхней зонах водохранилища. Частично продукты эрозии выносится из заливов, образуя совместно с продуктами разрушения берегов песчаные бары.

Твердый сток, поступающий в водохранилище почти полностью (97— 98%), оседает в нем. Однако во время пайодка и сильных штормов часть на­ носов из водохранилища уносится в нижний бьеф. По данным Цимлянской ГМО за 1969 г., общий сток наносов в нижний бьеф составил 121,4 тыс. г.

По гранулометрическому составу в Цимлянском водохранилище выде­ ляются три вида отложений: илистая глина, глинистый ил и заиленный пе­ сок. Более 90% донных отложений в Цимлянском водохранилище состоят из глинистых илов и илистой глины, поэтому для расчета объема заиления Цимлянской ГМО принята средняя величина объемного веса 0,6 г/см3.

За период существования водохранилища с 1952 по 1957 г. объем от­ ложений составил 144,5 м3 [148]. По съемке 1959 г. 2/3 площади водохранили­ ща оказалось покрытой иловыми отложениями (Н. П. Цыба, М. П. Мирош­ ниченко, 1965). Наибольшему заилению подвергался Чирский плес и затоп­ ленное русло р. Дона и его притоков, где наблюдались участки со слоем ила в 10—20 см. В составе преобладали преимущественно пылеватые фракции менее 0,01- мм.

Наиболее обоснованно закономерности формирования берегов и рельефа дна водохранилища освещаются С. Л. Вендровым и В. А. Клюевой [29] по гидродинамическим зонам. В верхней зоне преобладают речные условия. В зоне средних глубин процессы абразии в последние годы практически прекратились. В формировании рельефа дна первостепенное значение имеет волновое ниве­ лирование дна — подводная абразия. Преобладающая часть площади дна в зоне средних глубин носит следы размыва волнами, происходит трансседи-

/-отложений нет; 2-отложения ила от 0,1до 10 см\ J -отложьния ила от 10 до 20см;

і- ^

Рис. 51. Донные отложения в Цимлянском водохранилище

 

ложения ила от 20 до 30 см', 5 —отложения ила от 30 до 40 см; в -отложения ила более

40 см;

Г—участки поймы, не охваченные измерениями.

 

ментация наносов. В глубоководной зоне процессы формирования берегов и дна находятся еще в периоде неустановившегося режима развития. Средняя величина отступания бровки берега в 1970—1971 гг. составляет 6—10 м. Про­ исходит непрерывное увеличение слоя илов. Если в 1969 г. измерениями Цим­ лянской ГМО наибольшие отложения в глубоководной зоне составляли 40 см н более (рис. 51), то в 1970 г. мощность их составила 1,5—2 м [29].

Установленное В. Клюевой [149] перемещение зон с повышенной мощ­ ностью илов из верховой части водохранилища в нижнюю, по-видимому, свя­ зано с развитием донного плотностного течения.

Ш

Чирюртское водохранилище. Чирюртское водохранилище на р. Сулак относится к наиболее крупным на Северном Кавказе. Длина его 9 км. мак­ симальная ширина 1,5 км и максимальная глубина 34,5 м (наиболее полные сведения о заилении Чирюртского водохранилища содержатся в работе М. Ш. Ахмедова и др. [119]). Значительная расчлененность рельефа, особен­ ности геологического строения и режим выпадения осадков благоприятны для развития эрозионных процессов на водосборе. Значительный поверхностный смыв и большой твердый сток р. Сулак определяется обнаженностью горных пород, большой крутизной склонов, сухостью климата, ливневым характером выпадения осадков и резкими суточными колебаниями температуры воздуха.

Годовой сток взвешенных наносов р. Сулак составляет 16 млн. т іі дон­ ных наносов — 3,2 млн. т. Во время паводков мутность воды .р. Сулак у с. Миатлы достигает 45 кг/м3.

Средний многолетний секундный расход наносов р. Сулак у с. Миатлы за период с 1925 по 1961 гг. находится в прямой зависимости от гидрологиче­ ского режима (табл. 16).

Таблица

16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Средний многолетний расход наносов р. Сулак у с. Миатлы [119|

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X

 

XII

Месяцы

I

 

П

II!

IV

V

VI

 

Ml

VIII

 

IX

XI

Расход,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

І

 

 

 

 

6,0

6,6

34

140

800

1800

1900

840

1 330

96

13

18

кгісек

Из таблицы видно, что максимальное количество наносов в потоке воды

наблюдается

в

летний

период

(май — август),

а в

межень

расход

наносов

резко уменьшается.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

По гранулометрическому составу во взвешенных наносах преобладают

частицы

0,05 мм и меньше — 73,1%; частицы размером

0,1—0,05 мм — 9,5%;

0,2 — 0,1

мм — 12,2%;

0,5 — 0,2 мм — 4,6% и

1—0,5

мм — 0,6%. Грануло­

метрический состав донных йаносов:

валуны— 12,9%;

галька:

крупная —

21,8%, средняя — 39%, мелкая— 17%;

гравий — 9,3%. Объемный

вес донных

наносов — 2 т/м3.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Режим

эксплуатации

Чирюртского

водохранилища оказывает

влияние

на процессы заиления. Наблюдениями установлено, что работа на понижен­ ных отметках почти не уменьшает отложений взвешенных наносов в водо­ хранилище и вместе с тем способствует более быстрому заилению полезного объема крупными фракциями, создавая условия для интенсивного передви­ жения донных наносов с верховьев водохранилища к плотине [119].

При работе гидроэлектростанции на нормальных отметках верхнего бьефа наблюдается небольшое увеличение отложений, состоящих преиму­ щественно из мелких легкопромываемых илистых фракций. Вследствие этого уменьшается износ гидротурбин и другого оборудования. Процесс заиления Чирюртского водохранилища происходит очень интенсивно. Конус выноса ежегодно перемещается вниз по течению. В многоводный период, когда реч­ ной поток максимально насыщен наносами, скорость перемещения конуса

выноса

увеличивается,

а в

маловодный — убывает. Мощность отложившихся

наносов

увеличивается

по

течению потока

воды в сторону водохранилища'.

В верхней части водохранилища (створ 20)

мощность слоя наносов в 1967 г.

достигла 4,4 м, а ближе к плотине (створ 7) максимальная мощность слоя наносов составила 21,2 м. Наибольший слой отложений располагается по руслу .реки Сулак, а к берегам мощность его уменьшается. Отложения нано­ сов накапливаются не только в зоне мертвого объема, но и распространяются за пределы первоначального подпора (рис. 52).

Впоследние годы заиление происходит вблизи плотины Чирюртской ГЭС

ина участках за пределами распространения кривой подпора. За один год (май 1967—июль 1968 гг.) в приплотинной части водохранилища наносы поодвинулись примерно на 2 км. Мощность слоя отложившихся наносов

увеличилась с 122-17,6 ж в 1967 г. до

14-23,1 ж в 1968 г. (табл. 17).

 

 

 

Установлено, что заиленные по-

Таблица

17

 

перечные профили по всему очерта­

Мощность слоя наносов в

нию примерно

соответствуют

старо­

му руслу в более сглаженной

форме.

Чирюртском водохранилище [1191

Это свидетельствует о том, что река

 

 

 

 

Мощность

слоя

стремится

сохранить и восстановить

Номера

наносов,

м

свое прежнее динамическое равно­

створов

 

 

весие. Поверхностный слой отложе­

 

май 1967 г.

июль 1968 г.

ний в нижней части Чирюртского во­

 

 

 

дохранилища состоит из песчано­

1

12,2

14

глинистых

частиц

диаметром

мень­

2

12,4

17,1

ше 0,55 мм, в которых доминирует

3

12,3

20.0

песок. В

верхней

части (от

створа

4

17,6

23,1

15) крупность отложений увеличи­

галька и валуны, но доминирующими

вается, имеется крупный гравий,

являются песок и пыль.

 

В водохранилище появилось очень много отмелей,

кос и осередков. Вод­

ный поток разветвляется на множество русел, начался процесс заиления сво­ бодной от наносов приплотинной части водохранилища.

Общий объем заиления с 1959 по 1968 г. составил 94—95 млн. ж3 или 99—100% полного объема Тзодохранилища.

На распределение наносов существенное влияние оказывает ветровое волнение, которое вызывает взвешивание и перенос наносов. По мере на­ копления наносов процесс переработки берегов замедляется вследствие формирования аккумулятивных отмелей. Происходит процесс, обратный аб­

разии, — нарастание берега вследствие аккумуляции

наносов.

Интенсивное .развитие на мелководьях

камыша,

осоки,

тростника, рогоза

и ивы способствует быстрейшему заилению

водохранилища

вследствие умень­

шения скорости потока воды. Особенно интенсивное зарастание происходит

вверховой части водохранилища.

Вцелях обеспечения нормальной работы Чирюртской ГЭС в 1968 г. производился гидравлический промыв водохранилища через донные отвер­ стия.

На сентябрь 1968 г. общий объем наносов, несмотря на промыв, состав­ лял 88,7 млн. ж3 или 93,5% от полного объема [119].

В 1968—1969 гг. наблюдалось еще более заметное продвижение нано­ сов к плотине гидроузла. Общий объем наносов к ноябрю 1969 г. был равен 98,7 млн. ж3 или 100% полного объема водохранилища.

15

Поверхностный слой отложений в 1969 г. в верховой части (от.20 до

ств.) состоял из гравия, гальки и местных валунов. В нижней части (от

15

створа до плотины) крупность отложений уменьшалась до средних и мел­

ких песчано-глинистых частиц диаметром менее 0,5 мм, но преобладающими являются фракции 0,05—0,002 жж. Аналогично Чирюртскому полностью заи­ лено и занесено Гергибельское водохранилище на р. Кара-Койсу (Л. И. Поте­ хин, 1968 г.).

Мингечаурское водохранилище. Существенные отличия процессов заиле­ ния и общей эволюции котловин установлены на наиболее крупных предгор­ ных водохранилищах. Примером в этом отношении может быть Мингечаур­ ское водохранилище.

Мингечаурское водохранилище на р. Куре расположено в предгорной полосе между Боздагским и Коджашенским предгорными хребтами и про­ стирается в длину на 70 км. Средняя ширина водохранилища 8,7 км, а наи­ большая— 18 км. Средняя глубина — 26,6 ж, а наибольшая 75 ж. В отличие

132

Ol

es

Сь ©

X

c = n =

о

cc о

о

а ,

u

«

о

u

3

2

 

Л

Cl О

9 rf Cb аО

с

Oj 42

s Я

Qj =

i=? cs s

X CO «

CN о lO с

а

я

aJX

CJ

1 Q

133

от многих других водохранилищ многолетнего регулирования стока он» расположено в зоне с\хих субтропиков и характеризуется отсутствием ледо­ става. Вследствие этого волновая абразия и другие процессы оказывают воз­

действие на берега в течение всего года.

В геологическом строении котловины и берегов принимают участие верхнетретичные глины и песчаники, постепенно сменяющиеся мергелистыми глинами и глинистыми песчаниками, а также четвертичные песчаники, кон­ гломераты и галечники. Древние проллювиально-делювиальные суглинистые

отложения распространены на левом берегу водохранилища.

во время

весен­

Наполнение Мингечаурского водохранилища

началось

него половодья 1953 г. и'продолжалось до 1956

г. В период

нормальной экс-

плуатации

водохранилища

наполнение

в конце марта — начале апреля

начи-

нается и

завершается в

июне — июле

(иногда

в августе),

достигая

макси­

мальной величины. В дальнейшем происходит постепенное снижение уровня воды, продолжающееся до начала следующего половодья. Годовая ампли­ туда уровней варьирует от 1,9 м (1962 г.) до 15,3 (1963 г.). Преимуществен­ но ежегодная амплитуда уровня воды 6—8 м (рис. 53).

На Мингечаурском водохранилище господствующими ветрами являются северо-западные и юго-восточные, составляющие 60% всех направлении. Са­ мые сильные ветры (16—20 м/сек) — северо-западные и западные. Самое вы­ сокое волнение (до 3 м) наблюдается в юго-восточной части водохранилища при северо-западных и западных ветрах. В этой части водохранилища рас­ положены интенсивно разрушающиеся абразионные берега.

В Мингечаурском водохранилище наблюдается стоковое течение со ско­ ростью 0,5 м/сек в речных заливах, а в юго-восточной части оно не превы­ шает 10—15 см/сек.

Для берегов Мингечаурского водохранилища характерна большая мощ­ ность легкоразмываемых глинистых и песчаных отложений, что обусловило значительное их переформирование еще в период первоначального наполне­ ния. На склонах водохранилища происходили не только абразионные, но и оползневые, овражные' и псевдокарстовые процессы.

В период первоначального наполнения (1953—1956 гг.) происходили максимальные обрушения берегов [150].

Во время нормальной эксплуатации

значительные колебания

уровня (от

4 до 16 ,«) существенно сказываются на

характере формирования

береговой

полосы. Во время высокого стояния уровня воды происходит интенсивная подрезка основания надводных откосов вследствие проявления волновой аб­ разии и наращивание аккумулятивной части отмели. В это время обрушениеберегов наиболее интенсивное.

Во время снижения уровня и его низкого стояния происходит срезка отмели и выработка абразионных ступеней. Разрушение надводного откоса волновой абразией прекращается.

В годы с высоким стоянием уровня воды обрушение берегов более ин­ тенсивно, чем в годы с низким уровнем.

На Мингечаурском водохранилище выделяются обвально-осыпные абра­ зионные, абразионные, оползнево-абразионные, аккумулятивные, низкие бе­ рега затопления и бухтовые берега затопления. В первые годы эксплуатации обвально-осыпные, оползнево-абразионные и абразионные берега составляли 108 км или 43,5% периметра береговой линии. В дальнейшем длина размывае­ мых берегов увеличилась и составила в 1959 г. 130 км или 52,6% всей длины береговой линии [81]. По данным Ш. Б. Халилова [151], позднее длина бере­ говой линии уменьшилась и в 1967 г. составила 227 км. Общая длина обрушаемых берегов увеличилась и составила 175 км или 77% периметра береговой линии (рис. 54). Уменьшение длины береговой линии, как и на других водохра­ нилищах, связано с развитием аккумулятивных процессов в устьевых частях заливов и последующим отчленением их от акватории водохранилища.

Обвально-осыпные абразионные и абразионные берега имеют распростра­ нение на правобережье и левобережье (рис. 54). Крутые склоны обвально-

134

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ