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

30 м. Угол наклона абразионной части отмели 2°—3°30', а всей отмели от 3°37' до 7°50'—13°53'. Средняя величина размыва берега за первые 10 лет со­ ставляет 109,9 м3 на 1 м.

Оползневые берега имеются также у г. Пучежа, г. Юрьевца, с. Решмы, с. Сем, д. Бакланики [71].

Первые 10—12 лет эксплуатации Горьковского водохранилища еще не привели к стабилизации размываемых берегов. Вместе с тем Н. А. Ярославцев [164] отмечает, что в озеровидной части Горьковского водохранилища земетно выражена общая тенденция снижения интенсивности волновой абразии в свя­ зи с увеличением ширины подводной отмели и пляжа.

О постепенном расширении отмелей свидетельствуют измерения Волжской ГМО (табл. 25). Из таблицы видно, что рост отмели нарушается только на отдельных поперечниках — у г. Юрьевца в 1957 г., у д. Рыжково в 1964 г., у д. Андроново (поп. 25) в 1965 г. и др., но в целом наблюдается увеличение ширины отмели.

Таблица 25

Ширина отмелей Горьковского водохранилища

В первые годы эксплуатации водохранилища развитие береговой отмели происходило преимущественно по абразионному типу. Доля абразионной части в общей ширине отмели с увеличением времени эксплуатации водохрани­ лища сокращается. При этом глубина на внешнем крае отмели, определяемая составом пород, слагающих аккумулятивную призму отмели, и высотой ветро­ вых волн, испытывает колебания в некоторых пределах, но среднее значение изменений глубин на внешнем крае отмели в безледоставный период на Горь­ ковском водохранилище не более 0,5 м, т. е. почти равно амплитуде колеба­ ний уровня в безледоставный период. Подобное явление наблюдается на Иваньковском и Угличском водохранилищах. Характерно, что бровка отмели находится на каждом участке в течение безледоставного периода примерно на одной и той же отметке и соответствует глубине воздействия наибольшего волнения при низком уровне. Форма поперечного профиля подводного уступа имеет вогнутый характер с уклонами от 8—20 до 30° (84].

В некоторые маловодные годы, когда уровень воды опускается на 20— 30 см ниже НПУ, береговая отмель обнажается, и интенсивность разрушения надводного склона уменьшается. При подъеме уровня воды выше НПУ (на 20—30 см) интенсивность размыва надводного склона возрастает. Аналогич­ ная взаимосвязь возрастания интенсивности размыва надводного склона с подъемом уровня воды выше НПУ установлена на большинстве водохранилищ

СССР.

155

Л. Б. Икошшкоіз [71] в морфологическое строении отмели различает пляж» основную (крутую и пологую). часть и внешнюю часть. По его мнению уположивание поверхности отмели связано главным образом с расширением основной самой пологой ее части при относительном постоянстве высотного положения бровки свала и верхнего предела размыва.

Прибрежные отмели после 10 лет эксплуатации Горьковского водохрани­ лища имеют устойчивый плавный поперечный профиль, что связано с неболь­ шими колебаниями уровня воды в безледоставный период. В последние годы происходит образование песчаных и галечно-гравийных пляжей шириной до 6—8 м, что привело к существенному уменьшению подрезки волнами основа­ ния надводного откоса. Рост пляжей все еще задерживается вследствие пере­ хвата части наносов при движении их вдоль берега в заливах. Верхний под­ вижный слой наносов обычно песчаното состава покрывает всю отмель во время повышенного стояния уровня воды. Этот слой имеет слоистость, близ­ кую к горизонтальной, в соответствии с общим уклоном отмели. По данным Л. Б. Иконникова, плотность укладки наносов песчаной отмели несколько больше, чем у песчаной породы в коренном залегании.

На внешнем крае основной (пологой) части песчаной отмели в месте ча­ стого опрокидывания волн наблюдалось образование валоподобного повыше­ ния с ложбиной, вытянутого вдоль побережья. Впервые эти формы подвод­ ного рельефа на Горьковском водохранилище были установлены в 1958 г. и затем наблюдались ежегодно. Высота гребня валоподобного повышетш над дном ложбины чаще всего была не более 0,1 м, а максимальная — 0,34 м. Для этого образования характерна повышенная крупность наносов и большей частью лучшая сортиропанность по сравнению с соседними участками профиля отмели. Среднее расстояние от гребня валоподобнэн формы до бровки свала отмели 9—16 м.

Прибрежные отмели у глинистых берегов сравнительно небольшой ширины со значительными уклонами и не всегда четкой бровкой свала. Накопление наносов на внешнем крае отмели происходит очень мало. Распределение при­ брежных отложений существенно различается в зависимости от литологиче­ ского состава берегов. У песчаных берегов пляж сложен крупными и хорошо сортированными наносами. Основная их масса, как и на остальной части от­ мели, состоит из.частиц диаметром 0,25—0,1 им; здесь же установлена мак­ симальная концентрация частиц более 0,25 мм. Самый крупный материал обычно находится в приурезовой части пляжа. Дальше от уреза на отмели располагаются менее крупные и менее сортированные наносы.

На свале отмели фракционный состав наносов такой же, как и на основ­ ной ее части, а сортированность несколько хуже. У подножья свала крупность и неоднородность наносов иногда увеличивается. За свалом крупность отло­ жений резко падает (медианный диаметр не более 0,1 мм) и дальше в глубь водоема плавно снижается [71].

Миграции наносов сглаживают различия' в прибрежных отложениях. Крупность и сортированность прибрежных наносов на отмели со временем увеличивается благодаря выносу частиц диаметром менее 0,1 мм в глубь во­ доема. Сортировка наносов на отмели в некоторых местах нарушается весной под действием талых вод. Наиболее сильные весенние размывы отмели отме­ чены Л. Б. Иконниковым [165] против балок и оврагов, по которым происходит сток талых и дождевых вод. У д. Нагорное и Зубово промоины имели глуби­ ну до 0,8 м и ширину 1—4 м. Эти промоины в связи с маломощностью ручьев и непродолжительностью их действия приурочены только к внешней части отмели.

У д. Андроново объем промоин составляет примерно 10% объема осадков, отложенных на отмели за год [71].

В переформировании берегов большую роль играют весенние процессы выветривания и эрозия склонов, не связанные с волновой абразией. Во время весеннего таяния снега надводные откосы осыпаются, обваливаются и ме­ стами оплывают. Многочисленные ручьи на склонах образуют промоины и небольшие овраги. После весеннего наполнения водохранилища значительная

156

часть обломочного материала оказывается за пределами активного воздейст­ вия волн и почти не влияет на ход процесса переформирования берега. Объем

обрушения берегов в результате весенних неволновых процессов составляет 20—30% от общего объема размыва.

Камское водохранилище. Камское водохранилище расположено в верх­ нем течении р. Камы и имеет протяженность 275 км. Наибольшая ширина (13— Н км) наблюдается в пределах Висимской впадины, а наименьшая (2— 3 км) — в прпплотинной его части. Средняя глубина водохранилища 6,6 ж, мак­ симальная — 29,5 м.

Камское водохранилище имеет сложную конфигурацию береговой линии, отмечается более 120 мелких и крупных заливов. Наиболее полная характери­

стика формирования берегов Камского водохранилища содержится в работе И. А. Печеркина [26].

Наполнение Камского водохранилища началось в 1954 г. и было заверше­ но в 1956 г., но с весны 1960 г. отметка НПУ была повышена на 0,45 м. Во­ дохранилище— сезонного регулирования. Ежегодно в период весеннего поло­ водья происходит его наполнение до НПУ, а затем срабатывается в течение всего года. В конце навигации уровень снижается на 0,5 ж, а в многоводные годы навигационной сработки не происходит. В конце зимнего периода сра­ ботка водохранилища достигает 7—8 ж.

Преимущественно приглубый характер берегов и их сложная конфигура­ ция во многом определяют своеобразие ветроволнового режима. Наибольшая

2 ж в приплотинной части водохранилища [26].

Река Кама сформировала свою долину в осадочных отложениях пермской системы, среди которых преобладают песчаники, алевролиты и ваппы. На зна­ чительных участках склоны долины сложены гипсами, известняками и доломи­ тами.

Долина р. Камы имеет четковидный характер, обусловливая такое же строение котловины водохранилища. Берега в пределах расширений обычно пологие и сложены аллювиальным комплексом, а на суженных участках пред­ ставлены обрывами коренных скальных пород. На наиболее расширенных участках (устье р. Белой, выше г. Чайковского, в устье р. Сылвы и др.) на­ блюдаются пойма, I и II надпойменные террасы.

В целом правый берег водохранилища более крутой, а левый — пологий. Поэтому оползневые процессы получили развитие в основном на правобережье. На левом берегу происходят аккумулятивные процессы, заболачивание и всплывание торфяников.

Наиболее интенсивному переформированию подвергаются берега в озеро­ видном районе. Так, у с. Слудка высокий берег, сложенный лессовидными суг­ линками, за 13 лет отступил на 78 ж [166]. В других районах величина линей­ ной переработки изменяется от 11,0 ж до 38,0 ж.

Обвалыю-осыпные абразионные берега имеют наибольшее развитие. Про­ тяженность их составляет 290 км или 31,7% общей длины береговой линии (рис. 61). Больше всего размываются берега, сложенные песком и лессовид­ ными суглинками. Скорость отступания этих берегов достигала 30—40 ж в год. С наибольшей скоростью разрушались берега, сложенные аллювиальными от­ ложениями II террасві. После 4—5 лет эксплуатации заметно выражено за­ медление хода переработки берета, что объясняется образованием значитель­ ной отмели, ширина которой в 1960 г. достигла 40 ж, в 1966 г. — 55 ж (табл. 26), а в 1969 г. — 80 ж (рис. 62, по А. Д. Колбутову).

Берега, сложенные лессовидными суглинками, имеют вертикальный клиф, основание которого находится у горизонта максимального стояния уровня воды. В нижней части обрыва образуются карманообразные волноприбойные ниши. В глубь берега они распространяются на 3—4 ж при высоте 2—3 ж. Скорость разрушения берегов в первые годы составляла 20—30 м.

157

стованиые. //-аккумулятивные: 5-низкий берег затопления [2Ь].

158

159

Разрушение берегов, сложенных легкоразмывае’мымн породами, происхо­ дит путем расчленения береговой линии и последующим выравниванием. Осо­ бенно значительное выравнивание береговой линии происходит^вследствне ак­ кумуляции наносов в заливах. Такой процесс развития имеют оерега, сложен­ ные рыхлыми поводами, на всех водохранилищах.

Рис. 62. Обвально-осыпной абразионный берег, сложенный песками (у п. Ви­ сим)

1- озерно-аллювиальные' пески.

у обвально-осьшных абразионных берегов, сложенных суглинками, выра­ ботались широкие отмели (50—55 м) с уклонами 1°30'—2° (табл. 26). Отмели в последние годы эксплуатации водохранилища приобрели абразионно-акку­ мулятивный характер. При сильных штормах, особенно при сработке водо­ хранилища, аккумулятивная часть отмели разрушается иногда полностью.

Наиболее значительная сработка уровня происходит зимой, но сущест­ венного влияния на формирование отмели не оказывает.

Денудационно-абразионные берега, сложенные скальными породами (ар­ гиллитами, алевролитами, песчаниками) имеют ряд особенностей развития. В коренном склоне абразией вырабатывается вертикальный обрыв. При на­ личии трещин и неровностей волны расшатывают отдельные глыбы и вымы­ вают их. Воздух в трещинах испытывает сильную компрессию и декомпрес­ сию, что приводит к выносу продуктов выветривания и ослаблению породы. Переработка берегов, сложенных коренными породами, происходит замед­

у этих берегов невелика, обычно 10—11 м с уклонами 12—13° (табл. 26). Обвально-абразионные закарстованные берега сложены легкорастворимы­

ми породами (гипсами и ангидритами), а также известняками и доломитами,

1 6 0

которые слагают берега Камского водохранилища в южной части и состав­ ляют 76 км или 8,3% длины береговой линии.

Механизм, процесса формирования абразионно-карстовых берегов освещен во II главе.

Оползнево-абразионные берега составляют 55 км или 6,1% длины берего­ вой линии. Оползневая переработка активизировалась после образования во­ дохранилища вследствие подрезки ооноваиия склона волновой абразией. Оползни получили развитие на р. Чусовой у с. Конец Гор, Талица, Заметная, на р. Сылве, у пос. Сылва, в устьях р. Юрман и Кутамыш, на Камском плесе у с. Хохловки, г. Добрянки, пос. Полазны, с. Усть-Гаревой, Слудки, УстьІѵосьвы, Палкиио, Городиша и Тамана.

В большинстве своем вновь образовавшиеся оползни имеют небольшие размеры. Оползни обычно асеквентные (оползни-блоки) образовались в гли­ нистых и. суглинистых породах с ярко, выраженной в обрыве столбчатой от­ дельностью. Консеквентные оползни начали развиваться через 3—4 года после наполнения водохранилища до НПУ, когда делювиальные шлейфы у под­ ножья склонов были уже размыты и в бортах долины обнажились пермские отложения. Вертикальная стенка подмыва у коренного берега составляла 8— 10 м. Переувлажненный атмосферными осадками и талыми водами делювий не мог удержаться на склоне и соскальзывал по выветрелой поверхности ко­ ренных пород к подножью склона. Обычно поверхность скольжения распо­ лагается в выветрелой зоне коренных песчано-глинистых пород. Оползшая масса грунта обычно в течение нескольких штормовых дней размывается вол­ нами. Инсеквентные оползни развиваются в коренных породах, залегающих почти горизонтально. В районе с. Усть-Гаревая оползни образовались в пес­ чано-глинистых отложениях казанского яруса. Общая протяженность ополз­ невого участка около 3 км, где четко выражены два яруса оползней. Ширина оползней в нижнем ярусе в 1966 г. составляла 50—60 м. Образование и раз­ витие оползней вызывается не только волновой абразией, но и процессами суффозии, а также сильным увлажнением подошвы берегового обрыва, кото­ рое проявляется на берегах, сложенных лессовидными суглинками. Соотноше­ ние процессов абразии и оползания определяет перемещение бровки берега. У с. Усть-Гаревая на берегу, сложенном суглинками, за период 1956—1965 гг. величина абразии составила 39 м, а оползневое смещение 20 м. Смещение бровки берега произошло в сторону водораздела [26].

Аккумулятивные берега формируются в условиях первичного рельефа с углами наклона не более 3—5°, а также в небольших заливах, образовавшихся по балкам, оврагам и небольшим притокам. Широкое распространение полу­ чили низкие берега затопления, имеющие протяженность 480 км или 52,6% длины береговой линии. Накопление осадков происходит в виде кос, пересы­ пей, подводных и береговых валов. Материал для их формирования посту­ пает с разрушающихся соседних участков вдольбереговыми потоками нано­ сов. В плане аккумулятивные берега могут быть выровненные, бухтовые и лопастные.

Ширина аккумулятивных отмелей часто превышает 50 м. Аккумуляция отложений происходит в основном на глубине 1,5—2,0 м, образуются подвод­ ные валы высотой до 0,5 м и протяженностью вдоль берега 100 м и более. Такие образования наблюдались на мелководьях у пос. Полазны и с. Висим на расстоянии 35 и 54 м от берега.

Эрозионно-абразионные берета получили развитие в верховьях водохра­ нилища в районе г. Березники и Соликамск. У подножья размываемых скло­ нов волновой абразией и течениями создаются формы, близкие к речным бечевникам. Они имеют более значительные уклоны, чем абразионные отмели, но положе речных бечевников [167]. Переформирование эрозионно-абразион­ ных берегов очень незначительно.

Водохранилища провинции степной зоны Русской равнины с небольшими колебаниями уровня

Наиболее характерными водохранилищами провинции степной зоны с не­ большими колебаниями уровня являются Волгоградское и Днепровское. Водо­

хранилища созданы в сравнительно глубоко врезанных и наиболее древних яо возрасту долинах рек внеледниковой зоны. Берега сложены преимущест­ венно рыхлыми породами, подверженными разрушению не только под воз­ действием ветровых волн, но и процессов размокания, растворения и выветри­

вания.

При абразионном разрушении лессовых берегов большая часть обрушен­ ного материала выносится во взвешенном состоянии и не участвует в фор­ мировании отмели. Вследствие этого отмель длительное время сохраняет аб­ разионный характер, процесс затухания переработки берегов не выражен бо­ лее длительное время, чем при сложении берегов другими рыхлыми породами.

Широкое распространение на лессовых побережьях получили просадоч­ ные суффозионные явления, нередко на значительном расстоянии от бровки берега.

Климатические условия более благоприятны для развития процессов эрозии и абразии, чем в лесной зоне. Ливневый характер выпадения осадков способствует образованию и активному росту оврагов на новых, берегах во­ дохранилищ. Развитие оврагов и других эрозионных форм способствует уско­ рению абразии.

Волгоградское водохранилище. Волгоградское водохранилище, создан­ ное в нижнем течении р. Волги, простирается от г. Волгограда до г. Саратова и имеет протяженность около 540 км. Ширина водохранилища в среднем со­

долины р. Волги. На этом участке почти повсеместно русло р. Волги прижато к высокому крутому правому берегу, склону Приволжской возвышенности. Левый низменный берег долины образован поймой и низкими надпойменными террасами.

Высокий и крутой правый берег сложен в основном коренными породами. Наиболее древними являются глины нижнемелового яруса в северной части водохранилища. В южном направлении .в связи с пологим падением пород нижнемеловые породы сменяются более молодыми верхнемеловыми и палео­ геновыми, преимущественно песчаными и полускальньгми породами. В приплотинной части правый берег сложен песками с прослоями крепких песча­ ников царицинского яруса палеогена. На протяжении 150 км на склонах пра­ вого берега развиты оползни. Левый низменный берег образует пойма и пять надпойменных террас, сложенных рыхлыми (песчаными и супесчаными) и связными (глинами) четвертичными породами. На уступе хвалынской тер­ расы на отдельных участках развиты оползни. На левобережье берега преиму­ щественно низкие со значительными площадями мелководий, что определяет направленность процессов переформирования берегов.

Наполнение Волгоградского водохранилища началось в 1959 г. и в безледоставінын период в этом году уровень держался на' 7 м ниже НПУ. В ве­ сенний паводок 1960 г. водохранилище было наполнено до НПУ. но вскоре было сработано на 3 м. Начиная с 1961 г., уровни, близкие к І1ГІУ, имеют наибольшую повторяемость. Следовательно, характерной чертой водохрани­ лища является постоянство его уровня в течение года. Колебания уровня в безледоставный период обычно не более 0,5 м, а в течение года до 1,5—2 м. Сработка на 2—3 м допускается только в маловодные годы, но в навигацион­ ный период не более 2 м.

На Волгоградском водохранилище при его значительной ширине (до 13— 14 км) и средней глубине 10,5 м имеются благоприятные условия для разви­ тия ветрового волнения. Ветровые волны в низовой части водохранилища до­ стигают 3 м.

Общая длина береговой линии Волгоградского водохранилища между плотиной гидростанции и г. Саратовом составляет 1678 км. Берега собственно водохранилища протяженностью 754 км в первые 10 лет его эксплуатации практически все затронуты переформированием, что составляет 45% общей

162

длины береговой' линии. Остальная часть береговой полосы (924 км) пред ставлена берегами заливов по балкам и долинам притоков р. Волги. Это прей

муіцественно нейтральные берега. В первый период они не претерпели су щественных изменний.

Переформирование берегов проявилось с первых лет суще­ ствования Волгоградского во­ дохранилища. Во время пер­ воначального наполнения обра­ зовались две ступени абрази­

и 3 .и ниже уровня НІ1У. На большей части береговой ли­

(с. Горный Балыклей, Рахинка и др.) отмель продолжала фор­ мироваться по абразионному типу, и зоны абразии слились в единую абразионную отмель.

Ширина абразионной часта отмели от ее общей ширины на большинстве наблюдательных участков после 5 лет эксплуа­ тации. составляла 80—98% [168]. Преобладание абразион­ ной части отмели наблюдается также и после 8—10 лет экс­ плуатации водохранилища. Лишь в приустьевых частях ов­ рагов и балок ширина аккуму­ лятивной части отмели значи­ тельно возрастает.

градском водохранилище и имеют широкое развитие на правобережье и левобережье. Протяженность их составляет 343 км или 20,4% длины берего­ вой линии. Наиболее интенсивному переформированию подвергалось левобе­