книги из ГПНТБ / Формирование берегов Красноярского водохранилища

О т м е т к и у р о в н я ,

Рис. 53. Колебания уровня подземных вод по скважинам Куртакского створа.

1 — водохранилищ е; 2 — сив. 1; 3 — екв. 2; 4 — скв. 3; 5 — скв. 4.

тельные расстояния скважин от водохранилища (2600 м — скв. 3 и 3200 м — скв. 4), уже в 1967 г. в них наблюдался подпор под­ земных вод.

Подъем уровней по скважинам начался в июле 1967 г. при уровне водохранилища 206 м и продолжался до конца февраля 1968 г. Скважины пройдены и оборудованы в апреле 1967 г., поэтому уровни, наблюдаемые до июля этого года — бытовые. Спад уровней продолжался по скв. 3 до середины мая 1968 г., а по скв. 4 с некоторым запаздыванием, после чего начался снова подъем по обеим скважинам.

К осени 1968 г. уровень водохранилища в сравнении с меженью реки поднялся на 21 м. При этом уровни воды по сквджинам 3 и 4 повысились соответственно до отметок примерно 210 и 216 м (рис. 54).

188

Рис. 54. Колебания уровня подземных вод по скважинам Сарагашского створа.

1 — водохранилищ е; 2 — скв. 3; з — скв. 4; 4 — скв. 5 .

Развитие подпора во вторую стадию наполнения

К осени 1969 г. уровень Красноярского водохранилища был поднят до отметки 237,0 м, подпор распространился до УстьАбакана, т. е. на расстояние около 350 км от плотины ГЭС. В зо­ не влияния подпора оказался ряд новых водоносных горизонтов, а по некоторым водоносным горизонтам нижней половины водо­ хранилища подпор подземных вод, начавшийся в 1968 г., продол­ жался.

В пределах влияния подпора кроме Приморского, Куртакского, Новоселовского и Сарагашского режимных гидрогеологических створов оказались Абакано-Перевозный, Краснотуранские и створ Советская Хакасия. Вне подпора остались створы Листвяговский, Минусинскиий, Абаканский.

В августе 1970 г. водохранилище было полностью заполнено до проектной отметки и все наблюдательные створы оказались в зоне влияния подпора.

По приморскому створу при отметке водохранилища 237,0 м (осень 1969 г.) подпор распространился далее скв. 5, находив­

189

шийся в это время на расстоянии 300 м от уреза. Спад по сква­ жинам начался вслед за сработкой водохранилища с конца 1968 г. и продолжался до начала мая 1969 г. Резкие изменения в уровнях по скважинам проходили с отставанием примерно на полмесяца от таких же колебаний в водохранилище.

Минимальный уровень в водохранилище был в середине ап­ реля (203 м), а минимальные уровни в скважинах наблюдались в начале мая и составляли по скважинам 5, 1, 2, 3 и 4 соответст­ венно 209,6 м; 211,5; 211,4; 211,5; 214,2 м.

Интенсивны!! подъем уровней, начавшийся в мае, к концу октября составил свыше 20 м. Скважина 5 в июне была затоплена. По скважинам 1, 2, 3, 4 уровни в конце октября достигли отметок соответственно 236,2 м; 236,3; 237,4; 236,4 м. Таков общий ха­ рактер подъема уровней подземных вод данного участка при за­ полнении водохранилища в 1969 г.

Следует отметить, что конкретно но отдельным скважинам этого поста наблюдения не совсем качественны, что сказалось при расчете прогнозного уровня. Так, по скв. 3 в октябре уровни на 1 м выше, чем в скважинах 2 и 4.

Вконце августа 1969 г. па створе были пройдены и оборудо­ ваны для наблюдении еще три скважины — 6, 7, 8 (см. рис. 52).

В1969 г. наполнение водохранилища не сказалось на режиме уровней но самой удаленной от водохранилища скв. 8. До конца года уровни по скважинам 6 и 7 поднимались, следуя за режимом водохранилища со значительным запаздыванием и с меньшой ин­ тенсивностью.

Вавгусте 1970 г. водохранилище наполнилось до проектной отметки. Минимальные значения уровней водохранилища и сква­ жин наблюдались в конце апреля — начале мая, при этом уровень

водохранилища здесь снизился примерно до отметки 221,93 м, а по скважинам 1, 2, 4 соответственно до отметок 224,80 м; 224,25 и 224,31 м. При интенсивном подъеме уровня водохранилища в мае — августе уровни по скважинам 2 и 4 вели себя аналогично водохранилищу.

По скважинам 6, 7 сработка водохранилища в 1970 г. и после­ дующее интенсивное наполнение сказались весьма незначительно. Амплитуда по скв. 6 составила около 1,5 м, а по скв. 7 — менее одного метра (см. рис. 52).

По Куртакскому створу режим водохранилища в 1959 г. оказал влияние на режим подземных вод по всем скважинам. Уменьшение уровня по скважинам, начавшееся в конце 1968 г., проходило неравномерно.

Скв. 3 вообще не реагировала на 10-метровую сработку уровня в водохранилище в 1969 г. и, вероятно, до мая 1969 г. не рабо­ тала. Также маловероятны колебания уровней до этого же срока по скв. 1, уровни которой слишком отставали при спаде уровня водохранилища. Минимальные уровни приходились на начало мая и по скважинам 1, 2 и 4 составляли соответственно 214,3 м;

190

210,2; 216,1 м. Начавшийся в мае интенсивный подъем уровня водохранилища продолжался до осени и повлек за собой резкое повышение уровней подземных вод по всем скважинам. В конце ок­ тября при уровне водохранилища в 237 м уровни по скважинам; 1, 2, 3 и 4 поднялись соответственно до отметки 237,2 м; 236,6; 236,7; 231,6 м.

Выклинивание подпора при отметке водохранилища 237 м прошло далее самой удаленной скв. 4. Сезонная сработка водо­ хранилища зимой 1969/70 г. повлекла за собою снижение уровней воды по скважинам створа. Наибольшее влияние водохранилище оказало на уровни по скважинам 1 и 2, где уровни почти совпали

сводохранилищем. Уровень по самой удаленной от водохранилища скв. 4 снизился при максимальной сработке до отметки 226,24 м

сзапаздыванием на полмесяца.

Таким образом, при зимней сработке 1969/70 г. поверхность зеркала подземных вод была наклонена к водохранилищу. Об­ ратные уклоны наблюдались при наполнении водохранилища в 1970 г. Наибольшие подъемы уровней произошли по скважинам 1,2,3. Почти на 3 м (при максимальном подъеме) были ниже уровни по скв. 4, по сравнению со скважинами 2, 3 (см. рис. 53), нахо­ дящимися ближе к урезу водохранилища.

Сарагашский створ. Подъем уровня водохранилища в 1969 и 1970 гг. повлек за собой также резкий подъем уровней по сква­ жинам 3 и 4.

Максимальные значения уровня в 1969 г. но скв. 3, составляю­ щие 232,76—232,84 м, приходились на ноябрь, т. е. примерно на месяц позднее максимума по водохранилищу. Еще больше сдвинут во времени максимум по скв. 4, наблюдавшийся в начале апреля 1971 г. и составлявший 226,48 м.

Соответственно, только в меньшей степени, сдвинуты во вре­ мени минимальные значения уровней после сработки водохра­ нилища зимой 1969/70 г. (см. рис. 54).

Наполнение водохранилища летом 1970 г. до проектной отмет­ ки вызвало повышение уровня по скв. 3 до отметки 240,11 м.

Скв. 4 летом 1970 г. была выведена из строя. По вновь обору­ дованной скважине, пройденной вблизи скв. 4, уровни повысились до отметки 235,21 м.

Таким образом, во вторую стадиюнаполнения, в периоды повышения уровня водохранилища, наблюдались обратные ук­ лоны зеркала подземных вод, т. е. проходила фильтрация вод водохранилища, прекращающаяся при резкой зимней сработке

(см. рис. 54).

Абакано-Перевозный створ находится в пределах Сыдо-Ербин- ского артезианского бассейна и приурочен к водоносному ком­ плексу средне-верхнедевонских отложений. Створ включает 5 скважин, заложенных на расстоянии 4—6 км от Енисея в быто­ вом состоянии, а при достижении НПУ на расстоянии 0,5—1,1 км от уреза, при этом две скважины затапливаются.

191

До мая 1969 г. режим подземных вод по всем скважинам на­ ходился вне влияния водохранилища, так как его подпор не дошел еще до места створа.

В мае начался интенсивный подъем уровней подземных вод по всем скважинам створа. При этом уровень в водохранилище по отметкам проходил выше, чем по всем скважинам поста, т. е. при наполнении водохранилища в 1969 г. уклон подземных вод наблюдался от водоема в сторону берега. Интенсивность подъема уровней по скважинам уменьшалась по мере удаления от водо­ хранилища. В начале июля ближайшая к водохранилищу скв. 249 была затоплена. По скважинам 250, 251, 252 и 254 к концу октября при подъеме горизонта воды в водохранилище до отмет­

уровни по скважинам 251, 252 и 253 в июне 1970 г. соответственно до отметок 227,12 м; 227,36 и 224,93 м. В июне начался последний этап наполнения водохранилища до проектной отметки. Подъ­ емы уровней в 1970 г. по скважинам продолжались до конца наблюдений, т. е. до декабря 1970 г. В это время они достигли

Отметки уровня,

Рис. 55. Колебание уровня подземных вод по скважинам Абакано-Перевозного створа и водохранилища.

1 — водохранилищ е; 2 — скв. 249; з — скв. 250; 4 — скв. 251; 5 — скв. 252; 6 — скв. 253; 7 — скв. 253а.

192

значений до скважинам 251, 252 и 253 соответственно 239,45 м; 236,81 и 233,84 м (рис. 55), т. е. во второй половине 1970 г. наблю­ далась инфильтрация вод из водохранилища в водоносный гори­ зонт средне-верхнедевонских отложений.

Краснотуранений створ / заложен вкрест долины Енисея близ Краснотуранска. Он включает скважины 243, 244, 245, оборудованные на водоносные горизонты средне-нижнедевонских и аллювиальных четвертичных отложений.

По ближайшей к водохранилищу скв. 243, находившейся от него в октябре 1969 г. на расстоянии 22,0 м, уровень к этому времени подиялея на 12 м в сравнении с минимальным бытовым. Интенсивный подъем уровня в скважине начался в середине ию­

194

240 -

Режим подземных вод по скважинам Листвяговского, Мину-, синского, Абаканского створов, находящихся в зоне выклини­ вания водохранилища, значительных изменений не претерпел (рис. 59), так как при нормальном подпорном горизонте водохра­ нилище находилось незначительное время (см. рис. 51).

П А Р А М Е Т Р Ы В О Д О Н О С Н Ы Х П Л А С Т О В Б Е Р Е Г О В О Й З О Н Ы

Для прогнозирования подпора подземных вод необходимо знать режим водоносных горизонтов до начала подпора и основные фильтрационные параметры водоносных пластов, попадающих в. зону подпора. Естественный режим водоносных горизонтов нами уже охарактеризован. К основным фильтрационным параметрам относятся коэффициент уровнепроводности, фильтрационное со­ противление ложа и инфильтрационное питание.

Необходимо также знать закономерности изменения уровней или расходов потоков на границах пластов (Методические рекомен­ дации по изучению и прогнозированию подпора подземных вод

ипереработки берегов водохранилищ Сибири, 1972). Наибольшее значение для прогнозирования подпора подзем­

ных вод имеет определение коэффициента уровнепроводности пластов.

Схематизация гидрогеологических условий наблюдательных створов

При наполнении водохранилища низовая граница водоносных горизонтов стала более извилистой по сравнению с бытовыми условиями, так как низкие террасы Енисея оказались затопленны­ ми и урез водохранилища проходит по делювиальным склонам

или по склонам террасовых уступов высоких надпойменных террас.

На ряде участков но притокам Енисея и лощинам создались заливы водохранилища, которые при Н11У заходят в глубь берега на 700—2000 м. В связи с такими условиями на низовой границе пластов в зоне, прилегающей к урезу водохранилища, движение потока подземных вод не одномерно.

Для условий Красноярского водохранилища верховая граница пласта по всем створам: при расчетах может считаться весьма удаленной.

В связи с этим во всех случаях для расчета использованы формулы для полуогранпченного пласта. Величина водопроводи­ мости вдоль створов принималась постоянной. В условиях берего­ вой зоны Красноярского водохранилища эта схематизация нахо­ дится ближе к фактическому строению участков, в сравнении со схемой пласта однородного по вертикали.

Все формулы, принятые для расчета, получены из основного дифференциального уравнения движения подземных вод, лине­ аризованного первым способом.

Инфильтрационное питание водоносных горизонтов в естест­ венных условиях с большей вероятностью можно принять посто­ янным, так как депрессионная поверхность залегает глубоко.

Такие же условия питания пластов сохранятся ив первые годы посленачала подпора подземных вод.Позднее по некоторым створам возможны изменения условии питания горизонтов. Следует также отметить, что величина инфильтрационного питания горизонтов в береговой зоне Красноярского водохранилища не определена из-за отсутствия соответствующих наблюдательных скважин, по­ этому предсказать характер изменения инфильтрации более точно не представляется возможным.

Определение коэффициентов уровнепроводности проведено для береговой зоны Красноярского водохранилища с помощью ана­ литических формул двумя методами.

Во-первых, расчет коэффициентов уровнепроводности для ря­ да гидрогеологических наблюдательных створов проведен по ана­

Определение коэффициентов уровнепроводности пластов ана­ литическим способом по методу С. Ф. Аверьянова — В. М. Шес­ такова выполнено для четырех гидрогеологических створов с не­

196

которыми методическими добавлениями, внесенными нами на ос­ новании анализа большого числа расчетов этого параметра для водоносных горизонтов вблизи Новосибирского водохранилища.

Принцип метода (Аверьянов, 1956; Шестаков, 1965) состоит r следующем.

Линеаризованное первым способом основное дифференциаль­ ное уравнение движения подземных вод используется для реше­ ний обратной задачи — нахождения коэффициента уров'пепроводности пласта по известным уровням горизонта. Это решение в общем виде может быть записано так:

(или в граничной скважине) за время т, м; т — время, в течение которого происходит все отмечаемое изменение уровня, сут; АН — изменение уровня в индикаторной скважине, расположен­ ной на расстоянии х от низовой границы пласта или граничной скважины за время t, м; F (х , £)— функция, определяемая гра­ ничными условиями пластов.

Фактический график изменения уровня на границе пласта (или в граничной скважине) при расчетах можно аппроксимиро­ вать и как мгновенное изменение уровня, и как линейное, а также параболой и ломаной линией. В дальнейших расчетах нами использовались три первых способа аппроксимации.

Величина &.Н t , входящая в формулу (1), раскрывается ^различ­

ным образом в зависимости от принимаемого типа аппроксимации. При мгновенной аппроксимации т—0 и t-*0, поэтому их от­

ношение-^-в пределе стремится к 1 и вместо формулы (1) имеем

скважине АН' не за весь период т, а только за расчетное время. Тогда требование постоянности скорости изменения уровня в гра-

197