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

Ути свойства пород обусловливают особенно интенсий-

ное протекание разнообразных физико-геологических

процессов при взаимодействии пород с водой.

Хребты Боздаг и Коджашен представляют собой

антиклинальные складки северо-западного простирания

с крутыми крыльями, осложненными вторичной складна-

Рис. 2-25. Схема Мингечаурского водохранилища.

/ — сложная абразяоппо-ололзпевая переработка берегов; 2— абразионная пе­ реработка берегов; 3 — пологие перазмываемыс берега.

тостью и дизъюнктивными нарушениями. Через раздроб­

ленное ядро антиклинали Боздаг по плоскости разрыва

проходит надвиг южного крыла на северное, сопровож­

даемый серией чешуйчатых надвигов второго порядка,

мощной тектонической брекчией и выжиманием отдель­

ных слоев. Благодаря этому породы северных, обращен­

ных к водохранилищу склонов при падении 45—70°

в сторону долины сложно дислоцированы, сильно нару­

шены и характеризуются повышенной трещиноватостью,

размываемостью и малой устойчивостью. На этих скло­

нах развиты густая сеть оврагов, карсты и многочислен­

ные оползни. Из числа оползней наиболее крупным является так называемый «оползневый цирк II», начи­

нающийся западнее портала Верхнекарабахского туннеля.

Он имеет протяженность около 1 км вдоль водохранили-

73

iiiá, мощность до ЗО м (рис. 2-26) и относится к чйсЛу

древних оползней с базисом смещения на уровне р. Куры.

Оползень затоплен водохранилищем почти на половину

высоты.

Наполнение водохранилища началось в январе 1953 г.

К июлю 1956 г. уровень достиг наивысшей отметки 74,0 ,*

близкой к НПУ, и с этого времени началась нормальная

эксплуатация водохранилища. Кривая колебаний уровня

Рис. 2-26. «Оползневой цирк II» в зоне Мингечаурского водохрани­ лища.

дана на рис. 2-27. Наибольшие амплитуды годовых коле­

положением уровня воды.

* Отметки уровня соответствуют глубинам воды.

74

Господствующими направлениями ветра являются се­

веро-восточное и юго-западное (суммарно до 60% всех

ветров), совпадающие с протяжением водохранилища;

среди остальных преобладают восточные и западные вет­

ры. Среднемноголетняя скорость ветра равна 3,6 м/сек,

однако наибольшей повторяемостью обладают ветры со скоростью 10—12 м/сек. Сильные западные и северо-за­

падные ветры (16—20 м/сек) составляют небольшой про­

цент, но обычно являются продолжительными, по 4—10 суток подряд. Иногда западные ветры достигают скоро­

сти 20—25 м/сек.

Наибольшее волнение зафиксировано при западных и северо-западных ветрах с максимальной высотой волн

наблюдается постоянно, во все времена года. Количество дней с волнением достигает 10—15 в месяц, снижаясь лишь в августе — сентябре до 5—6 дней. Упоминания

о многодневных штормовых волнениях на !водохранили­

ще содержатся в работах ряда авторов [Л. 45, 50 и др.].

Таким образом, неблагоприятные инженерно-геологи­

ческие условия, сильные ветровые волнения, режим экс­

плуатации, влияющий на статику склонов, а также при­

родные физико-геологические процессы создают на Мин-

гечаурском водохранилище продпосылки для явлений сложной многофакторной переработки берегов.

2-11. АБРАЗИОННАЯ И ОПОЛЗНЕВАЯ ПЕРЕРАБОТКА БЕРЕГОВ

Самое широкое распространение на Мингечаурском

водохранилище получила абразионная переработка бере­

гов. Абразионными процессами охвачено около 100 км

берегов, до 50% периметра водохранилища. Абразии подвергаются коренные породы, элювий, раннечетвер­

тичные соленосные отложения, делювиально-пролювиаль­

ные обломочно-глинистые грунты и оползневые массы. Абразионным процессам сопутствуют обрушения и опол­

зания надводных склонов. О масштабах, темпах и зако­ номерностях абразионной переработки берегов можно

судить по данным Μ. А. Абасова, Ш. Б. Халилова и на­

блюдениям автора в 1958 г.

Μ. А. Абасовым в 1956 г. были организованы четыре

участка наблюдений, по которым ежегодно до сентября

1959 г. проводились измерения элементов профиля цере-

76

грунтов и начальных высоты и крутизны берега, во вто­ рой год — на 3—5 м, в третий год—ιna 7—11 м. Про-

Рис. 2-28. Схема последовательного переформирования Ханабадского участка берега при изменениях уровня водохранилища (по дан­ ным Μ. А. Абасова).

слеживается заметная связь между величиной отступа­ ния берега и положением уровня водохранилища: в пер­

вый период происходила переработка коренного берега

при отметках зеркала, достигших наивысшего положения (73—74 м), во второй — при более низких уровнях (70— 72 ж), при этом значительная часть энергии волнения расходовалась па размыв ранее обрушившегося материа­

ла; в третий—при подъеме уровня до отметок 74—75 м— в 1959 г. абразионное разрушение коренного берега во­

зобновилось почти с первоначальной интенсивностью. C этими данными корреспондируют результаты более

поздних наблюдений Ш. Б. Халилова: суммарная шири­

на зоны разрушений за 1965—1967 гг. составила в южной

что максимально абразионная переработка происходит ДИШЬ BQ время высоких уровней, охватывая все новые

77

78

ства уровня водохранилища, а он несомненно играет

роль в статике оползней данного типа, хотя и не столь

решающую, как в оползнях с криволинейной поверхно­ стью скольжения.

Другой разновидностью правобережных оползней

являются оползни с криволинейной поверхностью сколь-

Рис. 2-30. Правый аб.разионно-оползневоп берег Мингечаурского водохранилища. Участок «оползневого цирка II» (фото Е. Е. Минервиной).

жения [Л. 45]. Распространение их ограничено участками

тектонически разрушенных пород и мощных толщ глини­ стых образований, в том числе древних оползней. Ха­

рактеризуются эти оползни, в основном, большими раз­ мерами и глубиной, чем вышеописанные, имеют типич­ ную циркообразную форму. Поверхность оползней густо рассечена зияющими трещинами, указывающими на по­

стоянное возобновление оползневых подвижек. Несом­ ненная роль волнового размыва в образовании этих

оползней подтверждается расчетами [Л. 45]. Не прекра­

щающаяся их активность заставляет искать причину этого в знакопеременном перемещении базиса смещения

вместе с горизонтами абразии, а также в изменении

80

Иайряженного'состояния пород в зависимости от мощно­ сти вовлекаемых в смещение масс и степени их взвеши­ вания водохранилищем.

Чрезвычайной сложностью отличаются явления ополз­

невой переработки, происходящей в контурах древнего

«оползневого цирка II» на Карабахском участке берега.

Уже на пятом году затопления склона в 1958 г. послед­

ний носил следы активнейших оползневых деформаций,

которые к сентябрю 1959 г. усилились и продолжают

прогрессировать. На древиеоползиевом склоне, имеющем

протяжение по фронту уреза около 1 км, развиваются

вторичные оползни с локальными иодвижками отдельных

участков (рис. 2-30). Один из таких оползней, описанный Μ. А. Абасовым, имеет длину 81 м и ширину 102 м, су­

жающуюся к водохранилищу до 20 м. Сползает слой де­

лювия толщиной 0,5—0,8 м и уплотненных глии толщи­ ной 8—8,5 м, образовавшихся из перемятых коренных

пород. Поверхность рассечена большим количеством продольных и поперечных трещин, выделяющих в ополз­

не глыбы различных размеров и сохранности. Одна из

«Язык» оползня размывается волнами.

Надо полагать, что затопление водохранилищем

«оползневого цирка II» более чем на половину высоты

изменило гидрогеологический режим оползня и природ­

ное соотношение сдвигающих и удерживающих сил в сто­ рону усиления его неустойчивости в целом. Насыщение

бесструктурных оползневых масс водой при затоплении

могло способствовать развитию пластических оползней по всей поверхности затопленного склона; «стекание» последних на дно, как это имеет место на Ладжанурском водохранилище, совместно с абразией легкоразмы-

ваемых масс усугубили неустойчивость верхних надвод­

ных частей оползневого цирка, вызвав крупные подвижки

отдельных наиболее неустойчивых участков берега Мин-

Μ. А. Абасова, клифф за 1958—1959 гг. отступил в глубь

Карабахского берега на 10 м при суммарном перемеще­

нии с 1956 г. на 28 м; возросла высота клиффа, местами

и гидродинамика, связанные с водохранилищем, измене­

ние консистенции грунтов вследствие водонасыщения и

прочие факторы. Формирование берега на данном участ­ ке происходит в условиях постоянного противодействия

оползневых и абразионных процессов, осложненного

приуроченностью их к разным уровням водохранилища.

Неуклонное отступание клифа в глубь берега свиде­

тельствует о превалировании абразионного размыва над

оползневым поступлением масс.

Таким образом, судя по имеющимся данным, оползне­ вая переработка берегов Мингечаурского водохранилища

имеет две области проявления: во-первых, в зоне надвод­

ных (по отношению к низким уровням воды) откосов, где сползание их или обрушение происходит при совмест­

ном действии абразионного подмыва подошвы и наруше­

ния статической устойчивости при переменных затопле­

нии и сработке уровня; во-вторых, в зоне подводных склонов с захватом вышележащей надводной части бла­ годаря общему нарушению водохранилищем статической

устойчивости склона в целом. В последнем случае ополз­

невые явления охватывают большие площади, распро­ страняются на значительную глубину и выражаются

образованием новых оползней или сильнейшей активиза­ цией старых.

2-12. НЕКОТОРЫЕ ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ФАКТОРЫ ПЕРЕРАБОТКИ БЕРЕГОВ

Абразионные и оползневые процессы составляют

главные процессы многофакторной переработки бере­

гов Мингечаурского водохранилища. Наряду с ними

другие процессы, развиваясь иногда вне зависимости от

водохранилища, оказывают на переработку существенное

влияние.

Так, на крутых склонах Боздага и в многочисленных

оврагах, помимо «оползневого цирка II», имеется мно­

жество других природных оползней. В зависимости ст

гипсометрического положения одни из них, попав в зону

затопления, ухудшают условия устойчивости подводных

склонов, другие — в зоне абразии — усиливают ее мас-

82

штабы, третьи, оставаясь вне влияния водохранилища,

поставляют материал для формирования отмелей.

Карстовые явления в соленосных глинах способствуют

расчленению берегов, росту оврагов, усиливают оползне­

вые явления, а в зонах, примыкающих к водохранилищу,

образование волноприбойных ниш и обрушение сводов,

что приводит к резкому ускорению переработки [Л. 46].

В зоне водохранилища происходит активное оврагообразование. К 1966 г. густота овражной сети достигала

огромной величины (2—5 км/км2), а среднегодовой при­

рост оврагов в длину — от 3 до 7 м [Л. 50]. Разветвлению и углублению остродонных оврагов способствуют кар­

стовые процессы: карстовые вороики, провалы, наклон­

ные подземные ходы, обычно располагаясь цепочкой по

тальвегам оврагов, придают последним ступенчатость и

обеспечивают быстроту углубления дна. Овражные вы­

носы, отлагаясь конусами в устьях оврагов, формируют

отмель, но при снижении уровня водохранилища устья

смещаются вниз и тальвеги начинают врезаться в толщу собственных наносов, расчленяя отмель на короткие уча­

стки. Густое расчленение берега облегчает переработку

его волнами, особенно при косом их подходе.

Об усилении выветривания пород в призме сработки

говорилось в § 2-3. В соленосных породах Мингечаурского водохранилища важнейшим элементом выветрива­

ния является растворение и выщелачивание солей, обус­

ловленное химической и механической суффозией. Вы­

щелачивание солей делает породы нестойкими в отноше­

нии абразии, оползания и карстообразоваиия.

Таким образом, на переработку берегов Мингечаур-

ского водохранилища дополнительно оказывают влияние оползни, имевшиеся до его создания, солевая суффозия,

карст, интенсивное оврагообразование и, вероятно,

сейсмо-тектонические явления, поскольку район относит­

ся к 7-балльной зоне сейсмичности.

2-13. ЗАИЛЕНИЕ И СЕЛЕВЫЕ ЯВЛЕНИЯ

Заиление водохранилища невелико по сравнению

с его огромным объемом. Уравнение баланса заиления

по Ш. Б. Халилову [Л. 50] записывается в виде

∑W= ψpe,1 + ‰p + r0Bp =

=27,5 + 2,8 + 0,3 = 30,64 млн. т/год,