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

противоположных сторон залива приводит к образованию пересыпи. В узких устьях заливов пересыпи могут образовываться за 1 год эксплуатации водо­ хранилища (рис. 29). На Красноярском водохранилище пересыпи образова-

Рис. 28. Карманный пляж, образовавшийся за один без-

.іедостанный период па Красноярском водохранилище.

лись в районе с. Лебяжье и пос. Куртак после первого года эксплуатации. Мощность песчаных отложений пересыпей у с. Лебяжье достигала 2—2,5 м. По данным К- О. Ланге,[65], на северо-западном берегу приплотинной части

Рис. 29. Пересыпь в устье залива по оврагу, образовавшаяся за один безледоставный период на Красноярском водохранилище. На переднем плане эрозионная рытвина, образовавшаяся при ве­ сенней сработке водохранилища.

.Цимлянского водохранилища косы и пересыпи в устьях мелких бухт имели место после первого года его эксплуатации (осень 1953 г.). К концу 1954 г. при сниженном уровне воды большинство мелких оврагов было занесено на-

85

носами или отчленейо пересыпями. Весной 1955 г. эти-образования были за­ топлены, но ,ужс в конце 1955 г. снова наблюдался рост кос и пересыпей.. К концу 1956 г. открытыми остались лишь наиболее крупные заливы по доли­ нам притокод р. Дона.

Пересыпи имеют плоскую поверхность, местами осложненную небольшими песчаными валами. Подводный склон, обращенный в сторону залива, крутой, а в сторону водохранилища — пологий. Пересыпи и косы обычно сложены хо­ рошо сортированным песком, имеющим горизонтальную слоистость. Мощность пересыпей определяется первоначальной глубиной устьев залива, а также раз­ витием вдольбереговых потоков наносов. На крупных водохранилищах их мощность нередко достигает 3—5 м.

Н. И. Маккавеевым [126] исследованы особенности переформирования трех разновидностей бухт: открытых треугольных с длиной акватории в 2 раза больше ширины входа, открытых с округлыми очертаниями берегов с шири-, ной входа и длиной, примерно равными, закрытых удлиненных с суженным: входом и шириной в несколько раз меньшей длины (рис, 27,в-д). В зависи­ мости от угла подхода волны и ряда других процессов переформирование бе­ регов бухт происходит различно, Н. И. Маккавеев отмечает два основных слу­

от входа. Продукты абразии в результате миграции переносятся в сторону кута, где быстро образуется пляж, защищающий берег от дальнейшего раз­ мыва. Уменьшение глубины входа в бухту вследствие аккумуляции наносов приводит к снижению высоты волн и ослаблению миграции наносов. Дальней­ шее переформирование приводит к образованию двух кос с противоположных берегов у входа в бухту. Эти косы постепенно нарастают и, соединяясь, обра­ зуют пересыпь. При впадении в бухту притоков происходит образование интен­ сивных сгонно-нагонных течений, углубляющих залив в центральной части.

Вдольбереговые потоки наносов развиваются при косом подходе волны и часто являются главным фактором переформирования бухты. В открытой округлой бухте (рис. 27,г) пті косом подходе волны наветренный берег аква­ тории интенсивно абрадцруется. Подветренный берег абразии не подвергается.. Вдоль берега развиваются потоки наносов, образующие аккумулятивную косу, растущую от подветренного мыса поперек входа. А во время штормов в аква­ тории залива возникает циркуляционное течение, переносящее продукты абра­ зии наветренного берега к противоположному. Здесь происходит их накопле­ ние. Коса V входа постепенно удлиняется, образуется сплошная пересыпь сер­ повидной формы, отделяющая лагуну от водохранилища. Переформирование закрытых заливов-бухт при косом подходе луча волны к берегу (рис. 27,<Э) происходит по противоположной схеме, характерной для открытых округлых бухт. Абразия происходит на подветренном склоне залива. Аккумулятивная коса растет не от подветренного, а от наветренного склона. Такое своеобраз­ ное распределение аккумуляции и абразии связано с особенностями волнения и течений в бухте во время штормов. При малой ширине акватории собствен­ ные ветровые волны в закрытой удлиненной бухте обычно незначительны и не могут оказать существенного влияния на абразию. Более значительных раз­ меров достигают индуцированные волны, связанные с волнением на акваторий

водохранилища. Высота этих волн постепенно убывает в направлении от вхо­ да к куту (табл. 9).

86

Таблица 10

Аккумуляция наносов в заливах водохранилищ [125]

торию залива. Осаждение взвешенных наносов происходит равномерно по площади залива, равной примерно 1,5 ширинам устья залива. Крупность частиц наносов на дне заливов Волгоградского водохранилища обычно не пре­ вышает 0,1 мм [126].

На Волгоградском водохранилище нет заливов, в заилении которых су­ щественную роль играет аккумуляция продуктов эрозионной деятельности. Вследствие небольшой весенней сработки водохранилища здесь не обнаружи­

Примером развития берегов приустьевой части крупного залива является переформирование залива в устье р. Ельцовки на Новосибирском водохрани­ лище [128]. Берега на этом участке сложены пылеватыми суглинками и откры­ ты для воздействия ветрового волнения, вызываемого юго-западными ветрами. Ширина залива у входа составляет 500 м, а в 480 м от входа— 180—190 ж. Объем размытого грунта в заливе Верхней Ельцовки за сезон 1963 г. составил 31,4 т. ж3, аккумуляция наносов — 78,9 тыс. ж3, а за сезон 1964 г. составила соответственно 42,5 тыс.-ж3 и 48,3 тыс. ж3. Таким образом, процессы аккумуля­ ции могут превышать размыв почти в 2 раза. Следовательно, значительная часть наносов поступает с прилегающих к заливу берегов водохранилища.

Величина размыва и аккумуляции уменьшается в глубь залива. На про­

Переформирование берегов в верховой части крупных заливов и заливов второго порядка происходит различно. Переформирование дна здесь проис­ ходит за счет аккумуляции аллювия временных или постоянных водотоков, а также развития обвально-осыпиых и местами обвально-оползневых процессов в связи с колебаниями уровня воды. Примером может быть рассмотрены бе­ рега в заливе по р. Чаны и ее «притоку» — Андрееву Логу на Красноярском водохранилище. Здесь берега сложены лессовидными супесями и до заполне­ ния водохранилища были сплошь задернованы. Уклоны составляли 30—50’. Ширина залива находится в пределах от 35 до 45 м. Глубина вреза равна 25—28 м, уменьшаясь до 17—18 м в зоне выклинивания. После наполнения во­ дохранилища в 1970 г. произошло значительное переформирование берегов. Вследствие размокания и колебания уровня все берега верховой части залива подвергались обрушению (рис. 30).

Рис. 50. Обвально-осыпные водно-гравитационные берега в заливе по Андрееву Логу на Красноярском водохранилище при весенней сработке.

Ширина полосы обрушения в среднем составила 2—3 м по всему пери­ метру. Объем обрушенных пород составил за 1 год 50 тыс. м3 (25 мг/м). На правом берегу Андреева Лога образовались значительные оползни, достигаю­ щие 4—5 м в ширину и до 25 м в длину. Абразионные процессы имели места

ховьях залива. Ширина борозд размыва достигает 2 ж и глубина до 1,5 м. Объем размытых пород на дне Андреева Лога весной 1971 г. составил при­ мерно 30% от объема отложенных наносов.

Другим примером может, быть залив второго порядка в заливе Верхняя Ельцовка на Новосибирском водохранилище. Здесь также выявлена взаимо­ зависимость процессов занесения ее стоком весенних талых вод по заливу и ходом уровенного режима. В весеннее время по дну залива стекают талые воды, размывают толщу наносов и часть их выносят из залива. Так, весной 1964 г. глубина размыва достигала 1,5—2 м, а ширина — 26 м. Объем размы­

тых талыми водами наносов составил около 250 м3 или 66% всего объема не­ взносов на конец 1963 г. [128].

В верховье заливов по крупным рекам изменение бытового режима, а также создание сооружений (мосты, насыпи и т. п.) приводит к активному пе­ реформированию берегов русловыми процессами.

89

ственного прохождения ветровых волн и воздействия на всю береговую линию расширенной части залива. Поэтому при различных направлениях ветровою волнения в расширенной части залива формируются обвально-осыпные абра­ зионные берега. Аккумуляция осадков происходит в виде аккумулятивной части отмели, но наибольший слой отложений образуется в устье залива вто­ рого порядка. Здесь образуются аккумулятивные формы при заполнении вхо­ дящего угла берега. Изменение направления волнения приводит к более ин­ тенсивному заполнению наносами правого или левого берега узкой части за­

женная часть залива была полностью занесена песчаными отложениями (мощ­ ность слоя песка составила 2,5-—3 ж). Ширина этой части залива, образовав­ шегося по балке, изменяется от 20—25 и до 7—б ж в конце' залива. В устьевой части балки заилено около 60% ее объема. При этом занесена больше правобережная часть балки, что указывает на преобладание ветровых волн запад­ ных направлений. В связи со свободным развитием волнения разных направле­ ний па акватории водохранилища и гашением большей части ветровых течений при входе в суженную часть залива отложение наносов происходит на аквато­ рии глубоководной части залива с глубинами 10—12 м. Здесь формируются алевритовые и мелкозернистые песчаные осадки. После первого года эксплуа­ тации Красноярского водохранилища на дне залива в его расширенной част» образовался слой мощностью до 15—20 см. Общая абразия берегов этого за­ лива водохранилища, сложенного пылеватыми песками, составила за 1 год 6250 ж3 (около 70 м3/м), а аккумуляция в виде отмели в суженной части за­ лива и на его дне составила 8500 ж3. Это говорит о том, что значительная часть наносов была принесена с прилегающих участков вдольбереговыми пото­ ками наносов.

На водохранилищах наблюдаются мелководные озеровидные заливы.

часть залива освобождается от воды. Переформирование заливов происходит в основном за счет отложений, приносимых реками. Этот процесс обычно огра­ ничивается приустьевыми участками залива, где происходит образование дель­ товых отложений. Такие заливы, например, образовались на Красноярском водохранилище в районе пос. Сарагаш, с. Батени и др. Заиление заливов про­ исходит очень медленно, обычно нс более 2—3 см в год.

На основании рассмотрения особенностей переформирования берегов » дна заливов и бухт выявляются основные черты осадконакопления и измене­ ния режима течений в заливах. По мере переформирования заливов водооб­ мен их с акваторией водохранилища изменяется и постепенно замедляется на большинстве из рассмотренных разновидностей заливов и бухт. Лишь в широ­ ких заливах (рис. 27, в, д, ж) и бухтах более длительное время сохраняется водообмен, что необходимо учитывать при эксплуатации береговой полосы водохранилищ. После превращения заливов и бухт в лагуны появляется воз­

можность для использования их для биологической очистки загрязненных сточ­ ных вод.

Эффективное обезвреживание и очистка загрязненных бытовых сточных вод в прудах и искусственно устроенных водоемах и лагунах в СССР уже ре­ комендовалась. Многие исследователи считают, .что пруды и лагуны могут использоваться так, что будет достигаться полная очистка сточных вод [128.

<Ю

3. Стадия преобладания неволновых денудационных н аккумулятивных процессов в прибрежном зоне н слабого преобразования рельефа глуооковод-

ной зоны.

4. СтаДия разделения водохранилища на отдельные изолированные кот­ ловины. Первая и вторая стадии соответствуют периоду неустановившегося режима развития, а третья и четвертая — периоду установившегося режима

развития водохранилища.

Второй путь эволюции образует три стадии.

1. Начальная стадия, связанная с периодом первоначального наполнения, характеризуется перестройкой первичного рельефа котловины к новым усло­ виям, что сопровождается проявлением 'значительных изменений береговой по­ лосы (оползни, обвалы и т. п.), а также интенсивным заилением русла в вер­

ховой зоне.

2. Стадия активного переформирования берегов, заиления и занесения кот­ ловин. В этой стадии выделяются два этапа. Первый этап характеризуется ак­ тивным переформированием берегов с преобладанием абразионных процессов, донные наносы аккумулируются в верховье, а взвешенные — на большей части котловины. Во второй этап в связи с занесением котловины переформирование берегов становится большей частью абразионно-аккумулятивным и аккумуля­ тивным, происходит завершение заиления и занесение котловины; донньуе на­ носи начинают проходить в нижний бьеф, что характеризует начало занесения зоны сопряжения бьефов.

3. Стадия отмирания водохранилища и полного заиления и занесения во­ дохранилища, формирование речного водотока. В эту стадию аккумулятивные процессы в береговой полосе усиливаются процессами зарастания. Донные наносы почти полностью проходят в нижний бьеф, происходит формирование речного водотока, стремящегося сохранить прежние бытовые очертания. На завершении второй стадии находится Чирюртское водохранилище на реке Су­ дак, а в стадии отмирания — Султанбентское на реке Мургаб.

Вразвитии котловин озерных водохранилищ можно выделить три стадии:

1.Первая стадия интенсивного переформирования берегов и ложа.

2.Стадия затухания переформирования берегов и слабого нереобразоваыия ложа. Согласно данным И. А. Змминовой и В. П. Курдина (1972 г.), мож­ но считать, что первую стадию развития прошла котловина Рыбинского во­ дохранилища и в настоящее время находится во второй стадии.

ных наносов и продукты фитопланктона.

3. Стадия преобладания денудационных и аккумулятивных процессов в береговой зоне, заиления и зарастания котловин. Эта стадия по-существу не отличается от естественной эволюции озерных котловин и поэтому здесь не рассматривается.

Наибольшее влияние на формирование новых берегов и котловин оказы­ вает первичный рельеф в период неустановившегося развития, в начальную стадию и стадию преобладания абразионно-аккумулятивных процессов в при­ брежной зоне. Рассмотрим это влияние на примере Красноярского водохрани­ лища.

История формирования долины р. Енисей и ее строение, где образовано Красноярское водохранилище, в целях установления влияния первичного рель­ ефа на формирование новых берегов освещалась автором в ряде работ [130— 134]. Поэтому здесь целесообразно рассмотреть основные этапы формирования

исходного рельефа котловины Красноярского водохранилища и особенности строения.

Формирование исходного рельефа и, в частности, речных долин, автором (1969 г.) освещается с учетом талассократических и теократических периодов в истории земли, когда происходили направленные изменения природы. В аль­ пийский теократический период, охватывающий поздний палеоген, неоген и четвертичный период, увеличение протяженности рек и их долин происходило преимущественно путем устьевого удлинения.

92

Палеогеоморфологические материалы показывают, что в мезозое и начале кайнозоя на территории Тувы и Саян существовала озерно-речная система Палео—Енисея. На значительных участках расположение мезозойского Па­ лео—Енисея предопределило заложение современной долины Енисея.

В верхнем палеогене происходило врезание р. Енисей и его притоков в связи с первым проявлением новейших тектонических движений. Усиление тектонических движений привело к переотложению палеогеновой коры выве­

IV 40—60-метровой и V 60—80-метровой террас относится к нижнему плейсто­ цену.

В верхнем плейстоцене и голоцене завершилось формирование современ­ ного рельефа долины р. Енисей.

Анализ истории формирования и строения долины р. Енисей позволил автору выделить геоморфологические районы и участки, отличающиеся ха­ рактером рельефа (табл. II).

Установленные этапы формирования и их пространственное проявление явились основой для районирования котловины и типизации береговой полосы Красноярского водохранилища.

Котловина Красноярского водохранилища имеет четковидное строение, обусловленное особенностями рельефа долины р. Енисей. Суженные участки в пределах горных поднятий (Батеневский кряж, Восточный Саян и др.) чере­ дуются с расширенными озеровидными участками, приуроченными к межгор­ ным котловинам (Южно-Минусинской, Сыдо-Ербинской и Чулымо-Енисей- скон).

Морфология склонов водохранилища определяется наличием низкой и вы­ сокой поймы высотой до 5—6 м, низких, преимущественно аккумулятивных

р. Енисей, сложенными палеозойскими осадочными, метаморфическими и вул­ каногенными породами.

Берегами водохранилища являются обвально-осыпные, обвальные, делю­ виальные, оползневые и террасированные склоны.

Наибольшее распространение в зоне сопряжения с уровнем НПУ полу­ чили высокие обвально-осыпные уступы древних речных террас и высокие об­ вально-осыпные коренные склоны, сложенные обычно выветрелыми коренными породами. Такой характер первичного рельефа обусловил широкое распростра­ нение пригдубых берегов (рис. 31).

В пределах зоны выклинивания подпора в Минусинской впадине берега водохранилища представлены преимущественно коренными склонами долины р. Енисей, сложенными красноцветными девонскими песчаниками и алевроли­ тами. На левобережье на значительном участке берегом водохранилища явля­ ются уступы поймы и двух первых аккумулятивных террас рек.

В Сыдо-Ербинской и Чулымо-Енисейской котловинах морфологическое строение склонов водохранилища определяется наличием крутых скалистых куэстообразных склонов, сложенных девонскими красноцветными песчаниками и алевролитами, чередующимися со сравнительно выположенными склонами, покрытыми плащом делювиальных отложений (супесей и суглинков). На зна­ чительных участках берегами водохранилища являются уступы высоких V 70— 80-метровой и VI 100—120-метровой террас. В пределах Восточного Саяна берегами сѵженцого плеса («трубы») являются скалистые уступы VI 100—■ 120-метровой террасы и коренные скалистые долины р. Енисей. Непосредст­ венно у плотины Красноярской ГЭС берега водохранилища сложены грани­ тами, кварцитами и другими метаморфическими породами.

93

озеровидных плесах, где длина разгона уже в первый год .наполнения дости-

Таблица 11

Схема геоморфологического районирования долины Енисея в пределах Минусинского межгорного прогиба и

94