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

Рис. 53. График колебаний уровня Мингечаурского водохранилища.

Рис. 54. Типы берегов Мингечаурского водохранилища 1150, 151

} —обвально-осыпные абразионные берега; 2—оползнево-абразионные берега; 3—ак­ кумулятивные берега; 4—низкие берега затопления.

і;*5

осьшных абразионных берегов обрушнются подооно тому, как это происходит на других водохранилищах, вследствие разрушения основания откоса ветро­ выми волнами. Впоследствии у основания надводного откоса образуются ниши. Затем нависающие над ними породы склона обрушиваются и постепенно разрушаются волнами. Наиболее интенсивным переформированием подверга­ лись берега на Ханабадском, Пионерлагерском и Карабахском участках, рас­ положенных вблизи головных сооружений. Здесь за 1956—1957 гг. берега разрушались со скоростью от 14 до 21 ж в год, а в 1958 г. в связи с низким уровнем обрушение берегов было от 3 до 5 ж.

В І959 г. на этик же участках в связи с повышением уровня воды в во­ дохранилище на 1 ж и выше НГІУ обрушение берегов увеличилось и достиг­ ло за 1 год 9—10 ж. Такре увеличение обрушения берегов связано с тем, что при повышении уровня воды отмели утрачивают свою защитную роль.

В процессе разрушения нижней части надводного откоса имеет значение растворение пород, инфильтрация и т. и. Аналогичное развитие процесса

водохранилища. Формирование их связано с особенностями геологического строения, характеризующегося переслаиванием горных пород различного ме­ ханического состава, и различной устойчивости, а также изменением режима грунтовых вод, вызванного подъемом уровня воды. Активизации оползневых явлений способствует волновая абразия, в результате которой в основании надводных откосов образуются различные по величине абразионные ниши и происходит нарушение динамического равновесия склона.

В дождливые периоды осенью и весной делювиальные отложения в не­ которых местах хр. Боздаг насыщаются влагой и оползают вниз по склону. Особенно значительное оживление оползневых процессов произошло в 1965 и 1966 гг. на правобережье западнее плотины. У оползнево-абразионного бере­ га на правобережье в приплотинной части водохранилища сформировалась абразионно-аккумулятивная отмель шириной 80—90 ж (рис. 55). В приурезовой части отмель сложена галечно-щебенчатым материалом с четко вы­ раженными ступенями, связанными с различными уровнями. Уклоны отмели здесь составляют 5—6°. На периферии отмели уклоны составляют 2,5—3°. Средний объем размыва оползнево-абразионного берега за 1954—1969 гг. со­ ставил 43 ж3/ж за год. За период с 1966 по 1970 гг. эта величина уменьшилась

формы (воронки, колодцы, подземные коридоры и пещеры) приурочены в основном к склонам оврагов, благодаря чему овражная сеть имеет сложное разветвление. Причиной возникновения карстовых форм является наличие в породах легкорастворимых в воде солей.

Низкие берега затопления характерцы для левобережья и образовались на месте слабонаклонного рельефа. В связи с малыми уклонами береговой отмели на таких участках переформирование берегов обычно не проявляется.

Бухтовые берега затопления характерны для западной и восточной части водохранилища.

Реки, впадающие в водохранилище, несут большое количество взвешен­ ных наносов. Среднегодовая мутность р. Куры по ее длине (до образования водохранилища) изменялась от 1600 до 2000 г/ж3, р. Алазани составляла более 2000 г/ж- и р. Иори — 300—500 г/м3.

136

—профиль 1947 г.; 4~профиль 1966 г.; 5~профиль 1969

7 3 1

Наносы реки Куры до создания водохранилища у г. Мингечаура имели следующий состав, представленный в табл. 18.

Таблица 18

Фракционный состав донных отложений р. Куры у г. Мингечаура

При объемном весе донных отложений 0,7 т/м3, принятом Ш. Б. Халиловым, объем ежегодных отложений за счет речных наносов составляет 39,3 млн. м 3.

Среднегодовой объем отложений за счет продуктов разрушения берегов составляет 3,5 млн. м3.

На заиление водохранилища некоторое влияние оказывает и овражная эрозия. Ежегодный объем отложений, образующихся в Миигечаурском во дохранилище за счет выноса наносов из оврагов, составляет 0,3 млн. лг3.

Суммарный объем ежегодных отложений в Миигечаурском водохрани­ лище в среднем равен 43,2 млн. .и3, что составляет около 0,27% от полного объема водохранилища при НПУ. При такой интенсивности аккумуляции

находится в суженной части залива р. Куры и состоит из песчаных отложе­

вых отложений площадью в 150 км2. Максимальная мощность слоя отложений

II. Зона аккумуляции наносов, образованных от обрушения берегов и эрозионных процессов, расположена в юго-восточной и центральной частях

тем, что у высоких берегов отложения в основном состоят из песчаных нано­ сов, и ветровое течение не в состоянии переместить их на большое расстояние от берега. В районе низких берегов при понижении уровня часть мелководной зоны выходит из-под воды, и ранее отложившиеся продукты разрушения под­ вергаются вторичной переработке и уносятся в глубь водохранилища. Общий

1 3 8

В 1959—1960 гг. было размыто до 30 ж3 на 1 ж берега. Уклоны абрази­ онной отмели изменялись от 8—9° в верхней части до 1—2° в центральной. Основная масса глинистых частиц в результате размыва выносится течением за пределы зоны переформирования. Содержание частиц диаметром менее. 0,05 мм в пробах, отобранных с поверхности отмели, как правило, не пре­ вышало 15%, в то время как на уступе берега оно было не менее 90% [157].

Берега, сложенные голубовато-серыми алевролитами, в период наполне­

В составе песков преобладают частицы диаметром менее 0,1 мм (до 80%). Частицы диаметром менее 0.005 мм в процессе переформирования выносятся за пределы прибрежной зоны.

Основную роль в процессах заиления играют речные наносы, приносимые р. Сырдарьей, которые полностью осаждаются в Кайраккумском водохра­

В пределах Ферганской долины имеется большое количество возвышен­ ностей (адыров), сложенных легкоразмываемыми породами, которые под­ вергаются интенсивному выветриванию. Это способствует увеличению мут­ ности р. Сырдарьи, особенно при прохождении паводков и селей. По наблю­ дениям на гидрометеостанции Ак-Джар, расположенной в 50 км выше водо­ хранилища, наибольшее количество взвешенных наносов приходится на пе­ риод с апреля по июль. В этот период расход взвешенных наносов чаще всего превышает 1000 кг/сек. Максимальный расход наносов р. Сырдарьи, равный 14000 кг/сек, был зафиксирован в 1959 г., а минимальный — 42 кг)сек

в 1969 г. [158].

Река Сырдарья в водохранилище приносит сравнительно мелкие наносы с преобладанием фракций 0,05—0,005 мм, составляющих 30—50%. Измене­ ние механического состава донных отложений по средним многолетним дан­ ным указывает на определенное соотношение между количественным соста­ вом наносов и их качественном содержанием. Так, фракции крупного и сред­ него песка (1—0,2 мм), составляющие 20—25% в донных отложениях в верхней и средней частях водохранилища, практически отсутствуют в нижней его части. Глинистые частицы доньых отложений (0,005—0,001 мм) отмеча­ ются преимущественно в средней и нижней частях водохранилища (более 40%) и совсем незначительны в верхней его части.

Интенсивное осаждение наносов наблюдается в верхней части водохра­ нилища. Резкому снижению скорости течения способствует интенсивное за­ растание этой зоны камышом. К концу 1961 г. камышом была покрыта пло­ щадь в 90 км2, из которой площадь 25 км2 была занята густым камышом высотой от 0,2 до 3,5 м. Остальная площадь была покрыта камышом и ту­ гайной растительностью высотой 0,5—1,2 м [158].

Периодическая сработка водохранилища приводит к частичному смыву отложившихся наносов на верхнем участке и сносу их на нижележащие участки. Прохождение паводка на низких отметках ведет к транзиту круп­

хранилища. Полное заиление Кайраккумского водохранилища, предусмотреное проектом, наступит через 60 лет.

Рассмотренные примеры эволюции котловин водохранилищ показывают их зависимость о.т зонально-провинциального и регионального характера природ­

141

ной среды. Интенсивность заиления и их качественные отличия определяются характером природных условий водосборов водохранилищ. Продукты перефор­ мирования берегов составляют большую часть отложений на равнинных водо­ хранилищах, особенно велика их роль в лесной зоне. Наиболее интенсивно процессы заиления происходят в горных н предгорных1 районах, а также в ■степной и пустынной зонах. Природные условия лесной зоны менее благо­ приятны для развития интенсивного заиления водохранилищ. Следовательно, пути эволюции котловин водохранилищ существенно отличны в зависимости -от характера природной среды.

Рассмотренные в настоящей главе Чирюртское и Гергибельское водо­ хранилища находятся в стадии завершения заполнения котловин наносами. Султанбетское, Ташкепренское и другие водохранилища на р. Мургаб фак­ тически уже давно находятся в стадии отмирания [120]. Наиболее интенсивно эволюция котловин водохранилищ происходит в предгорных и горных рай­ онах, а также в степной и пустынной зонах.

Выполненные исследования, с одной стороны, Іюказали определяющую роль первичного рельефа и направленности его развития в формировании кот­ ловины в целом и новых берегов в период неустановившегося режима разви­ тия, и с другой' — закономерности формирования берегов и дна по гидродина­ мическим зонам. Влияние возрастных особенностей рельефа существенно ска­ зывается на интенсивности и характере переформирования берегов, сложенных скальными породами. Чем древнее форма рельефа, тем больше зона выветри­ вания и тем больше расчлененность горных пород трещинами. Зона интенсив­ ного выветривания коренных пород подвергается интенсивной ветроволновой абразии.

Вместе с тем анализ фактических материалов показал, что эволюция котловин водохранилищ в целом определяется зонально-провинциальным и региональным характером природной среды всей водосборной территории. В эволюции многих котловин предгорных и горных водохранилищ ведущую роль играют процессы заиления и занесения. В связи с этим формирование берегов может быть изменено по своей направленности: абразионное раз­ витие может смениться аккумулятивным. Следовательно, эволюция берегов водохранилищ необходимо рассматривать в конкретных природных условиях, где определяющая роль первичного рельефа котловины в завершающую ста­ дию их развития может Смениться непосредственным воздействием природ­ ных процессов района водохранилища.

Г л а в а VIII.

ЗОНАЛЬНО ПРОВИНЦИАЛЬНЫЕ И РЕГИОНАЛЬНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ БЕРЕГОВ ВОДОХРАНИЛИЩ СССР

§ 1. Принципы классификации водохранилищ по характеру взаимодействия с береговой полосой

Первые попытки классификации водохранилищ преимущественно с морфо­ метрических и гидробиологических позиций были выполнены в 30-е и 40-е

годы [159, 160].

Позднее многими исследователями разделение водохранилищ произво­

равнинные, предгорные и плоскогорные, горные, озерные и наливные. В ос­ нову классификации приняты преимущественно морфометрические признаки (площадь зеркала, глубина и т. п.), а также некоторые особенности хозяй­ ственного использования.

142

В. М. Широковым [163] предложена типологическая классификация во­ дохранилищ Сибири, в которой учитываются особенности первичного рель­ ефа, ландшафтные особенности и эксплуатационный режим водохранилищ.

Д. II. Финаров [109] на территории СССР выделил шесть групп водо­ хранилищ по характеру их взаимодействия с береговой полосой. В основу классификации водохранилищ положены три признака: характер первичного рельефа, особенности эксплуатационного режима и природных условий. Кроме того, выделены зоиалыто-провинциальные типы водохранилищ. Эта классификация с некоторыми уточнениями и изменениями принимается а данной работе.

На территории СССР можно выделить четыре основные группы водохра­ нилищ, различающиеся характером взаимодействия с береговой полосой.

1.Равнинные долинные водохранилища с небольшими колебаниями уровня.

2.Равнинные долинные водохранилища со значительными колебаниями

уровня.

3.Горные долинные водохранилища.

4.Котловинные озерные водохранилища.

Воснову разделения водохранилищ на эти четыре группы положены три основных признака: характер первичного рельефа котловины, эксплуатацион­

ный режим водохранилищ и особенности природной среды всей водосборной территории. В первую очередь учитывается характер первичного рельефа, оп­ ределяющего направленность развития берегов вновь создаваемых водоемов на весь период неустановившегося развития. По этому признаку выделяются долинные равнинные, горные долинные и озерные котловинные водохрани­ лища, котловины которых сформировались в существенно различных усло­ виях. С другой стороны учитывается эксплуатационный режим водохрани­ лищ, определяющий характер колебаний уровня и режим взаимодействия водной массы с береговой полосой. Горные :;олинные водохранилища в свя­ зи с малой площадью водного зеркала из-за малой ширины долины, но ее большой глубины, обычно имеют значительные колебания уровня, достигаю-' щие 60—70' м в течение года. Равнинные долинные водохранилища имеют небольшие колебания уровня в течение года, обычно до 6—8 м.

Существенные отличия переформирования берегов выделенных групп можно проследить по характеру формирующихся абразионных берегов в озерной зоне водохранилищ. На равнинных долинных водохранилищах с не­ большой сработкой уровня у приглубых берегов формируется сначала абра­ зионная, а затем абразионно-аккумулятивная отмель. При этом на абразион­ ной части отмели формируется подвижный аккумулятивный слой, который накапливается во время стояния высоких уровней и. часто почти полностью ■разрушается при низких уровнях. Мощность этого слоя обычно определяется величиной колебания уровня и глубиной волнового воздействия. На равнинных долинных водохранилищах со значительной сработкой мощность подвижного аккумулятивного слоя значительно больше в связи со значительными колеба­ ниями уровня от года к году. На отмели водохранилищ многолетнего регули­ рования более четко выражены ступени, связанные с сезонными и межсезон­ ными колебаниями уровня (рис. 57). Величина переформирования • берегов значительно больше в связи с более широкой полосой волнового воздействия.

На озерных котловинных водохранилищах возможны два наиблее ^типич­ ных случая формирования берега. Если береговая линия совпадает с берего­ выми отмелями древних водоемов, то переформирование их идет по аккумулятивному пути при наличии рыхлых отложений.

В случае, когда уровень находится на уступе древних террас, переформи­ рование происходит по абразионно-аккумулятивному типу. На месте ранее за­ топленной отмели происходит аккумуляция. Абразии подвергается уступ древ­ ней террасы. Интенсивность переформирования зависит от ширины первичной отмели и уклона уступа. Во всяком случае в развитии этого берега^нет на­ чальной стадии, связанной с заполнением водохранилища и стадии абразион­ ной отмели.

143

глубин); / # —шлейф; g g ^—донные осадки водохранилища; С Е Ж О —подвижный аккумулятивный слой (преимущественно песчаный, местами галечниковый); (?(?,—фация обвально-осыпных отложений неволновой аккумуляции, //-равнин- j

g g i —донные осадки; ВСЕЖ —подвижный аккумулятивный слой. I V —горные до­ линные водохранилища; А—бровка берега; A ß—абразионная отмель; ВС—заилен­ ная часть абразионной отмели; ВСЕ—заиленная часть дна и отмели водохрани­ лища; / —пески горизонтально-слоистые; 2 — пески и супеси; ^—иловатые супеси и пески; 4 —обвально-осыпные глыбистые образования; 5—поверхность первич­ ного рельефа; 6 —глубина волнового воздействия и глубина сработки водохра­

нилища; 7—профиль берега при сработке водохранилища.

1 4 4