10.2. Эволюция речных долинных водохранилищ

Долинные водохранилища с простой и сложной котловинами отличаются большими объемами и площадями. Многолетнее регулирование стока а, в связи с этим большая амплитуда колебания уровня воды, определяют неустойчивый уровневый режим, неустойчивые условия седиментации, и незначительную роль высшей водной растительности, органической ниши в целом в формировании ложа. Развитие котловин водохранилищ типа Вилейского, Краснослободского, Можайской ГЭС и др. происходит по схемам, близким к установленным В. М. Широковым (1972) и Д. П. Финаровым (1973) для крупных равнинных водохранилищ. В отличие от малых и удлиненных водохранилищ в неустойчивых условиях седиментации усиливаются волновые процессы, ветровые и компенсационные течения, уменьшается влияние стоковых течений на макрорельеф ложа и водную растительность. Рассматривая водохранилища как динамические природно-технические системы, водоемы долинного типа следует в целом считать как геодинамически неустойчивые. В их котловинах, по сравнению с малыми возможно проявление периодических стадий активизации геодинамических процессов, которые сменяются относительной стабилизацией.

В зависимости от типа котловины, ее вытянутости и других морфометрических характеристик развитие долинных происходит по стадиям, характерным для крупных равнинных водохранилищ, с разделением акватории в конечном счете на отдельные водоёмы и с последующим их постепенным отмиранием. Если сложные долинные (озеровидные) водохранилища (Заславское и др.) имеют значительную протяженность укрепленных берегов и их нормальный подпорный уровень (НПУ) превышает абсолютные отметки прилегающей территории (Краснослободское, «Велута» и др.), то в этом случае отмечается слабовыраженная стадия становления водохранилищ и отсутствие отдельных этапов в формировании берегов, ложа и растительности. Основным процессом, определяющим их эволюцию, является накопление отложений, и сток веществ, характерное для озёр с аналогичными амплитудами колебаний и величиной проточности. Условия заиления определяются гидродинамическими особенностями среднего по величине, овального по форме озёрного водоёма. Его развитие завершается полным обмелением и последующим сбросом наносов в ближний бъеф.

Завершение озеровидной стадии растягивается на более длинный период, чем у малых водохранилищ. С увеличением площади и объемов водохранилищ возрастает гидродинамическая активность озеровидного района и изменяется характер проявления отдельных факторов на эволюцию отдельных котловин. Отсутствие прибрежных мелководий или небольшие их площадей, сравнительно правильная форма акваторий определяют высокую гидродинамическую активность и слабое зарастание до момента их полного заиления. Частичное обвалование водохранилищ, созданных в равнинных условиях, превышает среднюю глубину водоема, влияет на проявление стадий развития отдельных процессов и их продолжительность.

Ученый-гидролог Д. П. Финаров (1974) выделяет три пути эволюции котловин водохранилищ: первый — характерный для долинных равнинных водохранилищ, второй — свойственный горным долинным и небольшим предгорным водохранилищам и третий путь — эволюция котловин озёрных водохранилищ.

Развитие котловин равнинных долинных водохранилищ теоретически должно завершиться образованием изолированных котловин водоемов. В развитии котловин равнинных водохранилищ выделяются четыре стадии: начальная, стадия преобладания абразионно-аккумулятивных процессов в береговой зоне и интенсивной седиментации, стадия преобладания неволновых денудационных и аккумулятивных процессов и стадия разделения водохранилищ на изолированные котловины. По результатам исследований В. М. Широкова (1972) было установлено, что формирование ложа равнинных водоемов происходит в два этапа: становление подводного рельефа и стабилизации. Первый этап включает фазу затопления (первые 3 – 4 года) и фазу интенсивной переработки берегов. В этот период формируются основные морфологические элементы прибрежной зоны, а районах мелководий идет процесс волнового выравнивания дна. На этой стадии находятся большинство водохранилищ Волжского и Днепровского каскадов. По мнению многих исследователей, первый период формирования котловин крупных водохранилищ длится около 30 лет и более и для большинства водохранилищ, созданных в 50-х годах, она завершается.

На втором этапе — (стадия преобладания неволновых денудационно-аккумуляционных процессов и разделения котловин на самостоятельные водоемы) преобладают аккумулятивные процессы.

На третьей стадии, продолжающейся несколько десятков лет, преобладают абразионно-акумулятивные процессы, широкое развитие приобретают вдольбереговые потоки наносов, заметно возрастает значение неволновых факторов воздействия берега, идет медленное зарастание мелководий. Полностью заканчивается формирование вторичных грунтов, выравниваются берега, отчленяются заливы, закладываются донные аккумулятивные формы. На этой стадии находятся крупные водохранилища Угличской, Рыбинской, Иваньковской ГЭС.

На четвертой стадии возникает интенсивный рост свободных аккумулятивных форм в сторону открытой части водоёмов. Их заложение способствует постепенному отчленению отдельных районов водохранилища и интенсивному преобразованию подводного рельефа дна на этих участках. Продолжительности этой стадии определяется в сотни лет.