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

сается уступ II надпойменной (хвалыпской) террасы, сложенный в основном супесями, глинистыми песками и глинами. Наибольшее отступание бровки бе­ рега наблюдалось в первые 10 лет эксплуатации водохранилища в районе с. Ровное, Молчановка 70—90 ж, а у с. Бережновки и Левчуновки 200—214 ж.

На правом берегу обвально-осыпные берега, сложенные песками, мерге­

рели сравнительно крутой надводный откос с уклоном 55—70° и высоту пре­ имущественно 3—6 м. Отмели — преимущественно абразионные шириной от 40—50 до 90—100 м с уклонами от 1°30 до 3—4° в зависимости от литологи­ ческого состава берегов. Лишь в отдельных местах наблюдается значительное увеличение аккумулятивной части отмели (с. Ровное и др.). Наблюдениями установлено четко выраженное уменьшение уклонов отмелей, с увеличением времени эксплуатации водохранилища (табл. 27).

Осыпные абразионные берега, сложенные песками, имеют сравнительно небольшое развитие. Протяженность их составляет лишь 28 км. Волновой размыв основания песчаного берега вызывает развитие осыпей сначала у уре­ за, а затем но всей вышележащей части откоса. Формирующийся берег придбретает уклон 30—50°, и у его основания повсеместно отмечается пляж ши­ риной до 5 м.

Обвально-глыбовые абразионные берега широко распространены на пра­ вобережье от с. Красавки до плотины и других местах. Общая протяженность их составляет 168 км или 10% общей длины береговой линии.

Берега в приурезовой части сложены преимущественно песками, а выше залегают песчаники и опоковидные глины, что обусловило развитие обваль- но-осыпных процессов. Размыв песков у уреза вызывает появление осыпей и осовов этой рыхлой породы. После достижения предела устойчивости проис­ ходят обвалы глыб выше залегающих песчаников, что резко снижает интенсив­ ность переработки берегов. Формирующийся надводный откос берега на боль­ шинстве участков имеет высоту 5—10 м и сложный профиль: сравнительно

с уклоном 4°30', а у с. Пичуги от 40 до 59 м с уклоном 3°30'. Преобладают абразионные отмели.

Оползнево-абразионные берега, 'имеющие общую протяженность 56 км или 3,3% длины береговой линии, получили развитие на больших участках, особенно в местах древних оползней, между г. Саратовом и с. Ахмат, Дубовкой. Нарушение устойчивости древнеоползневых склонов происходит в ре­ зультате подрезания основания склонов волновой абразией. Сначала на скло­ не появляются небольшие обвалы перемятых пород, а затем за бровкой ус­ тупа появляются крупные трещины и создаются условия для появления новых ■оползней. Так происходило, например, у горы Дурман, севернее с. Ахмата

165

По абразионно-аккумулятивному типу происходит переформирование пес­ чаных островов в районе Луговой Пролейки, Верхнего Балыклея, севернее Бережновки и Привольного. Большая часть размываемого из остро­ вов песка идет па заполнение межостровных затопленных пони­ жений, проливов и заливов, что приводит к выравниванию дна и

береговой линии.

Левобережье большей частью сложено рыхлыми породами четвертичного" возраста (лессовидными супесями и песками), образующими низкие надпой­ менные террасы. -

16

Днепровское водохранилище имеет небольшие колебания уровня. Ампли­

10 м/сек. Сильные ветры со скоростью более 10 м/сек наблюдаются редко и составляют меньше 3% повторяемости всех ветров. Наиболее сильное волне­ ние наблюдается в глубоководной приплотинной части водохранилища. При ветре.ДО м/аек высота волны у плотины составляет 1,2 м, в средней части — 1 м и верховой — 0,75 м. При скорости ветра 20 м/сек высота волны достигает 2 м в приплотинной части водохранилища. '

Наибольшее распространение на Днепровском водохранилище получили обвально-осыпные абразионные берега, сложенные рыхлыми породами (лес­ совидными суглинками и песками (рис. 66). Средняя ширина полосы обру­ шения берегов за время с 1934 по 1948 гг. составила около 50 м при макси­ мальной ширине 120 м. За время с 1934 г. по 1948 г. водохранилище факти­

мальной 8,8 ж, что свидетельствует о затухании процесса переформирования берегов [54].

Средний размыв берегов по трем участкам (Федоровка, Никольское, Волосское) высоких приглубых берегов, сложенных лессовидными суглинками и мелкозернистыми песками за период с 1935 по 1946 гг. составляет 200 ж3 на 1 м берега.

В процессе развития берегов, сложенных лессовидными суглинками и мел­ козернистыми песками, произошло значительное уменьшение уклонов подвод­ ных'отмелей (табл. 28).

Таблица 28

Уклоны подводных береговых отмелей (по Б. А. Пышкину |54])

В. Л. Булах [170] исследовал особенности переформирования лессовых бе­ регов Дн'епровского водохранилища в зависимости от планового строения бе­

Из таблицы видно, что наибольшая ширина абразионной отмели форми­ руется на мысах между заливами. Меньше переработка и ширина отмели на ровных берегах. Па слабовогнутых берегах ширина отмели в 2 раза меньше, чем на мысовидных выступах. Сравнительно велика ширина абразионной от­ мели в открытых бухтах (до 100 ж). Однолетняя линейная переработка лес­ совых берегов на 14-й и 15-й год эксплуатации весьма значительна на мысовидных выступах при сравнительно высоких волнах.

167

169

5 3. Равнинные долинные водохранилища со значительными колебаниями уровня

На равнинных долинных водохранилищах со значительной сработкой уровня в безледоставный период обычно в пределах 2—3 .и и в течение года

более значительными, чем на водохранилищах первой группы.

Значительное понижение уровня при сработке водохранилища оказывает воздействие на проявление неволновых процессов, в частности, вызывает уве­ личение интенсивности процессов обрушения берегов в виде обвалов, осыпей, а также оползневых подвижек и сплывов с образованием цирков.

При значительном снижении уровня в летне-осенний период, как это про­ исходит на водохранилищах этой группы, движение вдольбереговых потоков наносов на отмелях почти прекращается. Естественно, что эти ежегодные из­ менения в режиме движений вдольбереговых потоков наносов растягивают пе­ риод неустановившегося режима развития берегов. Значительные отличия пе­ реформирования берегов связаны с характером колебаний уровня. На водо­ хранилищах сезонного регулирования с большой сработкой уровня в безледо­ ставный период формируется ступенчатая отмель. На водохранилищах много­ летнего регулирования переформирование берегов зависит от различного стоя­ ния уровней и неодинакового наполнения этих водоемов от одного года к другому. Подвижный аккумулятивный слой на отмели более мощный в связи

. со значительными сезонными колебаниями уровня и от года к году.

В сезоны с низким стоянием уровня происходит переформирование ранее созданной береговой отмели, аккумулятивный слой подвергается интенсив­ ному размыву, образуется ступенчатая отмель. В последующие сезоны с вы­ соким уровнем воды обрушение берегов происходит с новой силой. Береговая отмель формируется на новом, более высоком уровне. Переформирование берегов происходит сравнительно замедленно, но общая ширина зоны пере­ работки значительно больше, чем на водохранилищах первой группы.

Рассмотрим зонально-провинциальные и региональные особенности фор­ мирования берегов на примерах характерных водохранилищ степной зоны Рус­ ской равнины (Каховское и Цимлянское),'лесной зоны Средней Сибири (Брат­ ское и Вилюйское) и пустынной зоны Средней Азии (Чардаринское).

Водохранилища провинции степной зоны Русской равнины со значительными колебаниями уровня

В степной зоне Русской равнины наиболее характерными водохранилища­ ми со значительными колебаниями уровня являются Каховское и Цимлянское.

Водохранилища созданы в южной части степной зоны в низовьях круп­ ных рек, долины которых сложены в основном рыхлыми малоустойчивыми" размыву лессовыми породами. Поэтому большая часть береговой линии (65— 85%) подвергается интенсивному переформированию, осложненному процесса­ ми подтопления и суффозии.

Зонально-провинциальные и региональные особенности переформирования берегов сводятся не только к качественным показателям, но и получают ясно выраженные количественные различия. В степной зоне длительность безледоставного периода значительно больше, чем на водохранилищах лесной зоны (на 1,5—2 мес.). Поэтому длительность воздействия ветровых волн на берега

Как уже было отмечено, в лесной зоне береговая полоса обычно сложена более устойчивыми размыву породами формации равнинного оледенения, чем в степной зоне, где широко распространены малоустойчивые лессовые и лессо­ видные породы, поэтому переформирование берегов водохранилищ лесной зоны происходит менее интенсивно, чем в степной и лесостепной зонах. Мак­ симальные величины переформирования берегов водохранилищ лесостепной и

170

стенной зон за 10 лет достигают 180—220 м, а в лесной зоне максимальные величины составляют лишь 40—60 м.

Каховское водохранилище. Каховское водохранилище является нижней ступенью Днепровского каскада. По, характеру строения котловину Каховско­ го водохранилища можно разделить на три зоны или района: приплотинный или низовой длиной 95 км и шириной от 2.0 до 5 км, котловинный или озерный

Эти три района вследствие различного характера тектонических движений отличаются по своему геоморфологическому строению, что предопределило разные направления и интенсивность переформирования берегов [61].

В пределах указанных районов геоморфологическое строение побережья ■водохранилища неоднородно. В лриплотинной части оба берега (до г. Каховки и г. Берислава) представляют собой крутосклоновое побережье, сложенное неогеновыми известняками. Такой же характер имеет побережье в районе Большой Лепетихи и Мелового. Крутосклоновое левобережье на участке между г. Каховкой и хут. Северные Кайры, а также в районе Н. Рогачика сложено известняками с горизонтом песков в "зоне волнового воздействия. Левый берег в приплотинной части между д. Анастасьевкой — с. Осокоровкой сложен известняками, перекрытыми лессовидными породами в зоне волнового воздействия. В озерной части правый берег сложен преимущественно лессо­ видными супесями и суглинками (с. Марьинское — с. Беленькое и др.). Левый берег на значительных участках сложен" плотными краснобурыми глинами, перекрытыми четвертичными лессовидными суглинками и супесями (с. Ушкалка — Карай-Дубина, район с. Скельки и др.).

Большей частью берега обрывистые или крутосклоновые. Низкие пологие берега имеют ограниченное распространение и наблюдаются лишь в заливах при устье рек, балок и оврагов. Они обычно сложены четвертичными суглин­ ками и супесями.

Заполнение водохранилища началось в 1955 г., но НПУ впервые был до­ стигнут в 1958 многоводном году. Уровенный режим его зависит от графика работы Каховской и других ГЭС Днепровского каскада. Гидрологический год в среднем начинается в третьей декаде марта подъемом уровня от отметки на 3 м ниже НПУ до НПУ во второй декаде июня. После этого начинается спад уровня, который продолжается в течение лета и осенне-зимнего периода.

По характеру и продолжительности ледовых явлений Каховское водохра­ нилище относится к типу водоемов с неустойчивым ледоставо-м.

Продолжительность ледостава в среднем 1,5 месяца. В некоторые годы ветроволновая абразия практически не прекращается.

На Каховском водохранилище в навигационный период преобладают ветры северо-восточного направления повторяемостью 18,52%. Восточные вет­ ры имеют повторяемость 18,15%, северные— 14,65%.

Волновой режим определяется не только ветровым и уровенным ре­ жимом, но связан также с морфологией водохранилища. В приплотинной пережимной части водохранилища высота волн мало изменяется при колебании уровня воды до 3 м. Это изменение не превышает 10% от высоты волны при НПУ. В других частях водохранилища высоты волн значительно изменяются при колебаниях уровня воды на 1—1,5 м.

Преобладающая высота волн на Каховском водохранилище от 0,3 до- 0,9 м, а на глубоководных участках достигает 2,5—3 м. Максимальная высота волны достигала 3 м при северо-западном ветре (24/Х1 1964 г.) у с. Ушкалка.

Общая длина берегов Каховского водохранилища около 900 км, из кото­ рых 83 км берега защищены дамбами. По данным Л. Б. Розовского [172], общая длина размываемых берегов составляла около 700 км. Позднее уста­ новлено, что наиболее интенсивному переформированию подвергаются берега общей протяженностью около 450 км. Берега балок и заливов по устьям рек, переформирование которых происходит сравнительно мало, имеют протяжен­ ность 200 км [171]. В верховье водохранилища разрушение берегов имеет эрозионный характер.

171

которого уносится волноприбойным течением в зону свала глубин. Пепефор— мирование берегов, сложенных непросадочными рыхлыми породами (супеси, пески, суглинки, глины), происходит с образованием волноприбойных ниш.

Значительная часть отмелей на Каховском водохранилище испытывает существенные переформирования в связи с колебаниями уровня воды. В пе­ риод подъема уровня воды в водохранилище до начала нюня наблюдается на­ ращивание подводной отмели, а в период спада — срезка этой отмели. Кроме того, срезка отмели также наблюдается в период весеннего и осеннего ледо­

риала по глубинам выражена очень слабо. Переформирование отмелей зави­ сит также от характера вдольбереговых перемещений наносов, в значитель­ ной мере определяемых конфигураций береговой линии. На вогнутых берегах наблюдается отложение наносов на отмели, а на выпуклых — интенсивный размыв. Так, например, на вогнутых участках берега у Благовещенской и Ивановской насосных станций происходит интенсивное заиление водозабор­ ных труб. У берегов, сложенных глинами, суглинками и тяжелыми супесями формируются абразионные отмели. Однако в нештормовые периоды проис­ ходит аккумуляция наносов, на отмели образуется маломощный аккумулятив­ ный чехол [171].

На Каховском водохранилище широкое распространение получили об­ вально-осыпные абразионные, обвально-глыбовые абразионные, оползневоабразионные берега и нейтральные берега (рис. 67).

ной части водохранилища у с. Осокоровка, Фирсовка, Золотая Балка, Дудчаны, Бабино, Каховка и др. (протяженность их около 75 к м ) . В зоне волнового воздействия находятся породы, резко отличающиеся по устойчивости к раз­ мыву. Интенсивность обрушения берегов зависит от высотного положения из­ вестняков в пределах зоны волнового воздействия.

Абразионная часть отмели имеет незначительную ширину (5—20 .и) и приурочена обычно к приурезовой части берега. В некоторых местах (с. Осо­ коровка, Бабино) подводная часть отмели является полностью абразионной. Общая ширина отмели находится в пределах от 40 до 100 м . Угол наклона отмели изменяется от 1°45' до 8°30', причем преобладают отмели с большими

Обвалыю-осыпные берега, сложенные песками и перекрытые лессовидны­ ми породами, широко распространены в озерной части водохранилища у с. Ивановка, Благовещенка, Беленькое и др. Общая протяженность этого вида берегов составляет 21 км. Берег водохранилища образован уступом аккуму­ лятивной террасы, высота которого обычно составляет 5—8 м .

Переработка берегов отличается интенсивностью и быстрым формирова­ нием абразионно-аккумулятивных отмелей, ширина которых составляет 110—140 м и уклоны 0°50'—1°45'. Отмели обычно сложены хорошо отсорти­ рованными песками. Преобладающая глубина на внешнем краю отмели со­ ставляет 3 м. Скорость переработки берегов в первые годы эксплуатации пре-

1 7 3