8.7. Заиление водохранилищ и переформирование их берегов

Водохранилища, как и озера, являются аккумуляторами наносов. В уравнении баланса наносов (7.24) для водохранилищ в приходной части преобладают поступление наносов с речным стоком R⁺_реч и продукты размыва берегов R_бер (в первые десятилетия суще­ствования этих водоемов), а в расходной — аккумуляция наносов и сброс наносов с водой в нижний бьеф R^-_реч.

Так, по Н.А. Зиминовой, для Угличского водохранилища на реке Волге доля R⁺_реч и в приходной части уравнения баланса наносов с 1940 по 1968 г. изменилась соответственно с 29 до 63% и с 68 до 30%, т. е. вклад размыва берегов в баланс наносов неуклонно уменьшался. За этот же период доля R^-_реч и R_акк изменилась соответственно с 35 до 68% и с 65 до 32%, т. е. доля транзитного выноса наносов увеличилась, а их аккумуляция уменьшилась. Отмеченные закономерности характерны для многих равнинных водохранилищ.

Отложение в водохранилище мелких (взвешенных) наносов называют заилением, крупных (влекомых) — занесением. Если не удается различить мелкие и крупные наносы, то процесс аккумуляции всей совокупности наносов в водохранилище называют заилением. В результате заиления формируется толща донных отложений водохранилища (см. рис. 6.23). При равномерном отложении наносов период заиления мертвого объема водохранилища τ_зл можно приближенно определить по формуле

τ_зл =V_мо/W_R(1-σ), (8.1)

где V_мо — мертвый объем водохранилища, м³; W_R — средний годовой сток наносов реки, м³; σ — доля стока наносов, проходящая через водохранилище транзитом (для равнинных водохранилищ, а может достигать 0,3—0,4, для глубоких горных водохранилищ практически весь сток наносов реки задерживается в водохранилище и σ приближается к 0). Сток наносов реки, в свою очередь, определяют по формуле W_R = • 31,5 • 10⁶/_отл где — средний годовой расход наносов, кг/с; 31,5 • 10⁶ —количество секунд в году; _отл — плотность донных отложений, равная 700—900 кг/м³ для илистых отложений, 1900—1300 кг/м³ для песчанистого ила и илистого песка, 1500—2200 кг/м³ для песков и гравия с галькой.

Интенсивность отложения наносов и период заиления водохранилища (т. е. время его «жизни») зависят от стока наносов реки и объема водохранилища. В равнинных водохранилищах на реках с небольшим стоком наносов ежегодное нарастание дна невелико. Так, на Иваньковском и Рыбинском водохранилищах на Волге ежегодно отлагается слой наносов, равный в среднем 0,2 и 0,25 см соответственно (при максимальных значениях 1,9 и 6,0 см/год). Период заиления таких водохранилищ весьма велик. Интенсивность заиления небольших водохранилищ на реках с большим стоком наносов, в особенности в засушливых районах, очень велика. Например, в США некоторые водохранилища в пустынной зоне заполнялись наносами за 10—15 лет.

После сооружения водохранилища и повышения уровня воды в зону волновой переработки (абразии) попадают берега водохранилища — бывшие склоны долины. В результате абразии, как и на озерах, формируются береговой уступ, и абразионная отмель в верхней части берегового склона (см. рис. 7.1). Наиболее интенсивно разрушаются сложенные лёссовидными грунтами берега водохранилищ в степной, полупустынной и пустынной зонах. За первые 10 лет существования водохранилища берег может отступить на 200 м и более. Так, в первые годы существования Цимлянского водохранилища на Дону, по данным С.Л. Вендрова, отмечалось отступание берега со средней интенсивностью 9 м/год (при максимальных величинах размыва 50 м/год). В результате разрушения берегов могут пострадать строения и сельскохозяйственные угодья.

Наиболее крупные фракции продуктов волнового разрушения берегов водохранилищ идут в основном на формирование аккумулятивной части отмели, а более мелкие отлагаются в его глубоководных местах или выносятся в нижний бьеф.