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

Этот дополнительный фактор разрушения, названный «ледовой абразией» при зимней сработке уровня [Л. 32],

имеет большое значение для скальных берегов, так как он способствует отделению крупных обломков и пластов

толщиной до 0,5 м.

2-5. ЗАКОНОМЕРНОСТИ АБРАЗИОННОЙ ПЕРЕРАБОТКИ БЕРЕГОВ

а) Глинистые берега

Переработка глинистых берегов изучалась на втором

участке юго-восточного борта Храмского водохранили­

ща по поп. 20 (см. рис. 2-1), где глубина затопления со­

летней переработки, а также анализа с помощью графи­

ческих построений профилей прогноза, увязанных с хро­

нологической кривой движения уровня (см. § 4-2), вы­ явлены следующие закономерности переработки глини­ стых берегов.

На стадии первичного наполнения водохранилища происходит замачивание практически сухих грунтов.

Даже слабые волны на пологих склонах легко взмучи­

вают и «отмывают» размокшие грунты; происходит унос

тонкой взвеси срабатываемой водой, а более значитель­

ные волны «вырубают» подобие траншеи в полосе при­

Примечание. Грунты Храмского водохранилища—верхнеозерные пылева­ тые суглинки, Усть-Каменогорского — лесовидные суглинки [Л. 54].

42

фронтальной части в виде абразионного уступа (клифа)

на урезе. C повышением уровня уступ отступает в глубь берега и возрастает по высоте. По достижении крити­ ческой высоты кромка уступа начинает разрушаться, обваливаются (реже оползают) узкие полосы берега.

Создается так называемый абразионно-обвальный тип берега (см. рис. 2-2).

В основании уступа грунты имеют повышенную влаж­

ность (табл. 2-ї), прочность их снижается, они легко

43

деформируются, поэтому лежащий выше сухой грунт

попадает в условия консоли. Незначительное проседание

или сжатие увлажненной зоны вызывает растягиваю­ щие напряжения в «заделке» консоли и появление тре-

Рис. 2-10. Схемы инфильтрации воды в береговой откос при поднятии уровня (а) и последовательного обрушения кромки берега (б) (по Ф. И. Целикову).

1—уровень грунтовых вод до подпора; 2— то же при подпоре; 3 — уровень капиллярного насыщения до подпора; 4 — то же при подпоре; 5 —зона ослаб­ ленной несущей способности грунта; 6 — контур ниши; 7 — вероятные поверх­ ности обрушения; 8 — контур зоны размыва в 1953 г.

щин отрыва. Оторвавшийся массив опрокидывается или

оседает (см. рис. 2-3).

Механизм последовательного обрушения полос бере­

44

условий сдвига массива от наибольших касательных на­

пряжений

ющих напряжений при наличии консоли

Bi = γ∕^⅛ii=zθ,6÷ 1,0 м.

подтверждает превалирующее значение консольных яв-

лёний в обрушении храмских берегов.

Наиболее интенсивное обрушение кромки и отступа­

ние клифа в глубь берега происходят на второй стадии,

в период устойчивого положения уровня на высоких лет­

них отметках эксплуатации вследствие сосредоточенно-

Рис. 2-11. Размыв аккумулятивной отмели при сниженном уровне. Верхний уступ ,соответствует наивысшему уровню абразии коренного Склона в 1952 г., нижний —аккумулятивной отмели.

45

го действия волн на одном уровне. На второй стадии

переработки вырабатываются элементы абразионной от­ мели: пологий подводный откос її предельно крутой над­

2-2), из которых затем формируется аккумулятивная

отмель.

Третья стадия переработки связана с эксплуатацион­

ным снижением уровня воды: урез воды отступает от

подошвы абразионного уступа, временно прекращается

обрушение кромки, начинают размываться волнами ак­

кумулятивные отложения (рис. 2-11). Значительная часть

их смывается на глубину, часть развеивается ветром, и слой наносов сильно утоньшается. Таким образом, тре­

тья стадия характерна разрушением первичной аккуму­ лятивной отмели.

Четвертая стадия соответствует зимнему положению сработанного уровня на наинизших отметках. В Храм-

ском водохранилище, поверхность которого в это время года скована льдом, абразии берега волнами на этом уровне не происходит.

Следующий цикл переработки наступает с новым

подьемом уровня. Сначала энергия волнения расходует­

ся на разрушение остатков аккумуляции и уположение

склона. Повторное смачивание грунтов в основании

вновь создает условия консоли и сопровождается обру­ шением новой полосы берега и дальнейшим формирова­

шире абразионная отмель. Циклы отступания абразион­ ного уступа, размыва и переотложения аккумулятивной

отмели повторяются ежегодно синхронно C годовыми

колебаниями уровня. В годы, когда наивысший уровень не достигает подошвы уступа, процесс ограничивается вторичной переработкой абразионной и аккумулятивной

отмелей. В результате продукты аккумуляции почти не

сохраняются на подводном склоне и стабильные акку­

мулятивные отмели на берегах горных водохранилищ

образуются редко.

Таким образом, основными чертами абразионной переработки берегов горных водохранилищ с динамич­

ным режимом уровня являются;

46

зависимость характера процесса абразии от положе­

ния, состояния стабильности или перемещения уровня; эпизодичность отступания кромки берега лишь в пе­

риоды поднятий уровня до подошвы абразионного уступа;

общее преобладание вертикального размыва над го­

ризонтальным;

слабое развитие (или отсутствие) аккумулятивной

отмели.

В районе поп. 20 Храмского водохранилища (рис.

2-1,2-4) кромка берега за 12лет отступила на 60—65*м,

высота уступа достигла 8—10 м, крутизна 60—80°. Склон

в пределах сработки приобрел террасированный про­

филь с уклоном нижней, наиболее отшлифованной части

6—7 и верхней 8—10°. Объем наносов несоразмерно мал го сравнению с объемом разрушения. Призма аккуму­ ляции по форме отлична от треугольной '[Л. 18, 21 и др.].

Абразия на Тбилисском водохранилище местами

та волн.'На этом водохранилище тоже вырабатываются

мелкоступенчатые абразионные террасы.

Вдольбереговые перемещения наносов на Храмском и Тбилисском водохранилищах развиты слабо вследст­ вие сброса основной их массы па глубину или локализа­

ции в ближайших извилинах — устьях оврагов. Совокуп­ ность интенсивного разрушения выступающих участков и заполнения наносами вогнутых приводит к выравни­

ванию береговой линии.

6) Скальные берега

Абразия скальных берегов происходит в эффузивных породах на Храмском, в известняках и мергелях на Тки-

бульском и в слоистых глинисто-песчаных породах на

Тбилисском водохранилищах. Темпы, форма и масшта­ бы переработки зависят от геологического строения бе­

рега, текстуры, петрографического состава и физико-ме­

ханических свойств скальных пород. Так, долериты

Храмского водохранилища рассечены на блоки трещи­

нами и на слои толщиной 25—50 см; трещины сомкну­ тые, зияющие или заполненные глиной. Волнами в пер-

* Ila уровне НПУ на 20—25 м.

47

вую очередь вымывается заполнитель из трещин. При

косом подходе волн блоки выворачиваются из гнезд и

затем смещаются вместе с опускающимся льдом при

зимней сработке. При этом раскрытие трещин достигает

десятков сантиметров, снижается трение по напластова­ нию, облегчается дальнейшее перемещение камней вол­ нами. Обломки, скатываясь па глубину, образуют хао­

тическое нагромождение камней па отдельных выступах рельефа — аккумулятивный слой. Со снижением уровня

Рис. 2-12. Профиль переработки скального участка борта Храмского водохранилища за 12 лет на поп. 2 (см. рис. 2-1).

/ — продукты разрушения долеритов; 2 — строительные отвалы; 3— суглинки; 4 — долериты.

разрушение происходит в той же последовательности на

более низких отметках. При поднятии уровня сначала сбрасываются вниз сдвинутые ранее обломки, затем про­

исходит новая врезка в обнажившиеся породы.

На долеритовом берегу Храмского водохранилища

крутизной 25° глубина размыва волнами за 13 лет соста­

вила 3—4 м (рис. 2-12). Полоса разрушения скальных

берегов -тянется на 2,5 км. Ступени, характерные для абразии на разных уровнях, выражены слабее, чем в суг­

линках, что связано с эпизодичностью штормовых волн, способных сдвигать тяжелые обломки.

Переработка глинисто-песчаниковых берегов Тбилис­ ского водохранилища происходит сообразно с прочно­

стью слоев пород. По данным [Л. 8] прочные толсто­

слоистые песчаники, падающие в глубь склона, раска­ лываются на призматические обломки и, обрушаясь, об­

разуют навал крупных камней, временно защищающих

берег от волн. Менее прочные грауваковые песчаники,

48

имеющие падение слоев, соответствующее склону, раз­

рушаются по напластованиям, образуя плоский откос, слабо подверженный размыву. При падении в глубь

склона выветрелые породы образуют мелкообломочные

неустойчивые осыпи, легко смываемые волнами; ско­

рость переработки характеризуется отступанием бровки

на 7—8 мігод. В песчаниках, переслаивающихся с алев­

ролитами и аргпллптоподобными глинами, профиль пе­

гипсоносных аргиллитах переработка происходит с такой

же скоростью, как и в суглинках {Л. 8].

За годы эксплуатации Тбилисского и Храмского во­ дохранилищ не прослеживается тенденция к затуханию процесса переработки скальных берегов; происходит

ежегодное обновление поверхностей размыва при цик­

личных колебаниях уровня.

Закономерности абразионной переработки скальных

берегов в общих чертах сходны с закономерностями

переработки глинистых берегов. Отличия состоят в тем­ пах, масштабах и дополнительных факторах разрушения

пород. Это позволяет полагать, что методика прогноза

переработки скальных и глинистых берегов в принципе может быть одинаковой. Учет многообразия сводится

к умелому подбору коэффициентов размываемости по­

род Kp и углов абразионной отмели а, соответствующих природе наблюдаемых явлений.

Б. ОПОЛЗНЕВАЯ ПЕРЕРАБОТКА БЕРЕГОВ (НА ПРИМЕРЕ ЛАДЖАНУРСКОГО ВОДОХРАНИЛИЩА)

2-6. ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ ОПОЛЗНЕВОЙ ПЕРЕРАБОТКИ БЕРЕГОВ

Оползневой переработкой (переформированием) бе­ регов горных водохранилищ назван процесс изменения

формы и устойчивости бортовых склонов за счет ополз­

невых явлений, происходящих под воздействием воды без участия волнового фактора [Л. 29].

Явления оползневой переработки берегов детально

изучались на Ладжанурском водохранилище [Е. Е. Ми-

нервина (1959—1962 гг.), Г. Р. Хоситашвили (1963— 1968 гг.)]. Параметры Ладжанурского водохранилища приведены в § 1-2. Река Ладжанури в месте сооружения

Плотины пересекает породы юрского, мелового и третич­ ного возрастов. Стратиграфическая колонка в черте во­ дохранилища начинается с прочных кремнистых извест­ няков турон-сенона, развитых в створе плотины (рис. 2-13). Севернее в верхнем бьефе располагаются из­

вестняки палеоцена, нижнего и среднего эоцена общей

Ладжанурской ГЭС (составил Г. Р. Хоситашвили).

/ — известняки турон-сенона; 2— известняки палеогена; 3 — мергели слоистые сланцеватые палеогена; 4 — сланцеватые глины (майкопская свита); 5—песча­ ники грубо- и среднеслоистые (нижний миоцен); 6 — чередование тонкослои­

известные повышенной склонностью к выветриванию и оползанию, слагают участки левого и правого бортов во­ дохранилища. Наиболее распространены глинисто­

песчаные породы миоцена, нижний горизонт которых

мощностью 80—100 м представлен песчаниками «усахе-

50