Эколого-географические изменения в бассейнах рек западной Сибири - Савкин В.М.
Скачать (прямая ссылка):
Показательны прогнозы, их уточнение фактическими данными и оценка условий формирования берегов Новосибирского водохранилища, а на основании этого опыта — Красноярского. Исследования в этом направлении позволили сравнить существующие методы расчета с результатами фактических наблюдении за длительные периоды существования водоемов Практически все существующие методы расчета береговых процессов основываются либо на энергетических, либо на графоаналитических зависимостях. Первые — связывают величины разрушения берегов с суммарной энергией ветровых волн на глубокой воде (внешнем крае прибрежных отмелей), вторые — основаны на геометрическом построении прогнозного профиля берегового склона.
Формирование берегов водохранилищ происходит в условиях значительных изменений уровней воды, связанных с режимом регулирования, сгонно-нагонными и ветро-волно-выми явлениями Влияние этих факторов в значительной мере осложняет расчеты при прогнозах переработки берегов. Существует множество рекомендаций по выбору расчетных уровней
воды: среднемноголетний в конце безледоставного периода, нормальный подпорный уровень, уровень наибольшей повторяемости за безледоставный период и т.д. Весьма неопределенной по времени достижения является так называемая конечная стадия практической значимости" На существующих водохранилищах она пока не достигнута, а использование в качестве аналога естественных озер невозможно в связи с малыми амплитудами колебания их уровней воды.
Кроме вышеуказанного, при прогнозах графоаналитическими методами предполагается прямопропорциональная зависимость между объемами размыва берега и высотами волн, однако энергия волн пропорциональна высоте волны, возведенной в степень 2,5. Расчетная высота волны 10%-ной обеспеченности, рекомендуемая этими методами, является, как показывают наблюдения, кратковременной и обладает незначительной энергией по сравнению с энергией малых, но часто повторяющихся волн Естественно, что волны малой высоты не в состоянии перемещать крупнозернистые частицы и щебенисто-галечниковые отложения, в связи с чем при прогнозировании развития берегов, сложенных подобными породами, могут не учитываться Для береговых склонов, сложенных рыхлыми четвертичными отложениями, в частности для Новосибирского водохранилища, берега которого представлены отложениями обских террас и Приобского плато, волны высотой 0,2—0,3 м вызывают интенсивную абразию берегов и перемещение обрушенной породы в пределах прибрежных отмелей [28].
Установленное автором для условий Новосибирского водохранилища соотношение между волновыми характеристиками — энергией волнения {Еи), высотой волны (/;в) и объемами
размыва (W) — показывает, что размываемость (Р) высоких береговых склонов (Лб 5* 8 м), сложенных пылеватыми суглинками при сформировавшейся отмели с изменением h от
0,35 до 0,70 м, варьирует слабо. Для низких береговых склонов (Лб < 3 м), аналогичных по литологии, величина Р с изменением Ии в пределах 0,6—0,3 м меняется значительно. Для
береговых склонов, сложенных песками в условиях узкой несформировавшейся отмели, зависимость р - / (h ) выражается особенно четко.
Общий характер соотношений Р и h выражается кривой,
показывающей, что периодам времени, характеризующимся волнами средней высоты и большой продолжительностью, свойственна более значительная абразия берега, чем периодам с высокими волнами, но малой продолжительностью по времени. Таким образом, высокие волны в условиях сформировавшейся прибрежной отмели начинают разрушаться раньше и теряют больше энергии (Ев) на подходе к береговому уступу,
чем средние и малые. Потери энергии ветровых волн в пределах сформировавшейся отмели с шириной В ~ 80 м и углом наклона а - 2,5° при высоте йв = 0,55 м составляют 70—80 %, а при hB - 0,95 — до 90 % энергии от ее величины
на глубокой воде.
Наблюдениями за трансформацией высот волн установлено, что волны с высотой 1,2—1,4 м в интервале глубин от 4,8 м (внешний край отмели) до 3,3 м деформируются слабо, в пределах глубин 3,3—1,4 м высота их снижается в 2 раза. Наиболее интенсивная трансформация волн происходит в интервале глубин 1,2—0,8 м, что соответствует зоне обрушения гребня волн, в дальнейшем происходят ее распластывание и переход в прибойный поток, вызывающий абразию берега.
В результате натурных исследований на Новосибирском водохранилище автором установлены коэффициенты размыва-емости пород (К , м3/тм), слагающих берега, они характеризуются для среднезернистых песков в нарушенном состоянии К - 2,8 10~3; для суглинков с ненарушенной структурой (низ-
кии берег) К = 1,6-10~3, (высокий берег) К] = 0,8¦ 10_3. Полученные величины коэффициентов использованы при прогнозах размыва берега на Новосибирском, Каменском, Красноярском водохранилищах и в верховьях Саяно-Шушенского.
Немаловажное значение при прогнозах берегообрушения имеет и правильный подбор коэффициентов аккумуляции при формировании абразионно-аккумугштивных отмелей В первые два десятилетия существования Новосибирского водохранилища коэффициенты аккумуляции размытых отложений береговых склонов, в гранулометрическом составе которых преобладали мелкие фракции, составляли на участках интенсивной абразии от 20 до 30 %. Недоучет этого фактора при прогнозах ведет к завышению величины зоны разрушения берега, что, в
