книги из ГПНТБ / Минервина, Е. Е. Переформирование берегов горных водохранилищ методы и примеры прогноза

ной переработки на 10 и 50 лет выполнено на поп. 4—11 по данным табл. 4—6 путем подбора площадей размыва (равно объему размыва на 1 м длины берега), примерно равновеликих теоретиче-

Рис. 4-4. Прогнозируемый профиль переработки берега на поп. 4 (абразия при высоком и низком уровнях водохранилища).

ским объемам. В этих построениях принято: точки пересечения рас­ четных горизонтов абразии с поверхностью склона (точки А и A11 рис. 4-4) являются начальными точками профилей абразионных от­ мелей на верхнем и нижнем горизонтах; уклоны поверхности абрази­ онной отмели в лессовидных грунтах на 10- и 50-летний сроки явля­ ются одинаковыми и равными Ctio=Ctso= l"30', что соответствует уклону поверхности склона на поп. 1—3 и таблице углов прибреж-

135

равен углу современного уступа террасы, т. е. βιo=ιβ5o = 30÷400.

Рис. 4-5. Прогнозируемый профиль переработки берега на поп. 8' (абразия при высоком уровне водохранилища). Обозначения см.,

рис. 4-4.

Построение профилей прогноза по этим данным на поп. 4—1Г (рис. 4-4 и 4-5) привело к некоторому изменению прогнозируемых объемов размыва против теоретических в связи с конкретными уело--

Таблица 4-8'

Прогнозируемые объем Q и ширина I берега по поперечникам-

Примечание. Склон на поп. 4 и 5 сложен лессовидными суглинками, на остальных—галечниками.

136

виями высоты, крутизны и геологического строения склона. Прогно­

сопоставлении границы прогнозируемого размыва берега и переме­

Данные для оценки влияния переработки берегов на устойчивость дороги

На участке поп. 6—1'1 линия уреза при летних наполнениях до НПУ приблизится к проектируемой дороге в первые 10 лет на 40— 70 м, а границы размыва на 34—46 и 28—40 м —к 50 годам экс­ плуатации водохранилища. Такое приближение зоны размыва к оси дороги, учитывая галечный состав грунтов и значительную высоту берега, не угрожает ее устойчивости.

На участке поп. 4 и 5 дорога запроектирована в лессовидных суглинках с небольшим превышением над НПУ. На поп. 4 прибли­ жение линии уреза к выемке дороги на 100—140 м является без­ опасным с точки зрения просадок основания и нарушения устойчи­

с образованием глубокой зоны разрушения. Следовательно, проект­ ное положение дороги в этом месте не удовлетворяет требованиям гарантии многолетней устойчивости земляного полотна.

4-2. ПРОВЕРОЧНЫЙ ПРОГНОЗ АБРАЗИОННОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ЮГО-ВОСТОЧНОГО БОРТА ХРАМСКОГО ВОДОХРАНИЛИЩА

Задача. Проверить правильность представлений о роли перера­ ботки берегов в фильтрационных потерях из водохранилища и оце­ нить возможность дальнейшего разрастания областей фильтрации за счет уничтожения на бортах экранирующих глинистых покровов.

Исходные данные. Параметры водохранилища, описание инже­ нерно-геологических условий бортов, уровенного и ветро-волнового режима водохранилища приведены в гл. 2 i(cm. рис. 24 и пр.). Фак­

137

и через 12 лет установлены значительные изменения рельефа подвет­ ренного ЮВ борта, происшедшие за время эксплуатации водохра­ нилища и выразившиеся в существенном уменьшении толщины слоя покровных суглинков в прибрежной зоне (см. рис. 2-4) местами

с обнажением трещиноватых коренных -пород.

Решение. 1. Определение типа водохранилища. Тип водохранилища котловинный, главный процесс—абразия берегов ветровыми волнами в основном СЗ направления. При данном гидро­ логическом режиме водохранилища абразия может происходить толь­ ко в периоды открытого зеркала в виде .выработки абразионных отмелей на высоких летних горизонтах стояния воды и «плоскост­ ного смыва» в периоды поднятий -и снижений уровня при весеннем наполнении и осенней сработке водохранилища.

и в условиях меняющихся рельефа и грунтовой среды. Чтобы отра­ зить в проверочном прогнозе фактическую обстановку протекания процесса -переработки, был предложен графический метод прогноза, заключающийся в последовательном построении частных по годам профилей прогноза на горизонтах -абразии, соответствующих поло­ жению уровня водохранилища (Е. Е. Минервина, 1960 г.). Строя частные профили прогноза на одном и том же поперечнике и ведя построение каждого последующего профиля от контура -предыдущего (а не от начального профиля до затопления) с учетом условий раз­ мыва грунтов и аккумулятивной отмели, конечный профиль -прогноза переработки берега -на заданный срок получается автоматически

(рис. 4-6).

3. Построение профиля прогноза. В графических по­ строениях профилей прогноза принято: а) горизонты абразии в каж­ дом году соответствуют наивысшим за этот год среднемесячным уровням, -полученным по данным фактических наблюдений (по рис. 2-1,6); б) расчетная высота -волн Арасч=1,0 м; в) профили аб­ разионных отмелей строятся по Г. С. Золотареву (см. рис. 3-3);

тельном действии -волн a3 = 5÷60, а при размыве аккумулятивных отложений ai = 4÷6°; г) -нижняя граница размыва лежит на глубине W = ApacM = 1,0 м; волнение на всех уровнях абразии -принято условно одинаковым; д) глубина -плоскостного смыва грунтов ориентировоч­ но равна 0,3—0,5 м в год; е) положение аккумулятивной отмели на склоне и ее объем постоянно меняются при -перемещении уровня -как за счет волнового размыва грунтов, так и за счет -развеивания их ветром при снижении уровня.

Ход построения профиля прогноза следующий: характерные уровни воды -по годам нанесены -на шкалу горизонтов абразии (рис. 4-6), затем последовательно в хронологическом порядке спро­ ектированы на прогнозный профиль. Первым спроектирован уровень абразии 1946 г. (начало наполнения) с отметкой 101,8 м и для него

138

»v 'DimnvnHDdiogog пндоіїпаіяндоїщ

139.

построен согласно выше изложенному первый частный профиль прог­ ноза в виде абразионной отмели-вреза на низком уровне эксплуата­ ции. Если принять за начальную границу переработки подошву склона до затопления, то согласно построениям ширина размыва в первый .год составила бы, вероятно, 13—14 м (рис. 4-6); материал размыва, очевидно, был бы снесен на дно. В 1947 г. абразионная отмель формировалась примерно на отметке 104,5 м и сопровожда­ лась расширением полосы размыва до 22—24 м. Также и в 1948 г. граница абразионного размыва при поднятии уровня до отметки 107,2 м продвинулась в глубь берега почти до 35 м, Однако в 1949 г. наивысший уровень водохранилища не достиг уровня 1948 г., в силу чего абразионный уступ берега, сформировавшийся в 1948 г., остался недоступен абразии и, разрушаясь в основном под влиянием грави­ тационных !процессов, отодвинулся за год менее, чем на 2 м. Размы­ ву волнами в 1949 г. подверглись преимущественно продукты обру­ шения берега. В следующие годы, включая 1951 г., уровни абразии не превосходили уровня 1949 г. и лишь в 1952 и 1959 гг. достигли наивысшего положения, т. е. примерно отметки 110,5 м. Продолжая аналогичные построения для всех последующих лет и отражая в них

с фактическим профилем берега, сформировавшимся за 13 лет суще­ ствования водохранилища. Из этого следует, что зарегистрированное съемками утоньшение слоя суглинков действительно является ре­ зультатом абразионной переработки берегов.

Поскольку суглинистый покров, обладающий коэффициентом фильтрации Kφ = l,5∙10~β CM ceκ,, выполняет роль некоторой противофильтрациопной защиты па бортах, сложенных трещиноватыми ка­ вернозными долеритами, утоньшение слоя на 6 м существенно сни­ жает его противофильтрационный эффект.

Форсирование уровня до НПУ вызовет усиление процессов абра­ зии па высоких отметках берега с нежелательным разрастанием пло­ щадей повышенной фильтрации через борта.

4-3. ПРОГНОЗ АБРАЗИОННОЙ И ОПОЛЗНЕВОЙ ПЕРЕРАБОТКИ БЕРЕГОВ ГАЛЬСКОГО ВОДОХРАНИЛИЩА ИНГУРСКОЙ ГЭС

Задача. Требуется определить размеры зоны отчуждения земель по контуру водохранилища (рис. 4-7) для выноса строений; возмож­ ность волнового размыва примыканий земляной плотины; изменение параметров водохранилища за счет переработки берегов; проверить возможность дополнительного подпора в узких сечениях водохрани­ лища за счет оползневых масс при переработке, а также надежность участк;і правобережного склона в «заливе» Речхо для прокладки совмещенной трассы шоссе и нового водопровода.

Исходные данные. Основные проектные данные по водохранили­ щу приведены в § 1-2. Строение бортов и чаши освещено геолого­ геоморфологической картой и 14 геологическими поперечниками, со­ провождаемыми данными физико-механических свойств пород, в том

1.40,

числе экспериментальным» данными об изменении их ио времени.

Грунтовые воды па склонах отсутствуют.

Решение. 1. Определение типа водохранилища. По классификации ТНИСГЭИ Гальское водохранилище относится к водохранилищам «смешанного» типа, характеризующимся разными процессами переработки в отдельных зонах; в расширенной, подвер­ женной ветрам части водохранилища ожидается абразионная пере­ работка берегов, в суженной — оползневая.

2. Прогноз абразионной переработки берегов. Левый берег благодаря наличию скальных пород на значительном протяжении практически не подвергнется переработке. Прогноз аб­ разионной переработки правого берега (рис. 4-7) выполнен аналогич­ но изложенному в § 4-1 с использованием энергетического метода для определения размеров абразионной отмели. Энергия волнения для участков правого берега, имеющих разную ориентацию, учиты­ вая чрезвычайную изрезанность, определена по восьми румбам, исхо­ дя из длин разгона ветра и высоты волн, путем суммирования соот­ ветствующих величин E по направлениям наибольшей значимости и составляет:

постоянно.

При расчете объемов, размыва величина коэффициента размываемости пород Kp принята по Е. Г. Качугину: для мергелистых изве-

Рис. 4-8. Профиль прогноза абразионной переработки берегов Галь­ ского водохранилища (поп. 4).

1—профиль до затопления; 2—прогноз на 10 лет; 3 — прогноз на SO лет; 4 — зона аккумуляции; 5 — переслаивающиеся глины .и песчаники .миоцена, выветрелые; 6 — глинистые конгломераты сармата с чехлом делювия.

стняков 0,00014 m3[(tc∙m), для слабых миоценовых печаников и майкопских глин 0,0033 m3∕(tc∙m) с вычислением средних значений Kp для берегов, сложенных слоями неоднородных по размываемости пород. По рассчитанным объемам размыва на геологических попе­ речниках построены профили прогноза абразионной переработки берегов на 10 и 50 лет (рис. 4-8) путем подбора площадей-фигур размыва, равновеликих подсчитанным объемам, при следующих зна­ чениях углов абразионной отмели:

142

Таблица 4-1С

Прогнозируемые объем и ширина зоны абразионного размыва берегов Гальского водохранилища по поперечникам

Примечание. Расчетный к'эффициент размываемости пород определен по частным значениям /(р для слагающих берег слоев с учетом их мощности. Показатель

степени „b“ = 0,9.

3. Прогноз оползневой переработки берегов. По инженерно-геологическим условиям бортов возможны три случая оползневых проявлений в процессе переработки: 1) деформации бере­ гов, уже пораженных оползнями; 2) деформации берегов, сложенных майкопскими глинами, имеющими падение пластов в сторону склона и 3) деформация берегов в тех же породах, но с падением пластов

вглубь склона.

Впервом случае насыщение водой при затоплении оползших глин с нарушенной структурой приведет их в состояние разжиже­ ния, в результате чего образуются подводные оползни-сплывы, кото­ рые постепенно размоются течениями.

Во втором случае наиболее вероятно развитие поверхностных пластических оползней в элювии с постепенным захватом нижележа­ щих слоев по мере обнажения и выветривания пород. Этот процесс будет продолжаться до приобретения берегом пологого устойчивого профиля. Построением профилей прогноза по аналогии с берегами Ладжанурского водохранилища, на котором устойчивые углы откоса в выветрелых глинах Майкопа составляют 6—10°, установлено, что ширина полосы оползневой переработки берегов в майкопских гли­

143