книги из ГПНТБ / Финаров Д.П. Динамика берегов и котловин водохранилищ гидроэлектростанций СССР

тала ІО км іі более. В первый год наполнения высота волны на Чулымо-

Рис. 31. Схема соотношения первичного рельефа и уровня (НПУ) Красноярского водохранилища

зптный поток сосредоточен преимущественно в русловой зоне водохранилища. Скорость его в озеровидных плесах достигает 10—25 см/сек, а в приплотин­ ном районе 25—30 см/сек.

Дрейфовые (ветровые) течения на различных участках выражены неоди­ наково. Скорость и направление их зависит от скорости и продолжительности ветра, площади водной поверхности, высоты и крутизны берегов. Например, на приплотинном участке при ветре 5 м/сек северной четверти наблюдалось

В период первоначального наполнения берега водохранилища, сложенные рыхлыми, аллювиальными, проллювиальными и делювиальными отложениями с уклонами более 6—10° подвергались интенсивному переформированию. Зна­ чительному абразионному переформированию подвергались берега с уклонами более 2°, сложенные рыхлыми породами (суглинками, супесями и песками).

Протяженность разрушаемых берегов в первый год наполнения Красно­ ярского водохранилища составила 73 км, а в конце 1968 г. — 235 км или 25% общей длины берегов, в 1969 г. — 500 км или 53% общей длины береговой ли­ нии. В 1970 и 1971 гг. переформирование затронуло не только большую часть береговой линии акватории, но также проявилось в заливах по долинам рек и Салок и составило по определению автора около 75% общей длины береговой линии. Наибольшее распространение на Красноярском водохранилище полу-

9 5

-чнли обвально-осыпные’абразионные, оползнево-абразионные и денудационно­

абразионные берега.

Ниже рассматривается опыт районирования котловины Красноярского водохранилища, типизация береговой полосы и прогноз переформирования бе­ регов, выполненный автором методом геоморфологического моделирования (131, 132, 136]. Кроме того, произведено сопоставление фактического развития берегов с данными районирования в опубликованных работах автора (131, 132J до начала эксплуатации водохранилища. Это сопоставление показало, что ос­ новные направления развития берегов автором были определены правильно.

По особенностям строения береговой полосы и характеру переформирова­ ния берегов Красноярское водохранилище автором разделяется «а восемь рай­ онов: Абаканский, Тубинский, Сыдо-Ербинский, Батеневский, Новоселовский,

одного района развиваются неодинаково и представляют собой обособленные инженерно-геологические подрайоны.

Абаканский район расположен в зоне выклинивания подпора. Берега, пред­ ставленные уступами поймы и I надпойменной террасы и сложенные рыхлыми толщами песков, супесей и галечников, развиваются по эрозионно-аккумулятив- ,ному типу. На правобережье крутосклонный берег, сложенный красноцветными девонскими песчаниками и алевролитами, развивается по денудационно-абра­ зионному типу. В связи с тем, что на этом участке в основном сохраняется прежний естественный режим, полоса переработки берегов незначительна.

Тубинский район расположен в северной части Южно-Минусинской впа­ дины между с. Усть-Абакаяом и с. Бузуново. На этом участке преобладает абразионно-денудационный берег, сложенный палеозойскими песчаниками, алевролитами и аргиллитами. Широкое распространение в первые годы су­ ществования водохранилища получили обвально-осыпные абразионные бере­ га, а в заливе по длине р. Тубы на левобережье — оползнево-абразионные бере­ га. Здесь оползни были развиты до наполнения водохранилища. Ширина по­ лосы переработки в таких местах, судя по особенностям рельефа, может достигнуть 300—400 м. В 1970—1973 гг. значительные переформирования бере­ гов произошли в зоне выклинивания подпора в заливе по р. Тубе у с. Городок и Листвягово. Здесь линейная переработка берегов, сложенных песками и су­ песями, составила 8—10 м. Образовалась абразионная отмель.

Сыдо-Ербинский район расположен в пределах одноименной котловины. Берега водохранилища представлены в основном коренными склонами долины Енисея, сложенными палеозойскими песчаниками и алевролитами, прикрытыми плащом делювиальных супесей и суглинков. После обрушения рыхлых делю­ виальных толщ в первые 7—8 лет в последующее время преимущественное развитие получат абразионно-денудационные берега, сложенные коренными породами. Полоса переработки берегов в стадию динамического равновесия будет достигать 200—300 м. На значительных участках берегами водохранили­ ща являются скалистые куэстовые утесы (Унюк и др.), отвесно поднимаю­ щиеся над водой. Здесь полоса переработки берегов будет незначительна и в первые 10 лет не будет более 6—8 м. На сравнительно небольших участках, сложенных рыхлыми породами (супесями, суглинками и песками), переработ­ ка будет достигать 500—550 м в стадию динамического равновесия.

Батеневский район расположен в пределах одноименного тектонического поднятия. Преобладающими здесь являются высокие приглубые денудацион­ ные абразионные берега, сложенные преимущественно девонскими зффузивами, переслаивающиеся с песчаниками и алевролитами. Величина переработки в первые 10 лет будет не более 40 ж и, как правило, ограничится зоной вывет­ ривания.

Новоселовский район расположен в южной части Чулымо-Енисейской впа­ дины. Берега водохранилища характеризуются чередованием крутых скали­ стых куэстовых склонбв, сложенных девонскими песчаниками и алевролитами, со сравнительно пологими склонами, покрытыми плащом делювиальных супе-

96

ceii и суглинков. Берегами водохранилища на значительных участках явля­ ются скалистые уступы высоких эрозионных террас, сложенных коренными де- бонскими породами (песчаниками, алевролитами и т. п.). Па этом участке преимущественное развитие получили приглубые денудационно-абразионные берега, сложенные устойчивыми коренными породами. Лишь в начальную ста­ дию в местах развития делювиальных шлейфов формируются обвально-осып­ ные абразионные берега. Однако здесь полоса переработки берегов обычно будет не более 30—40 ж, ограничиваясь зоной интенсивного выветривания.

В районе с. Новоселове формируется обвально-осыпной абразионный бе­ рег, сложенный супесями и суглинками. Полоса переработки местами достиг­

нет 400—500 ж.

Куртакский район расположен в пределах одноименной мульды. Берега водохранилища представлены преимущественно крутыми и скалистыми усту­ пами V 60—80-метровой и более высоких террас Енисея, а также слабо задер­ нованными коренными склонами долины, сложенными песчаниками, алевроли­ тами и аргиллитами палеозоя. В таких условиях широкое развитие получили крутые' скалистые приглубые абразионно-денудационные берега, переформиро­ вание которых в первые 40 лет ограничится зоной выветривания и составит не

более 40—50 м.

Лишь в районе с. Куртак на значительном участке (15—18 км) разви­ вается обвально-осыпной абразионный берег, сложенный супесями и суглин­ ками. Здесь полоса переработки в стадию абразионно-аккумулятивной отмели (примерно в первые 10 лет) достигнет 350—400 ж. В окрестностях с. Куртак формируется оползнево-абразионный берег. В стадию динамического равнове­ сия величина переработки берега достигнет 400—500 ж.

Дербинский район расположен в северо-восточной части Чулымо-Е-нисей- ской впадины. Берегами водохранилища являются в основном задернованные крутые уступы высоких террас Енисея и коренные склоны на значительных участках, покрытые плащом делювиальных отложений. В начальную стадию и и стадию абразионных отмелей получили развитие обвально-осыпные абразион­ ные и оползнево-абразионные берега. Однако их развитие ограничится усту­ пами высоких террас и коренным склоном долины Енисея, сложенных палео­ зойскими песчаниками и алевролитами. Величина переработки берегов будет определяться в данных условиях мощностью делювия, а также зоной физиче­ ского выветривания коренных пород и лишь в отдельных местах, по-видимому, будет достигать 400—500 ж. Обычно же ее величина не будет превышать за первые 10 лет 10—15 м.

Восточносаянский район расположен в пределах одноименного горного сооружения между устьем р. Езагаш и плотиной Красноярской ГЭС. В южной части Восточного Саяна между устьями р. Езагаш и Ошаровой берег водохра­ нилища представлен крутым почти отвесным, скалистым местами слабо задер­ нованным уступом VI 100—120-метровой террасы Енисея, сложенным палео­ зойскими осадочными и вулканогенными породами. На некоторых участках берег водохранилища представляет собой крутой, скалистый коренной берег долины Енисея, сложенный этими же породами. Формирование берега проис­ ходит по абразионно-денудационному типу. Полоса переработки будет незна­ чительна и ограничится зоной интенсивного физического выветривания, не бо­ лее 10—20 ж в стадию динамического равновесия практической значимости.

Вприустьевых частях притоков Енисея в заливах получили развитие ак­ кумулятивные берега.

Вприпдотинной части Красноярского водохранилища берега преимущест­ венно скалистые и крутые, представленные уступами высоких аэрозионных террас (VI 100-метровой и др.) Енисея и коренным склоном долины этой реки. Сложены они гранитоидами, кварцитами и другими метаморфическими поро­ дами и лишь при устье р. Бирюсы — известняками. На этом участке преиму­ щественное распространение получил крутой, высокий денудационный абра­ зионный берег. Полоса переработки ограничится зоной интенсивного физи­ ческого выветривания не более 20 ж и местами мощностью делювиальных и осыпных толщ обычно до £—8 ж.

98

В ириплотинном районе в период первоначального наполнения (1967— 1970 гг.) наибольшим переформированиям (до 3—4 м) подвергались нижние части склонов, сложенные рыхлыми отложениями щебнисто-суглинистых осылей или делювиально-элювиальных образований. ■

На отдельных участках образовались крупные оползни. Значительный оползень образовался ниже устья р. Бюзы, где оползанию подвергались выветрелые обломочные породы вследствие замачивания при подъеме и сработке уровня воды. А. А. Горюнов (1968 г.) на правобережье наблюдал более 30 об­ рушений обвально-осыпных склонов со средними размерами 10X5 м и ме­ стами 30X30 м.

Рассмотрим влияние первичного рельефа на особенности формирования видов берегов на примерах отдельных участков в разных гидродинамических зонах водохранилища.

В основу выделения видов берегов взяты отличия в их строении, литоло­ гическом составе и характере формирования [109].

Низкие осушные берега у пос. Лебяжье в верховой зоне водохранилища в Сыдо-Ербинском райоу£ (рис. 33). Берегом водохранилища является уступ П

Рис. 33. Виды берегов Красноярского водохранили­ ща у пос. Лебяжье

/ —слабоабразионный низкий песчаный берег; 2 —низкий песча­ ный обвально-осыпно. 1 абразионный берег на мысовидном вы­ ступе; 3 —низкий песчаный абразионный берег; 4 —уровень воды в водохранилище при весенней сработке; 5—уровень воды при ННУ. I I —И —расположение поперечных разрезов.

надпойменной террасы р. Енисей, сложенный сверху пылеватыми супесями мощностью 2—2,5 м и ниже залегающими пылеватыми песками мощностью 8— 12 ж. На мысовидном выступе берега у устья р. Бири уступ этой террасы 'сло­ жен пылеватыми песками.

В первые годы наполнения водохранилища (1967—1969 гг.) переформи­ рование берега здесь практически отсутствовало в связи с низким положением уровня воды в пределах поймы и I надпойменной террасы. В 1970 г. водохра­ нилище было наполнено до проектного уровня с некоторым превышением в августе месяце (на 20 см выше НПУ).

По особенностям строения и характеру переформирования выделяются следующие виды берегов.

1. Слабоабразионный низкий песчаный берег в заливе по р. Бири. Перефор­ мирование происходит благодаря слабому волнению и эрозионной деятель­ ности р. Бири. Абразия затронула лишь приурезовую часть уступа 1 надпой­ менной террасы р. Бири на 20—'30 см.

' 2. Низкий обвально-осыпной абразионный берег на мысовидном выступе, сложенный песками II надпойменной террасы р. Енисей (рис. 34).

100

Здесь произошли наиболее существенные изменения рельефа береговой яолосы.. Линейная переработка составила 40—50 м. Образовался абразионный уступ высотой 1,4—1,7 ж, сложенный рыхлыми пылеватыми мелкозернистыми песками. При сработке уровня осенью (в начале октября) на 0,9—1,2 ж у под­ ножья абразионного уступа обнажается первичный пляж шириной около б м и уклонами 5—Т . Образовалась абразионная отмель шириной 30—40 м и

суклонами от 2 до ИЗО'.

3.Низкий абразионный берег, сложенный супесями и песками (рис. 35). Здесь аккумуляция проявилась при НПУ, так как берег низкий, сложенный

сверху супесями, имеет уклон от 0°36' до 3—4°.

US

водной террасы с примыкающей по периферии полосой плавника (стволы дре­ весных растений, их сучья и т. п.). Ширина пляжа от 6—8 и у края мысовидного выступа (при устье р. Бири) до 2—3 ж у центральной части пос. Ле­ бяжье. Наибольшая мощность песка, слагающего пляж, в заливах достигает 40—50 см. Песчаный пляж сформировался при уровне НПУ и его форсировке на первичном рельефе с уклонами 0Ч36' и 0°40'.

2. Абразионная ^отмель с двумя уступами высотой 30 и 60 см, шириной

30—40 м в 1970 г. и 60—70 м в 1973 г. и уклоном 1°59'.

Поверхность отмели изрезана вымоинами различной формы и конфигура­ ции с относительными высотами 0.2—0,3—0,4 ж, имеющими общий уклон в сторону акватории водохранилища.

Абразионная отмель формируется на первичном уклоне 2°12/ и более.

В 1972 г. абразионный уступ достиг 75—80 см и отступание берега за 1 год составило 6 ж. Заглубление абразионной отмели в первичном рельефе за 1970—1972 гг. составило 80 см. Существенную роль в ускорении абразии иг-

101

пает плавник (стволы древесных растений, сучья и т. п.). Волновые движения вызывают колебания стволов деревьев на этом отлогом берегу, вызывая его механическое разрушение. У пос. Лебяжье почти по всей береговой линии при участии стволов деревьев выработан абразионный уступ на отмели высотой

Рис. 36. Абразионное воздействие корней и стеблей травянистых растений.

корни отклоняются в сторону берега и, задевая грунт, разрушают его, совер­ шая при этом полукруговые движения. Обратный поток прибоя вызывает дви­ жение стеблей в сторону акватории и заставляет их завершить круговое дви­ жение. В связи с тем, что волны подходят к берегу под определенным углом, стебли и корни не могут проходить «старым» путем, а отклоняются в зави­

вгод).

3.Отмель аккумулятивная слабозаиленная с сохранившимся почвенным

слоем шириной 115—120 м и уклоном 1°10'—НЗО'. Аккумулятивный супесча­ ный слой на отмелй мощностью 30—35 см.

4. Уступ отмели — унаследованный уступ II надпойменной верхнечетвер­ тичной террасы р. Енисей'— имеет уклон 3°30', заилен на 35—40 см. Длина уступа 90 м.

Уступ отмели и ее внешняя часть подвергается значительному разрушению вследствие образования эрозионных рытвин при сработке водохранилища. Эрозионные рытвины образуются весной при стаивании снега, а также вследст­ вие интенсивных выходов грунтовых вод из «тела» отмели. Отток таких грун­ товых вод из отложений отмели приводит к проявлению стручатой эрозии. На некоторых участках в результате стручатой эрозии образовались рытвины глубиной до 1—1,2 м и шириной'до 50—60 см (рис. 37). Смыв в результате проявления этого вида эрозии достигает 10% величины аккумулятивных толщ на отмели, захватывая местами и коренные отложения. Общий размыв отмелей

102

составляет около 30% их общего объема, образованного при высоких уровнях водохранилища.

Формирование отмели на участкеѵу пос. Лебяжье сопровождалось возник­ новением миграции наносов от мыса у устья р. Бири по первичной отмели на расстоянии 3—3,5 км. Возникновение миграции наносов связано с развитием ветрового волнения и интенсивного разрушения мысовидного выступа берега

Рис. 37. Эрозионные рытвины на уступе отмели при гработке водохранилища.

у устья р. Бири, наличием первичной отмели, сложенной рыхлыми супесями и песками, а также преобладанием юго-западных ветров. Наиболее значительный поток наносов образовался на участке от мыса у устья р. Бири до централь­ ной части пос. Лебяжье на расстоянии около 700 м. Перерыв потока наносов связан с наличием здесь глубокого залива. О мощности потока наносов мож­ но судить по аккумулятивным формам, образовавшимся при уровне НПу и его форсировке в 1970 г. Аккумулятивный песчаный пляж имеет ширину 6— 8 м в начале миграции, до 2—3 м у центральной части поселка. Формирование пляжа происходило в течение августа и сентября месяца. Общий объем раз­ мыва на этом участке за 1970 г. составляет 10200 м3, а аккумуляция в виде первичного пляжа н наполненных заливов — 650 мя. Следовательно, аккумуля­ ция составляет не более 6% от общего объема размытых пород на этом участке.

Виды берегов на участке у пос. Куртак (рис. 38). Участок расположен на левом берегу в озерной глубоководной зоне водохранилища. Берегом водохра­ нилища является V 80-метровая и VI 100-метровая террасы р. Енисей. По­ верхность участка постепенно понижается в сторону водохранилища и устье­ вой части долины р. Чаны, являющейся притоком р. Енисей. Крутой уступ V и VI террасы высотой 70—80 м образует приглубый берег с начала наполнения. Берег сложен сверху лессовидной пылеватой супесью и лессовидными суглин­ ками (мощностью 30—35 м). Ниже залегают выветрелые галечники полимиктового состава с песчаным заполнителем (0,3—0,4 м) и выветрелые серозеле­ ные аргиллиты мощностью 10—12 м. Выше пос. КУртак мощность аргиллитов постепенно увеличивается до 30—40 м. Коренные породы имеют ССВ падение в сторону водохранилища (угол падения 6—7°). По строению и характеру пере­ формирования на участке у пос. Куртак выделяются следующие виды берегов.

203

1. Низкий обвально-осыпной абразионный берег, сложенный лессовидными сѵпесями выше залива по Куртакскои оалке. В связи с ^ сопряжением наиболее повторяемых уровней водохранилища в безледоставный период с по­ верхностью площадки (уклон от 3°30' до 4°20') V надпойменной террасы отмель в абразионной стадии развития была лишь в 1970 и 1971 гг. В 1972— 1973 гг. развивалась абразионно-аккумулятивная отмель. Ширина ее достигла

Рис. 38. Виды берегов Красноярского водохранилища на участке

уп. Куртак

/—низкий обвально-осыпной абразионный берег, сложенный лессовидными супе­ сями; 2 -высокий приглубый обвально-осыпной абразионный берег, сложенный

сверху лессовидными супесями, а на урезе воды алевролитами и песчаниками; 3—высокий приглубый обвально-осыпной абразионный берег, сложенный лессо­ видными супесями, суглинками и песками; 4 —высокий оползнево-абразионный берег, сложенный лессовидными супесями и суглинками; о—слабоабразионный обвально-осыпной берег, сложенный лессовидными супесями и%углинками; 6—вы­ сокий оползнево-обвальный берег, сложенный лессовидными супесями и су­

глинками.

350—400 м. Абразионная часть отмели 60—70 м с уклонами 3°—-3°30'. На зна­ чительной части отмели сохранился почвенный слой. Аккумулятивная отмель имеет уклоны от 2° до 1°45'. Надводный абразионный откос высотой 1,8—2 м, сложен лессовидной супесью, имеет фестончатый характер. Ширина фестонов 8—12 м и заглубление в сушу 9—12 м. Уклоны отмели при завершении фор­ мирования фестона в его пределах имеют одинаковую величину. Бенч сохра­ няется у мысов, разделяющих фестоны. Заглубление отмели на 0,7—0,8 м больше, чем бенча.

2. Абразионно-аккумулятивный берег в заливе по Куртакской балке. Залив длиной 8О м и шириной у входной части 70—75 м. Размывы мысовидных вы­ ступов залива, сложенных лессовидными супесями и выветрелыми каменно­ угольными песчаниками достигают 25—30 м. Вследствие ветрового волнения и течений материал обрушения берегов (щебень, дресва и пески) большей ча­ стью (70—80%) по отмелям обоих берегов поступает в верховье залива, где за период 1970—1972 гг. сформировался аккумулятивный пляж шириной 6—8 м при мощности наносов до 3—4 м. Уклоны пляжа и аккумулятивной отмели

от 1°30' до 2°10'.

3. Низкий обвально-осыпной абразионный берег, сложенный лессовидными суглинками и супесями. Высота абразионного обрыва над НПУ от 2—3 до 8— 10 м. На этом участке уровни наибольшей повторяемости сопрягаются с усту­ пом V надпойменной террасы, имеющим уклоны от 9—10° в верхней части до 40° — в нижней. Поэтому отмель здесь остается абразионной с двумя ступе­ нями, отражающими стояние наиболее повторяемых уровней в безледоставный

104