10884
.pdfФПУ – 263,0 м, УМО – 236,0 м, глубина у плотины 124 м, средняя глубина 43 м, площадь зеркала 740 км2, полный объем 20,94 км3, полезный объем 10,73 км3. Оно ведет многолетнее регулирование стока, эксплуатируется в целях обеспечения электроэнергией потребителей юга Дальнего Востока, предотвращения наводнений в пойме р. Буреи и Среднего Амура [317; 730].
Рис. 14.46. План приплотинной части водохранилища Бурейской ГЭС:
показаны прогнозные величины переработки абразионных берегов в м, числитель – за 10 лет, знаменатель – на конечную стадию
На рис. 14.46 показан план приплотинной части Бурейского водохранилища по проекту 1979 г. Здесь имеются абразионные приглубые и отмелые, абразионно-эрозионные, устойчивые (нейтральные) берега. Прогноз берегопереформирования выполнялся в институте Ленгидропроект [387]. Прогнозные величины переработки абразионных берегов составляют за 10 лет 5 – 25 м, на конечную стадию 25 – 200 м. Достоверность прогноза можно было оценить на десятом году эксплуатации водохранилища, но это вряд ли сделано.
340
14.6. Развитие денудационных, оползневых и закарстованных берегов водохранилищ
После наполнения водохранилищ на их побережье возникает или усиливается ряд геодинамических процессов, к которым относятся денудация, оползни и карст. Таким берегам присущи свои особенности развития.
Денудационно-абразионным берега обычно представлены выветре-
лыми скальными или полускальными породами. В коренном склоне абразией вырабатывается обрыв. При наличии трещин волны расшатывают отдельности и выламывают их. Переформирование надводной части происходит путем осыпей щебенки и вывала глыб [673]. Подобные профили вырабатываются в берегах, сложенных переслаивающимися пермскими породами на Куйбышевском водохранилище (рис. 14.47), третичными опоками на Волгоградском водохранилище [286], песчаниками на Братском водохранилище (рис. 14.48) и др.
Когда абразия затухает или не развивается, а в разрушении береговых откосов участвует только денудация, денудационно-скальные берега водохранилищ остаются нейтральными.
Оползневые берега. Главной причиной оползней считается несоответствие между напряжениями и прочностью горных пород. Условиями образования оползней являются тектоническая раздробленность пород, напластование слоев, наличие трещин разрыва и трещин напластования, уменьшение прочности пород за счет выветривания, дополнительного обводнения, размокания, растворения, увеличение крутизны склонов. В берегах водохранилищ оползни провоцируются колебаниями уровня воды при напол- нении-сработке и абразионной подрезкой оснований [673].
По особенностям развития, генезису и приуроченности к определенным геоморфологическим элементам первичного рельефа выделяют, как основные, следующие виды оползней: оползни-блоки выдавливания на коренных склонах долин (рис. 14.49); структурные оползни-блоки (оползнисрывы) на коренных склонах; оползни-блоки соскальзывания уступов древних речных террас; оползни-обвалы на коренных склонах долин, приуроченные к зонам тектонических разломов (рис. 14.50); оползни-потоки на коренных склонах; оползни-оплывины (рис. 14.51); оползни-сдвиги на коренных склонах, сложенных скальными породами; оползни-сдвиги на уступах террас, сложенных рыхлыми породами; оползни-сплывы на
341
отмелях водохранилищ [673].
Встроении оползнево-абразионного берега обычно различаются: поверхность скольжения; подошва (базис) оползания; оползневой цирк, оползневое тело и оползневые накопления; отмель абразионная или аккумулятив-
ная [673].
По глубине залегания поверхности скольжения оползни ранжируются на поверхностные – не глубже 1 м, мелкие – до 5 м, глубокие – до 20 м, очень глубокие – глубже 20 м.
Внеслоистых массивах на склонах, сложенных однородной песчаной или глинистой породами, развиваются так называемые асеквентные оползни, когда поверхность скольжения имеет цилиндрическую форму.
На берегах равнинных водохранилищ оползневые процессы, в отличие от абразионных, не обнаруживают общей тенденции к затуханию.
На р. Волге крупные оползни приурочены к высоким склонам правобережья, сложенным верхнепермскими, верхнеюрскими и нижнемеловыми отложениями, менее крупные – к глинистым отложениям четвертичного возраста, наиболее распространены на берегах Горьковского, Чебоксарского, Куйбышевского, Саратовского, Волгоградского водохранилищ (табл. 14.14). Участки оползневых берегов имеются на водохранилищах Камы, Дона и других равнинных рек.
Т а б л и ц а 14.14
Характеристика оползневых склонов волжских водохранилищ [112]
|
Протяженность оползневых склонов, км |
|||
Водохранилище |
|
|
участков с ополз- |
|
общая |
опасных участков |
нями более |
||
|
||||
|
|
|
10 млн м3 |
|
Горьковское |
440 |
90 |
20 |
|
Чебоксарское |
300 |
– |
– |
|
Куйбышевское |
540 |
270 |
100 |
|
Саратовское |
570 |
85 |
45 |
|
Волгоградское |
1 200 |
120 |
120 |
Исторические хроники предоставляют возможность проследить, например, развитие оползневого Сурско-Волжского склона в г. Васильсурске с года образования города до наших дней [256; 310].
Город основан в 1523 г. на правобережье рек Суры и Волги в месте их слияния. Абсолютные отметки плато 165 – 170 м, строения располагались на пологом склоне, отметка уреза реки была 46,8 м. Берег сложен породами четвертичной, юрской и пермской систем. В 1556 г. «город ополз вместе с
342
Рис. 14.47. Вязовые горы на правом берегу р. Волги близ г. Казани, 1900 г. [621], образовавшие денудационно-абразионный участок берега Куйбышевского водохранилища
Рис. 14.48. Проявление денудационно-абразионного процесса в песчаниках на участке берега Братского водохранилища у горы
Монастырской
343
Рис. 14.49. След оползня выдавливания на правом берегу р. Волги выше г. Лыскова в пределах подпора Чебоксарским водохранилищем
Рис. 14.50. Село Синенькое на оползневых террасах правого берега Волгоградского водохранилища.
Рис. 14.51. Оползни-оплывины на правом берегу Куйбышевского водохранилища ниже г. Елабуги
344
церковью», большая часть домов в пределах склона была разрушена, приняли решение о переносе города на плато. В начале XVII в. берег р. Суры стал активно подмываться, ширина террасы у основания склона, где размещался торг, быстро уменьшилась и в 1624 г. ярмарка переместилась вверх по р. Волге к Макарьевскому монастырю. В конце XVIII в. размыв берега разрушил улицы и базарную площадь в нижней части города. В 1804 – 1806 гг. оползни привели к разрушению строений в средней и верхней частях склона. Затем размыв берега сменился аккумуляцией, стала наблюдаться стабилизация оползней, к 1828 г. у основания склона образовалась терраса, на которой разместилась базарная площадь. В 1830-х гг. берег р. Суры снова стал размываться. Городское начальство встревожилось: «В весеннее и осеннее время при разливе воды берег по течению Суры на протяжении 300 саженей обваливается с большою потерею земли. Можно предположить, что через 10 или менее лет может угрожать опасность не только торговым лавкам, но даже и домам обывателей». К 1874 г. р. Сура размыла террасу с базарной площадью и подошла к основанию склона. За 1876 – 1877 гг. она «ушла» от города и стала впадать в Волгу на 2 км выше по течению, Волга вплотную подошла к склону против центральной части города, склон стал подмываться волжской водой [256].
Рис. 14.52. Оползневый волжский склон г. Васильсурска. 1900-е гг. [521]
В XX в. (рис. 14.52) значительная активизация оползневого процесса отмечалась в 1913 – 1914 гг., 1946 – 1948 гг., 1979 – 1981 гг. В 1946 – 1948
гг. оползни охватили весь склон, перестала существовать нижняя улица. 18 декабря 1979 г. произошел крупный оползень течения, в апреле 1980 г. он достиг максимума: длина оползня составила 640 м, ширина 750 м, горизонтальное смещение до 6 – 8 м. В оползневой зоне оказались 250 жилых
345
домов и прочих строений. Скорость смещения была небольшой – от 0,05 до 0,30 м/сутки, что позволило своевременно эвакуировать жителей. Всего в этот год на волжском склоне в г. Васильсурске было разрушено 650 домов и вновь началась застройка плато. В 1981 г. было заполнено до ВПУ = 63,0 м Чебоксарское водохранилище. За 1981–1982 гг. интенсивность оползневого процесса резко снизилась, но смещения пород в эти годы завершили разрушение части города, расположенной на склоне. В створе школы на ул. Герцена измерялось расстояние от школьного здания до бровки берегового уступа: 1927 г. – 75 м; 1929 г. – 70 м; 1946 г.– 51,5 м; 1947 г.– 49,5 м; 1950 г. – 44,5 м; 1951 г. – 43,5 м; 1957 г. – 36 м; 1967 г. – 28 м; 1980 г.– 18 м; 1982 г. – 13 м.
При обследовании склона г. Васильсурска в 2007 г. отмечалось развитие оползней в его нижней части, смещение на 0,2 – 0,5 м старых оползневых цирков [310].
Более чем 400-летняя история развития оползневых процессов в г. Васильсурске свидетельствует о том, что подмыв основания склона был и остается одним из оползнеобразующих факторов. Исторический опыт показывает, что застройка оползневых склонов чревата трагическими последствиями. Это надо бы понимать жителям правобережных волжских городов, стремящимся со своими особняками ближе к воде, но рассудок этих людей не склонен к путешествиям по прошлому и будущему, а довольствуется только настоящим.
Для предгорных и горных местностей характерны оползни как в мягких покровах, так и в скальных береговых массивах водохранилищ.
На Братском водохранилище оползневые склоны в разных породах, занимают около 250 км берегов в пределах его основной части [673]. Существенное развитие получили оползни-сплывы, приуроченные к местам сведения лесных массивов.
При наполнении Усть-Илимского водохранилища в начале лета 1975 г. на ранее недеформированном склоне вблизи пос. Ершово образовался оползень протяженностью более 300 м со сдвигом грунта на высоту около 100 м. В дальнейшем из 80 описанных случаев образования оползней-сплы- вов по берегам водохранилища 62 пришлось на участки со сведенным лесом, а временные лесовозные дороги превратились в овраги [515].
На Красноярском водохранилище в период его наполнения наблюдалось много оползней скальных берегов. Самый крупный случился в урочище Чертова Речка при подъеме уровня воды на 70 м над поймой Енисея в
346
1969 г. Отрыв оползневой массы, представленной красноцветными песчаниками и алевролитами, прошел по мощным трещинам, секущим породы вкрест уреза воды, заполненным пластичной глиной и кальцитом. Длина оползня вдоль уреза получилась около 400 м, ширина до 300 м, площадь 80000 м2. Объем оползневой массы составил примерно 3 млн м3, при этом около 0,5 млн м3 пород вошло в воду. При сходе оползня возникла большая волна. Ширина водохранилища в этом месте была 3 км. На противоположном от оползня берегу располагался пологий (8 ) задернованный склон, глубоко уходящий под уровень воды. Высота наката образовавшейся от оползня волны на этот склон составила 25 м [676].
Устойчивость оползневых берегов. При том, что геологические про-
цессы являются нестационарными во времени и происходят в трехмерном пространстве, во многих случаях массивы горных пород могут условно рассматриваться как статические системы, особенно когда интересуются конечным результатом, а не самим процессом. Также допустимо предполагать, что траектории перемещения частей массива при развитии какого-либо процесса лежат в одной плоскости и рассматривать не объемные, а плоские условия. Так часто поступают, формулируя задачу устойчивости грунтового откоса на определенный момент времени в статической двумерной поста-
новке [276].
Устойчивость грунтового откоса проверяется по возможным поверхностям сдвига с нахождением наиболее опасной призмы обрушения, характеризуемой минимальным коэффициентом устойчивости [610; 615]. Существует целый набор гипотез для однозначного определения коэффициента устойчивости [71; 276]. В нашей практике использовались две программы для расчетов устойчивости откосов: программа «Slope» (разработка ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева), позволяющая определить коэффициент устойчивости в двумерных условиях откоса любой конфигурации, сложенного многообразием грунтов при круглоцилиндрической форме поверхности обрушения с учетом фильтрационных и сейсмических воздействий [71], и общераспространенная программа «Plaxis», предназначенная для конечно-элементного расчета деформаций и устойчивости грунтовых геотехнических сооружений и естественных откосов, с помощью которой можно анализировать воздействие изменений порового давления и параметров грунтового (фильтрационного) потока на деформацию и устойчивость откоса.
Проводилась серия постворовых расчетов устойчивости правобере-
347
жья р. Волги в пределах Чебоксарского водохранилища на случай подъема его уровня от ВПУ = 63,0 до НПУ = 68,0 м БС [187; 308; 579] по следующей методике: рассматривался створ с существующим профилем берега, измеренным в натуре на 2011 г., инженерно-геологические условия принимались по материалам изысканий ФГУГП «Волгагеология»; по программе «Берега» [584;] решалась задача об абразионном переформировании берега в створе на срок 10 и 50 лет: а) при существующем ВПУ = 63,0 м, б) при проектном НПУ = 68,0 м; затем решалась задача о статической устойчивости берега по программе Plaxis: а) для существующего профиля берега на 2011 г., б) для прогнозных профилей берега; устанавливалась также ширина захвата возможным оползнем прибровочной части плато при нарушении состояния равновесия склона в случае изменения характеристик пород при полном влагонасыщении. Некоторые данные прогноза (по створам в населенных пунктах) помещены в табл. 14.15.
Таблица 14.15
Расчетные показатели устойчивости правого берега Чебоксарского водохранилища по створам в населенных пунктах [308]
Участок наблюдения, |
Коэффициент устойчивости |
Ширина |
Пока- |
||
номер створа |
склона в состоянии |
оползне- |
затель |
||
|
естественной влажности |
вой зоны, |
ополз- |
||
|
при ВПУ |
при НПУ = 68,0 м |
м* |
невой |
|
|
= 63,0 м по |
на |
на срок |
|
опас- |
|
состоянию |
2011г. |
10 лет |
|
но- |
|
на 2011 г. |
(0 лет) |
|
|
сти** |
г.Козьмодемьянск, №51 |
0,89 |
− |
0,79 |
− |
− |
с. Хмелевка, №1 |
1,282 |
1,281 |
1,25 |
12−15 |
+ |
пос. Васильсурск, №1 |
1,24 |
1,24 |
1,18 |
8−20 |
+− |
с. Фокино, №43 |
1,041 |
1,038 |
0,98 |
7−10 |
+− |
с. Сомовка, №39 |
1,587 |
1,587 |
1,33 |
16−20 |
+ |
с. Бармино, №37 |
2,566 |
2,582 |
2,26 |
~70 |
+ |
с. Исады, №29 |
1,253 |
1,254 |
1,17 |
15−18 |
+− |
с. Просек, №30 |
1,163 |
1,163 |
1,01 |
33−35 |
+− |
с. Татинец, №1 |
1,274 |
1,260 |
1,16 |
14−15 |
+− |
с. Зименки, №1 |
1,007 |
1,016 |
0,93 |
18−21 |
+− |
с. Великий Враг, №1 |
1,185 |
1,174 |
1,02 |
13−20 |
+− |
г. Кстово, №1 |
1,264 |
1,263 |
1,07 |
16−20 |
+− |
г. Н. Новгород, №5.1 в |
1,220 |
1,200 |
− |
~80 |
+− |
районе Киселевского |
|
|
|
|
|
оврага |
|
|
|
|
|
* от бровки склона в состоянии полного влагонасыщения; **(+) – берег устойчив, Куст. >1,25; (+−) – берег в состоянии предельного равновесия, Куст.= 1 – 1,25; ( –) – берег неустойчив, Куст.< 1.
348
Рис. 14.53. Карстовый провал – озеро Морской глаз глубиной 35,5 м на левобережье р. Волги в Республике Марий -Эл
Рис. 14.54. Схема загрязнения водами водохранилища трещиннокарстового водоносного горизонта через карстовую воронку:
1 – растительный слой; 2 – супесь; 3 – песок; 4 – песок с галькой,водоносный; 5 – известняк [306]
Рис. 14.55. Карстовый провал, уходящий в дно подпертого озера – водохранилища Вадское в Нижегородской области
349